运算放大器差动输入状态下输入阻抗的分析

理想运算放大器的输入电阻
理想运算放大器是一种非常重要的电子元件，常用于电子电路中的信号放大和处理。

在设计和应用理想运算放大器时，输入电阻是一个至关重要的参数。

输入电阻是指理想运算放大器对输入信号的电阻，它决定了输入信号与放大器之间的关系以及信号的传输效果。

输入电阻的大小直接影响着放大器的灵敏度和稳定性。

输入电阻越大，放大器对输入信号的影响就越小，信号的传输效果也会更加稳定。

因此，在设计电子电路时，需要根据实际需求选择合适的输入电阻，以确保放大器的性能达到最佳状态。

输入电阻还影响着放大器的输入阻抗。

输入电阻越大，放大器的输入阻抗就越高，可以减小外部电路对放大器的影响，提高信号的传输效率。

因此，在设计电子电路时，需要考虑输入电阻的大小，以确保信号的稳定传输。

输入电阻还与放大器的输入偏置电流有关。

输入电阻越大，输入偏置电流对信号的影响就越小，可以减小信号失真的可能性。

因此，在应用理想运算放大器时，需要注意输入电阻的选择，以防止信号失真。

输入电阻还决定了放大器的输入端和外部电路的匹配程度。

输入电阻与外部电路的阻抗匹配不佳会导致信号的反射和损失，影响信号的传输效果。

因此，在设计电子电路时，需要根据输入电阻的大小
选择合适的外部电路，以确保信号的正常传输。

输入电阻是理想运算放大器中的一个重要参数，它直接影响着放大器的性能和信号的传输效果。

在设计和应用理想运算放大器时，需要充分考虑输入电阻的大小，以确保电路的稳定性和性能达到最佳状态。

通过合理选择输入电阻，可以提高放大器的灵敏度和稳定性，保证信号的正常传输，从而实现电子电路的高效工作。

运算放大器工作原理及误差分析1．模拟运放的分类及特点模拟运算放大器从诞生至今，已有40多年的历史了。

最早的工艺是采用硅NPN工艺，后来改进为硅NPN-PNP工艺（后面称为标准硅工艺）。

在结型场效应管技术成熟后，又进一步的加入了结型场效应管工艺。

当MOS管技术成熟后，特别是CMOS技术成熟后，模拟运算放大器有了质的飞跃，一方面解决了低功耗的问题，另一方面通过混合模拟与数字电路技术，解决了直流小信号直接处理的难题。

经过多年的发展，模拟运算放大器技术已经很成熟，性能曰臻完善，品种极多。

这使得初学者选用时不知如何是好。

为了便于初学者选用，本文对集成模拟运算放大器采用工艺分类法和功能/性能分类分类法等两种分类方法，便于读者理解，可能与通常的分类方法有所不同。

1．1．根据制造工艺分类根据制造工艺，目前在使用中的集成模拟运算放大器可以分为标准硅工艺运算放大器、在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器、在标准硅工艺中加入了MOS工艺的运算放大器。

按照工艺分类，是为了便于初学者了解加工工艺对集成模拟运算放大器性能的影响，快速掌握运放的特点。

标准硅工艺的集成模拟运算放大器的特点是开环输入阻抗低，输入噪声低、增益稍低、成本低，精度不太高，功耗较高。

这是由于标准硅工艺的集成模拟运算放大器内部全部采用NPN-PNP管，它们是电流型器件，输入阻抗低，输入噪声低、增益低、功耗高的特点，即使输入级采用多种技术改进，在兼顾起啊挺能的前提下仍然无法摆脱输入阻抗低的问题，典型开环输入阻抗在1M欧姆数量级。

为了顾及频率特性，中间增益级不能过多，使得总增益偏小，一般在80~110dB之间。

标准硅工艺可以结合激光修正技术，使集成模拟运算放大器的精度大大提高，温度漂移指标目前可以达到0.15ppm。

通过变更标准硅工艺，可以设计出通用运放和高速运放。

典型代表是LM324。

在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器主要是将标准硅工艺的集成模拟运算放大器的输入级改进为结型场效应管，大大提高运放的开环输入阻抗，顺带提高通用运放的转换速度，其它与标准硅工艺的集成模拟运算放大器类似。

典型运算放大器及分析集成运算放大器是一种集成电路，实际上是一种双端输入，单端输出，高增益，高输入电阻，低输出电阻的多级直接耦合放大器。

当给其外加不同性质的反馈网络时，能够实现不同的功能。

集成运算放大器是一种高增益，高输入阻抗的直接耦合器，通常由输入级，中间放大级和输出级等三个部分构成。

输入级一般采用恒流源的差分放大器，有两个输入端，同相输入端（输入和输出同相）和反相输入端（输入和输出反相）。

输入级是运算放大器的重要组成部分，要求是高增益，大的共模抑制比，高输入阻抗和允许较大范围的信号输入中间级起放大作用，并且需要具备直流电平位移功能，在运算放大器输入为零时，输出电平也为零。

输出级则需要有较大的额定输出电压或电流，要具有较低的输出电阻，能够适应不同负载的要求。

同相输入同相放大器输入信号从同相端输入时，称之为同相输入组态。

输入从+端输入，通过电阻R f反馈到-端。

且①和②端的电压相等。

V1=V2由于I1=0I R=I f得到输出电压为V o=I R(R1+R f)I R=V1R1=V2R1因此同相放大器的增益为V o V2=I R(R1+R f)I R R1=1+R fR1从结果可知，同相放大器的增益和运算放大器本身的增益无关，经取决于外部的电阻值。

比例放大器分析方法与反相比例放大器一致。

K F=V oV s=1+R fR s电压跟随器V s=V oK F=V oV s=1反相输入反相放大器对于运算放大器，若输入信号从反相输入端输入，即为反相输入组态。

图表 1 典型反相放大器放大器各电流电压的关系为由理想放大器的虚短，虚断关系I1=0,V1=V2I i=(V i−V1)R1=V iR1I f=V1−V oR f=−V oR f −V oR f=V iR1V oV i=−R fR1V oV i就是该电路的电压放大倍数，由于相位相反，因此该电路为反相放大器。

反相加法器图表 2 反相加法器电压电流关系：I1=V1 R1I2=V2 R2I3=V3 R3V o=I f R f=−R f{V1R1+V2R2+V3R3}输出信号电压为各输入信号电压之和，因此称该电路为比例加法器。

运算放⼤器参数详解运算放⼤器参数详解技术2010-12-19 22:05:36 阅读80 评论0 字号：⼤中⼩订阅运算放⼤器（常简称为“运放”）是具有很⾼放⼤倍数的电路单元。

在实际电路中，通常结合反馈⽹络共同组成某种功能模块。

由于早期应⽤于模拟计算机中，⽤以实现数学运算，故得名“运算放⼤器”，此名称⼀直延续⾄今。

运放是⼀个从功能的⾓度命名的电路单元，可以由分⽴的器件实现，也可以实现在半导体芯⽚当中。

随着半导体技术的发展，如今绝⼤部分的运放是以单⽚的形式存在。

现今运放的种类繁多，⼴泛应⽤于⼏乎所有的⾏业当中。

历史直流放⼤电路在⼯业技术领域中，特别是在⼀些测量仪器和⾃动化控制系统中应⽤⾮常⼴泛。

如在⼀些⾃动控制系统中，⾸先要把被控制的⾮电量（如温度、转速、压⼒、流量、照度等）⽤传感器转换为电信号，再与给定量⽐较，得到⼀个微弱的偏差信号。

因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不⾜以推动显⽰或者执⾏机构，所以需要把这个偏差信号放⼤到需要的程度，再去推动执⾏机构或送到仪表中去显⽰，从⽽达到⾃动控制和测量的⽬的。

因为被放⼤的信号多数变化⽐较缓慢的直流信号，分析交流信号放⼤的放⼤器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放⼤。

能够有效地放⼤缓慢变化的直流信号的最常⽤的器件是运算放⼤器。

运算放⼤器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除⽐例微分积分等）单元，是模拟电⼦计算机的基本组成部件，由真空电⼦管组成。

⽬前所⽤的运算放⼤器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有⾼放⼤倍数的电路，集成在⼀块微⼩的硅⽚上。

第⼀块集成运放电路是美国仙童（fairchild）公司发明的µA741，在60年代后期⼴泛流⾏。

直到今天µA741仍然是各⼤学电⼦⼯程系中讲解运放原理的典型教材。

原理运放如上图有两个输⼊端a,b和⼀个输出端o.也称为倒向输⼊端(反相输⼊端),⾮倒向输⼊端(同相输⼊端)和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点.)之间,且其实际⽅向从a 端指向公共端时,输出电压U实际⽅向则⾃公共端指向o端,即两者的⽅向正好相反.当输⼊电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际⽅向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b 端分别⽤"-"和"+"号标出,但不要将它们误认为电压参考⽅向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或⽤箭头表⽰.反转放⼤器和⾮反转放⼤器如下图：⼀般可将运放简单地视为：具有⼀个信号输出端⼝（Out）和同相、反相两个⾼阻抗输⼊端的⾼增益直接耦合电压放⼤单元，因此可采⽤运放制作同相、反相及差分放⼤器。

透解放大器遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。

今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。

虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。

而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。

因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。

开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。

显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。

因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。

故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。

“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。

显然不能将两输入端真正断路。

在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。

实验3 差动放大电路实验一、实验目的（1）进一步熟悉差动放大器的工作原理；（2）掌握测量差动放大器的方法。

二、实验仪器双踪示波器、信号发生器、数字多用表、交流毫伏表。

三、实验原理实验电路如图1。

它是一个具有恒流源的差动放大电路。

在输入端，幅值大小相等，相位相反的信号称为差模信号；幅值大小相等，相位相同的干扰称为共模干扰。

差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成，发射极负载是一晶体管恒流源。

若电路完全对称，对于差模信号，若Q1集电极电流增加，则Q2集电极电流一定减少，增加与减少之和为零，Q3和R e3等效于短路，Q1，Q2的发射极几乎等效于接地，差模信号被放大。

对于共模信号，若Q1集电极电流增加，则Q2集电极电流一定增加，两者增加的量相等，Q1，Q2的发射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻，强发射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用，共模干扰被衰减。

从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的能力。

调零电位器R p用来调节Q1，Q2管的静态工作点，希望输入V I1=0, V I2=0时，使双端图1 差动放大电路图输出电压V o=0。

差动放大器常被用做前置放大器。

前置放大器的信号源往往是高内阻电压源，这就要求前置放大器有高输入电阻，这样才能接受到信号。

有的共模干扰也是高内阻电压源，例如在使用50Hz工频电源的地方，50Hz工频干扰源就是高内阻电压源。

若放大器的输入电阻很高，放大器在接受信号的同时，也收到了共模干扰。

于是人们希望有一种只放大差模信号、不放大共模信号的放大器，这就是差动放大器。

运算放大器的输入级大都为差动放大器，输入电阻都很大，例如LF353的输入电阻约为1012Ω量级，OP07的输入电阻约为107Ω量级。

四、实验内容本实验电路在两个输入端分别接了510Ω电阻，使差动放大器的输入电阻下降至略小于510Ω，这是很小的输入电阻。

其原因是，本实验电路用分立元件组成，电路中对称元件的数值并不完全相等；其集电极为电阻负载，而不是恒流源负载；其发射极为恒流源负载，而不是镜像电流源负载，所以本实验电路的共模抑制比并不高。

理想运算放大器的输入电阻理想运算放大器（Ideal Operational Amplifier，简称IOA）是一种重要的电子器件，广泛应用于模拟电路中。

在设计和应用中，IOA的输入电阻是一个重要的性能指标。

本文将从IOA的定义、输入电阻的概念、输入电阻的影响因素以及输入电阻的优化等方面进行探讨。

我们需要了解IOA的基本概念。

IOA是一种理想化的电子放大器，它具有无限大的电压增益、无限大的输入阻抗和零的输出阻抗。

尽管现实中的放大器很难满足这些理想条件，但IOA的模型仍然被广泛应用于电路设计和分析中，因为它能够提供方便的分析和计算。

接下来，让我们来探讨输入电阻的概念。

输入电阻是指放大器对输入信号源提供的等效电阻。

在理想情况下，IOA的输入电阻是无穷大的，即输入电流为零。

这意味着IOA对输入信号源不消耗电流，保持输入端的电压稳定。

然而，在实际应用中，IOA的输入电阻往往会受到各种因素的影响，导致输入电流不为零。

输入电阻受到许多因素的影响，比如IOA的内部电路结构、电源电压、温度等。

首先，IOA的内部电路结构对输入电阻有重要影响。

一般来说，IOA的内部电路由差动放大器和输出级组成。

差动放大器负责放大输入信号，而输出级驱动负载并提供输出信号。

在设计IOA时，我们可以通过合理选择差动放大器的参数来调节输入电阻。

电源电压也是影响输入电阻的一个重要因素。

在实际应用中，IOA通常工作在双电源供电模式下，即正电源和负电源。

电源电压的大小会直接影响IOA的输入电阻。

一般来说，电源电压越高，输入电阻越大。

因此，在设计电路时，我们需要根据实际需求合理选择电源电压，以达到所需的输入电阻。

温度也是影响输入电阻的一个重要因素。

随着温度的升高，IOA内部电路的参数会发生变化，从而影响输入电阻。

一般来说，温度越高，IOA的输入电阻越小。

因此，在高温环境下，我们需要采取一些措施来保证IOA的输入电阻稳定。

为了优化IOA的输入电阻，我们可以采取一些措施。

几种运算放大器比较器及电路的简单分析运算放大器和比较器是两种常见的电子元件，它们在电路中具有不同的功能。

本文将对这两种电子元件进行简单的分析和比较。

一、运算放大器运算放大器是一种用于放大电压信号的电子设备。

它具有高放大倍数和低失真的特点，常被用于放大微弱的输入信号。

运算放大器一般由多级放大电路组成，其中包括差动输入级、差动放大级、共射放大级和输出级。

运算放大器具有以下几个特点：1.高放大倍数：运算放大器通常具有很高的开环放大倍数，可以放大微小的输入信号。

2.低失真：运算放大器的差分输入电阻和输入容量很低，从而减小了输入信号的失真。

3.稳定性好：运算放大器具有很好的直流稳定性和交流稳定性，使其能够在不同的负载条件下稳定工作。

4.大信号驱动能力：运算放大器能够输出较大的电流和电压，可以驱动各种负载。

5.可调增益：运算放大器通常具有可调的增益，可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件来改变放大倍数。

运算放大器常被应用于放大、滤波、积分、微分和开关等电路中，常见的应用有示波器、滤波器和反馈电路等。

二、比较器比较器是一种用于比较两个电压的电子元件。

它具有高增益和快速响应的特点，常被用于判断输入信号的大小关系。

比较器通常由不同类型的放大电路和判决电路组成，常见的比较器有有限增益比较器、开环比较器和比率比较器等。

比较器具有以下几个特点：1.高增益：比较器通常具有很高的增益，可以放大微小的输入差异。

2.快速响应：比较器的响应时间很短，可以快速判断输入信号的大小关系。

3.可调阈值：比较器可以通过调节电阻、电容或反馈电阻等元件，改变阈值的位置。

4.高输入阻抗：比较器的输入阻抗很高，可以减小输入电路对比较器的影响。

比较器常被应用于开关、报警、触发器和AD转换等电路中，常见的应用有电压比较器、窗口比较器等。

三、运算放大器与比较器的比较虽然运算放大器和比较器都是电路中常用的电子元件，但它们在功能和特性上有一些不同之处。

1.功能：运算放大器的主要功能是放大信号，而比较器的主要功能是比较电压。

运算放大电路1.运放的阻塞现象和自激振荡及它们消除措施电路图集成运放出现阻塞现象时，放大电路将失往放大能力，相当于信号被运放阻断一样。

例如电压跟随器就常发生阻塞现象，这是由于跟随器的输进、输出电压幅度相等，其输进信号的幅度一般较大(跟随器作为输出级时)，假如运放输进级偏置电压不大于输进信号的峰一峰值，则输进级在输进信号峰值时会变为饱和状态，当出现饱和时，输进、输出电压变为同相，负反馈就变为正反馈。

显然，正反馈将导致输进级一直处于饱和状态，输进信号将不能正常输出，这就造成了阻塞现象。

为了进一步说明阻塞现象的成因，举例如下：图(a)为晶体管输进型运放的输进级电路，现假定共模输进电压范围小于+8V，并假定输出信号的电压振幅为+14V。

若运放接成电压跟随器，参见图(b)，现有一个大于8V的信号加于同相输进端(对应③脚)，当输进信号处于正半周时，输出电压V o也为正值，这个电压V o经反馈加在输进差动放大电路Q2的基极，此时Q2将处于饱和导通状态(集电结处于正向偏置)，因此+Vs通过Q2的集电极电阻直接加在运放的输出端，使运放出现阻塞现象。

一旦发生阻塞，只能采用切断电源的方法来破坏正反馈。

即为恢复运放正常工作，需暂时切断电源。

这种阻塞现象具有极大的危险性，它可能使器件迅速损坏，其原因是：由图(a)知输进级采用NPN型晶体管组成差动放大电路，由于输进信号幅度超过共模电压的答应范围，电路将在信号正峰值时出现阻塞，若信号源内阻较低，反馈电阻也较小，流过Q2集电结的电流就过大，有可能烧坏晶体管Q2，使集成运放损坏。

另外，在输出端上不论什么原因产生的输出瞬时过压也会造成阻塞现象。

消除阻塞现象的方法一般可分为两类：限制输进电压法和防止输出瞬时过压法。

图(b)所示电路即为限制输进电压钳位法，图中±Vcm 为共模输进电压上、下限极限值，运用二极管D1和D2实现将输进电压钳位在±Vcm之间。

这个方法具有通用性。

运算放大器工作原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子器件，它在现代电子电路中有着广泛的应用。

运算放大器的工作原理是基于差分放大器的基础上进行改进和优化，使得它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等优良特性。

本文将从运算放大器的基本原理、内部结构、工作特性以及应用领域等方面进行详细介绍。

一、基本原理运算放大器是一种差动放大器，它由多个晶体管、电阻、电容等元件组成。

在运算放大器的内部，有两个输入端和一个输出端。

其中一个输入端称为非反相输入端（+），另一个输入端称为反相输入端（-）。

运算放大器的输出端输出的是输入信号的放大值，其放大倍数由运算放大器的增益决定。

运算放大器的工作原理可以用简单的电路模型来描述。

在理想情况下，运算放大器的增益是无穷大的，输入阻抗是无穷大的，输出阻抗是零。

这意味着运算放大器可以放大微小的输入信号，并且不会对输入信号产生影响，同时输出的电压可以根据输入信号的大小进行线性放大。

二、内部结构运算放大器的内部结构非常复杂，一般由多个晶体管、电阻、电容等元件组成。

其中最核心的部分是差分放大器。

差分放大器由两个晶体管和若干电阻组成，它的作用是将输入信号进行放大，并将放大后的信号送入后级放大器进行进一步放大。

在运算放大器的内部，还有许多其他的电路，如反馈电路、偏置电路等，它们都起着至关重要的作用。

三、工作特性运算放大器具有许多优良的工作特性，这些特性使得它在电子电路中有着广泛的应用。

首先，运算放大器具有高增益。

在理想情况下，运算放大器的增益是无穷大，这意味着它可以对微小的输入信号进行高度放大。

其次，运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗。

这使得它可以接受各种不同的输入信号，并且可以驱动各种不同的负载。

此外，运算放大器还具有良好的线性特性、宽带宽等特点。

四、应用领域由于其优良的工作特性，运算放大器在电子电路中有着广泛的应用。

它可以用于信号放大、滤波、比较、积分、微分等各种电路中。

1. 共模抑制比KCMR为有限值的情况集成运放的共模抑制比为有限值时，以下图为例讨论。

VP=ViVN=Vo共模输入电压为：差摸输入电压为：运算放大器的总输出电压为：vo=A VD v ID+A VC v IC闭环电压增益为：可以看出，AVD和KCMR越大，AVF越接近理想情况下的值，误差越小。

2.输入失调电压V IO一个理想的运放，当输入电压为0时，输出电压也应为0。

但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。

通常在输入电压为0时，存在一定的输出电压。

解释一：在室温25℃及标准电源电压下，输入电压为0时，为使输出电压为0，在输入端加的补偿电压叫做失调电压。

解释二：输入电压为0时，输出电压Vo折合到输入端的电压的负值，即V IO=- V O|VI=0/A VO输入失调电压反映了电路的对称程度，其值一般为±1~10mV3.输入偏置电流I IBBJT集成运放的两个输入端是差分对管的基极，因此两个输入端总需要一定的输入电流I BN和I BP。

输入偏置电流是指集成运放输出电压为0时，两个输入端静态电流的平均值。

输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级BJT的性能，当它的β值太小时，将引起偏置电流增加。

偏置电流越小，由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小。

其值一般为10nA~1uA。

4.输入失调电流I IO在BJT集成电路运放中，当输出电压为0时，流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即I IO=|I BP-I BN| 由于信号源内阻的存在，I IO会引起一个输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为0。

它反映了输入级差分对管的不对称度，一般约为1nA~0.1uA。

5.输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为0时，运算电路的输出端将产生误差电压。

设实际的等效电路如下图大三角符号，小三角符号内为理想运放，根据VIO和IIO的定义画出。

为了分析方便，假设运放的开环增益AVO和输入电阻Ri均为无限大，外电路电阻R2=R1||Rf，利用戴维南定理和诺顿定理可得两输入端的等效电压和等效电阻，如下图所示则可得同相输入端电压反向输入端电压因AVO→∞，有V P≈V N，代入得Vo=(1+Rf/R1)[VIO+IIB(R1||Rf-R2)+ IIO(R1||Rf+R2)]当取R2=R1||Rf时，由输入偏置电流IIB引起的输入误差电压可以消除，上式可简化为V o=(1+R f/R1)(V IO+I IO R2)可见，1+Rf/R1 和R2越大，V IO和I IO引起的输出误差电压越大。

1. 共模抑制比KCMR为有限值的情况集成运放的共模抑制比为有限值时，以下图为例讨论。

VP=ViVN=Vo共模输入电压为：差摸输入电压为：运算放大器的总输出电压为：vo=A VD v ID+A VC v IC闭环电压增益为：可以看出，AVD和KCMR越大，AVF越接近理想情况下的值，误差越小。

2.输入失调电压V IO一个理想的运放，当输入电压为0时，输出电压也应为0。

但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。

通常在输入电压为0时，存在一定的输出电压。

解释一：在室温25℃及标准电源电压下，输入电压为0时，为使输出电压为0，在输入端加的补偿电压叫做失调电压。

解释二：输入电压为0时，输出电压Vo折合到输入端的电压的负值，即V IO=- V O|VI=0/A VO输入失调电压反映了电路的对称程度，其值一般为±1~10mV3.输入偏置电流I IBBJT集成运放的两个输入端是差分对管的基极，因此两个输入端总需要一定的输入电流I BN和I BP。

输入偏置电流是指集成运放输出电压为0时，两个输入端静态电流的平均值。

输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级BJT的性能，当它的β值太小时，将引起偏置电流增加。

偏置电流越小，由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小。

其值一般为10nA~1uA。

4.输入失调电流I IO在BJT集成电路运放中，当输出电压为0时，流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即I IO=|I BP-I BN| 由于信号源内阻的存在，I IO会引起一个输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为0。

它反映了输入级差分对管的不对称度，一般约为1nA~0.1uA。

5.输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为0时，运算电路的输出端将产生误差电压。

设实际的等效电路如下图大三角符号，小三角符号内为理想运放，根据VIO和IIO的定义画出。

为了分析方便，假设运放的开环增益AVO和输入电阻Ri均为无限大，外电路电阻R2=R1||Rf，利用戴维南定理和诺顿定理可得两输入端的等效电压和等效电阻，如下图所示则可得同相输入端电压反向输入端电压因AVO→∞，有V P≈V N，代入得Vo=(1+Rf/R1)[VIO+IIB(R1||Rf-R2)+ IIO(R1||Rf+R2)]当取R2=R1||Rf时，由输入偏置电流IIB引起的输入误差电压可以消除，上式可简化为V o=(1+R f/R1)(V IO+I IO R2)可见，1+Rf/R1 和R2越大，V IO和I IO引起的输出误差电压越大。

opamp的原理Opamp的原理及应用引言运算放大器（Operational Amplifier，简称Opamp）是电子电路中常见的一种集成电路器件。

它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特性，在各种电路应用中发挥着重要的作用。

本文将介绍Opamp的原理及其在电子电路中的应用。

一、Opamp的原理Opamp是一种差分放大器，由输入级、差动放大器级和输出级组成。

其中输入级为差动放大器提供了高输入阻抗和差分输入功能，差动放大器级将输入信号放大，输出级将信号放大后的电压转化为电流输出。

Opamp的原理主要有以下几个方面：1. 运算放大器的差动输入Opamp的差动输入可以接受两个输入信号，分别为正相输入和负相输入。

通过两个输入信号的差异，Opamp可以放大差动信号。

差动输入使得Opamp在实际应用中能够抵消一部分噪声和干扰，提高了信号的质量。

2. 运算放大器的放大倍数Opamp的放大倍数非常高，可达到几千甚至上万倍。

这使得Opamp能够将微弱的输入信号放大到足够大的幅度，以便于后续电路的处理。

同时，高放大倍数也使得Opamp在负反馈电路中能够提供稳定的增益。

3. 运算放大器的输入阻抗和输出阻抗Opamp的输入阻抗非常高，一般可达到几兆欧姆。

这意味着Opamp对输入信号的影响非常小，输入电流几乎可以忽略不计。

而输出阻抗则非常低，可以实现较大的输出电流。

二、Opamp的应用Opamp是一种功能强大、应用广泛的电子器件，其在各个领域都有着重要的应用。

以下是几个常见的Opamp应用示例：1. 反相放大器反相放大器是Opamp最基本的应用电路之一。

它通过将输入信号与反馈电阻相连，将信号反相放大输出。

反相放大器可以实现信号的放大和反相，广泛用于音频放大、信号处理等领域。

2. 非反相放大器非反相放大器是Opamp的另一种常见应用电路。

它通过将输入信号与反馈电阻相连，将信号非反相放大输出。

非反相放大器可以实现信号的放大和不反相，常用于传感器信号放大、仪器测量等领域。

目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。

在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络,可实现不同用途的电路,例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。

集成运算放大器的种类非常多,可适用于不同的场合。

3.2.1 集成运算放大器的分类按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。

1．通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。

这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。

例A741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。

它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2．高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般r id＞（109~1012）,I IB为几皮安到几十皮安。

实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。

用FET作输入级,不仅输入阻抗高, 输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。

常见的集成器件有LF356、LF355、LF34 7（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

3．低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。

低温漂型运算放大器就是为此而设计的。

目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、 AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。

4．高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率S R一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。

运放常见参数总结1.输入阻抗和输出阻抗（Input Impedance And Output Impedance）一、输入阻抗输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。

在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。

你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。

对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。

因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。

另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题二、输出阻抗无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。

输出阻抗就是一个信号源的内阻。

本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。

输出阻抗在电路设计最特别需要注意但现实中的电压源，则不能做到这一点。

我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。

这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内阻了。

当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。

这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”一问）。

同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的三、阻抗匹配阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。

阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。

我们先从直流电压源驱动一个负载入手。

由于实际的电压源，总是有内阻的（请参看输出阻抗一问），我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。

运算放大器差分输入电路设计运算放大器差分输入电路是一种常用的电路设计，用于信号放大和差分输入信号的放大。

本文将详细介绍运算放大器差分输入电路的设计原理、电路结构和特点。

一、设计原理差分输入电路是指通过两个输入信号引入放大器的电路。

运算放大器是一种差分放大器，具有高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。

差分输入电路可以将两个输入信号的差值放大，其差分模式增益可以达到很高，而共模模式增益非常低。

因此，差分输入电路可以消除共模干扰，提高系统的抗干扰能力。

二、电路结构运算放大器差分输入电路由两个输入电阻和运算放大器组成。

输入电阻用于限制输入信号的电流，保持输入电流的稳定性。

运算放大器通常采用差分放大器结构，由输入差动对、差动放大电路和输出级组成。

输入差动对由两个晶体管Q1和Q2组成，其基极分别接入两个输入端IN+和IN-。

差动放大电路通过放大输入信号的差值，形成差分放大的作用。

输出级根据需要选择不同的电路结构，如共射、共基等。

三、设计步骤1.确定设计指标：根据实际需求确定差分输入电路的放大倍数、带宽、输入电阻和输出电阻等指标。

2.选择运算放大器：根据设计指标选择适合的运算放大器。

常用的运算放大器有通用型运算放大器、精密型运算放大器和高速型运算放大器等。

根据实际需求选择合适的运算放大器。

3.计算电阻值：根据输入电流和输入电压，计算输入电阻的取值。

输入电阻的取值决定了输入信号的电流和电压之间的关系。

4.选择合适的电阻：根据计算得到的电阻值，选择合适的电阻。

电阻的选择要考虑功率、精度和稳定性等因素。

5.进行电路布局：将运算放大器、输入电阻和输出级进行布局，满足电路的连接要求。

6.进行电路仿真：通过电路仿真软件进行电路仿真，验证差分输入电路的性能和稳定性。

7.调试电路：根据仿真结果调试电路，使差分输入电路达到设计要求。

8.进行性能测试：通过实际测试，验证差分输入电路的性能，如放大倍数、带宽和输入输出阻抗等。

四、特点1.高放大倍数：差分输入电路利用运算放大器的差分放大特性，可以获得很高的放大倍数。

电子电路中的运算放大器问题解析与调试电子电路的运算放大器（operational amplifier）是一种常见且重要的电子器件，广泛应用于信号处理、控制系统、测量设备等领域。

本文将对运算放大器的问题进行解析与调试。

通过以下几个方面展开论述：一、运算放大器的基本原理与特性运算放大器是一种差模放大器，具有高增益、输入阻抗高、输出阻抗低等特点。

其基本原理是利用反馈电阻来控制输出信号，并且具有两个输入端口，一个输出端口和一个电源端口。

在正常工作情况下，运算放大器的输入端口具有相等的电势，通过调节反馈电阻可以实现不同的功能，比如放大、求和、补偿等。

二、常见问题及解决方法1.偏置电压问题：运算放大器的输入端口有一个偏置电压，可能导致输出信号不稳定或误差较大。

解决方法是通过添加一个偏置电流来抵消偏置电压，或者使用双电源供电方式。

2.共模干扰问题：当输入信号中出现共模干扰时，可能导致输出信号失真。

解决方法是增加输入端口的共模抑制比，或者使用差分输入。

3.频率响应问题：运算放大器的增益往往并非在所有频率下都一致，可能存在频率响应差异。

解决方法是选择适当的运放型号，或者采用补偿电路来改善频率响应。

4.幅度失真问题：在输出信号幅度达到极限时，可能出现幅度失真。

解决方法是调整电源供电范围或增加输出级电源电压。

三、调试技巧与方法1.接地问题：运算放大器的接地要牢固可靠，避免接地杂散电流影响信号质量。

2.输入电阻匹配问题：输入信号源的电阻要与运算放大器的输入端口电阻匹配，避免信号衰减或失真。

3.电源稳定性问题：稳定的电源是运算放大器工作的基础，要保证电源电压的稳定性和纹波。

4.反馈电路设计问题：合理的反馈电路可以使运算放大器的性能更好，包括稳定性、增益、频率响应等。

四、实际案例分析通过实际案例的分析，可以更深入理解运算放大器问题的解析与调试。

例如，当应用于音频放大器时，如何解决功率放大不足、失真过大等问题。

结语运算放大器在电子电路中起到了至关重要的作用，了解问题分析与调试方法对于确保电路的正常运行至关重要。

含运算放大器的电路的分析运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-amp）是一种极为重要的电子元器件，常用于放大、滤波、积分、微分等信号处理任务中。

本文将从基础电路结构、特性以及应用等方面进行分析。

一、基础电路结构运算放大器的基础电路结构包括差模放大器、共模放大器、电压跟随器等。

1.差模放大器：差模放大器是运算放大器的核心部分，具有高增益和可调节的增益特性。

它由一个差模输入电路、一个差模放大电路和一个差模输出电路组成。

差模输入电路通常用非反相放大器和反相放大器构成，差模输入电路的放大倍数决定了整个运算放大器的放大倍数。

2.共模放大器：共模放大器可以将输入信号的共模分量放大，但对差模分量无放大作用。

它由一个共模输入电路、一个共模放大电路和一个共模输出电路组成。

共模输入电路通常用非反相放大器和反相放大器构成。

3.电压跟随器：电压跟随器（Voltage Follower）又叫缓冲放大器，它的输出电压与输入电压一致，具有电阻输入和无穷大的输入阻抗，输出电阻接近于零，可以提高电路的阻抗匹配能力，实现信号的隔离和缓冲。

二、运算放大器的特性1.增益：运算放大器具有很高的开环增益，通常在几万到几百万倍之间。

开环增益可以通过反馈电路进行调节，实现所需的放大倍数。

2.输入和输出阻抗：运算放大器的输入阻抗很大，一般在10^5Ω以上，输出阻抗很小，一般在几十欧姆以内。

这样的特性使得运算放大器可以承受较大的输入信号，同时输出能够驱动低阻抗负载。

3.零漂和温漂：运算放大器的输入电压有均匀电压特性，也就是说，输入两端的电压差为零时，输出电压应该为零。

然而实际情况下，由于误差和不匹配等原因，会存在一定的零漂和温漂。

4.噪声：运算放大器的输入端存在各种噪声，如热噪声和1/f噪声等。

这些噪声将影响到输出信号的质量，因此需要合理设计电路以降低噪声。

三、运算放大器的应用运算放大器广泛应用于各种电子电路中，下面列举几个典型的应用案例：1.比较器：运算放大器可以作为比较器使用，通过设定阈值电压，实现电压的比较和判别。