理想运算放大器简介差模增益共模增益
共模增益和差模增益公式
共模增益和差模增益公式1.共模增益公式：共模增益是描述共模信号对输出信号放大的程度。
一般情况下，共模增益应该尽可能小，因为共模信号通常是由于噪声、干扰或不完全的平衡引起的。
共模增益（Avcm）是指在共模输入下的输出电压变化与共模输入电压变化之比。
Avcm = ΔVout / ΔVcm共模增益可以通过对输出电压和共模电压进行测量来计算。
在实际电路中，共模增益往往是一个小的量，通常以dB为单位表示。
2.差模增益公式：差模增益是描述差模信号对输出信号放大的程度。
差模信号通常是由于期望的输入信号引起的。
差模增益（Avdm）是指在差模输入下的输出电压变化与差模输入电压变化之比。
Avdm = ΔVout / ΔVdm差模增益的测量可以通过对输出电压和差模电压进行测量来完成。
差模增益往往是一个较大的量，通常以V/V为单位表示。
在很多实际电路中，共模增益和差模增益可以通过差分放大器的设计和分析来实现。
差分放大器是一种能够放大差分模式信号而抑制共模模式信号的电路。
在实际应用中，共模增益和差模增益的值会受到很多因素的影响，包括电路的设计、元器件的特性以及环境因素等。
因此，设计和优化电路以获得理想的共模增益和差模增益是电子工程师的一项重要任务。
总结：共模增益和差模增益是电子电路中两个重要的参数，用来描述输入信号的变化对输出信号的影响。
共模增益描述共模信号放大的程度，差模增益描述差模信号放大的程度。
共模增益和差模增益通常通过对输出电压和输入电压的测量来计算。
共模增益和差模增益的相对大小可以用共模抑制比（CMRR）来表示。
在实际应用中，共模增益和差模增益的值会受到很多因素的影响，因此优化电路设计以获得理想的共模增益和差模增益是电子工程师的一项重要任务。
理想运算放大器
四、 理想运放工作在非线性区时的特点
1、输出电压的值只有两种可能： 或等于正向饱和值；或等于负向 饱和值。
uO UOH
理想特性
u u ; uO UOH u u ; uO UOL
u u 时，发生状态的转换。
非线 性区
0 UOL
u+- u-
三、 理想运放工作在线性区时的特点
1、理想运放的差模输入电压等于零——“虚短”
运放工作在线性区时： uO AOd (u u )
因理想运放AOd=；
u+ +
uO
u
u
uO AOd
0
u- -
u u
运放的两输入端电位相等，如同将两点短路一样， 但实际上并未真正被短路，将这种现象称为“虚 短”。
实际运放AOd越大，将输入端视为“虚短” 带来的
0 0
0
二、 集成运放的电压传输特性
1、线性区
当差模输入信号较小时，输 出与输入是线性的关系。
uO AOd (u u )
由于运放的开环差模电压增 益很高，所以线性范围很小， 一般不超过0.1mV.
2、非线性区
uO UOH
非线 性区
0
UOL
线 性 区
u+- u-
非线 性区
若差模输入信号过大，超出其线性范围时，会导致运放内 部的某些晶体管饱和或截止，此时运放的输出电压只有两 种情况，要么为正向饱和值，要么为负向饱和值。
理想值 0 0 0 0 0
一、 理想运放的技术指标
理想运放——将各项技术指标理想化的集成运放。
开环差模电压增益：AOd 差 模 输 入 电 阻： rid 输 出 电 阻： rO 0 共 模 抑 制 比： KCMR
《理想运算放大器》课件
理想运算放大器的输出阻抗极 小，可以输出电流信号。
无相位差
无噪声
理想运算放大器没有相位差，可以精确放大信号。
理想运算放大器在放大信号时不会引入任何噪声。
理想运算放大器模型
输入电压
理想运算放大器可以接 受任何输入电压信号。
输入电流
理想运算放大器的输入 电流非常小，几乎可以 忽略不计。
输出电压
理想运算放大器可以输 出经过放大的电压信号。
输出电流
理想运算放大器可以输 出电流信号。
理想运算放大器的应用
1 加法器
2 减法器
使用理想运算放大器可以将多个输入信号相加。
使用理想运算放大器可以将一个输入信号减去另 一个输入信号。
3 非反相比例放大器
4 反相比例放大器
使用理想运算放大器可以放大非反相的输入信号。
使用理想运算放大器可以放大反相的输入信号。
5 低通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除高频信号。
6 高通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除低频信号。
理想运算放大器与现实运算放大器的差异
1
实际运算放大器的输入阻抗不是无
2
限大的
现实运算放大器的输入阻抗会有一定的限制。
3
实际运算放大器的相位差不是零
4
现实运算放大器的相位差是存在的。
5
实际运算放大器的增益不是完美的
理想运算放大器在电子电路中有广 泛的应用。
现实运算放大器与理想运算 放大器有很大的差别，但它 们仍然非常有用
虽然现实运算放大器与理想运算放 大器存在差异，但它们仍然在实际 应用中发挥着重要作用。
现实运算放大器的增益会受到一些限制。
实际运算放大器的输出阻抗不是无 限小的
理想集成运放的三个主要参数
理想集成运放的三个主要参数
理想集成运放是模拟集成电路中非常重要的器件，具有许多优良的性能。
其三个主要参数是：开环差模电压放大倍数Aod、差模输入电阻Rid和输出电阻Ro。
以下是关于这三个参数的详细解释：
首先，开环差模电压放大倍数Aod是理想集成运放的重要参数之一。
它是指在无反馈情况下，运放输出电压与输入差模电压的比值。
这个参数描述了运放在没有反馈控制下的增益能力。
通常，理想运放的Aod非常大，这意味着它能够将差模信号放大很多倍。
在实际应用中，由于存在反馈回路，运放的开环增益可能并不直接影响其闭环增益。
其次，差模输入电阻Rid也是理想集成运放的一个重要参数。
它表示差模信号输入时，运放的输入电阻。
这个参数反映了运放在信号输入端的阻抗特性。
高的Rid意味着对信号的衰减很小，有利于信号的传输和处理。
在实际应用中，Rid 通常非常大，以确保信号的完整性。
最后，输出电阻Ro是理想集成运放的第三个主要参数。
它表示运放输出端的内阻。
这个参数反映了运放在带负载能力方面的性能。
理想运放的Ro应该非常小，这意味着它能够驱动很大的负载而不失真。
在实际应用中，Ro的大小会受到多种因素的影响，如电源电压、负载阻抗等。
综上所述，理想集成运放的三个主要参数Aod、Rid和Ro分别反映了其在放大能力、输入阻抗和输出驱动能力方面的性能。
这些参数的优化和平衡使得理想集成运放成为一种高性能、高稳定性的模拟电路器件，广泛应用于各种电子系统中。
在设计和应用理想集成运放时，了解这些参数的具体数值和应用范围是非常重要的，以确保系统的稳定性和性能。
理想运放电路
理想运放电路理想运放电路是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电子设备和电路中。
它以其高增益、低失真、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，成为现代电子电路中不可或缺的一部分。
本文将从理想运放电路的基本原理、特点和应用等方面进行阐述。
理想运放电路是一种特殊的放大电路，可以将输入信号的幅值放大到较大的值，并保持信号的准确性和稳定性。
理想运放电路通常由差分放大器、电压跟随器和输出级等基本组成部分构成。
其中，差分放大器实现了输入信号的放大和滤波功能，电压跟随器则可以将放大后的信号输出到负载上，输出级则起到了电流放大和驱动负载的作用。
理想运放电路的特点之一是高增益。
理想运放的开环增益非常大，可以达到几十万甚至数百万倍。
这使得理想运放电路可以将微弱的输入信号放大到足够大的幅值，以满足各种应用需求。
另外，理想运放电路还具有低失真和宽带特性，可以保证信号的准确性和稳定性。
除了以上特点，理想运放电路还具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
高输入阻抗使得理想运放电路对输入信号的影响非常小，可以准确地获取输入信号。
低输出阻抗则使得理想运放电路能够有效地驱动负载，输出信号的失真较小。
理想运放电路的应用非常广泛。
在模拟电路中，理想运放电路可以用于放大、滤波、积分、微分等各种信号处理，常见的应用有运算放大器、积分器、微分器等。
在数字电路中，理想运放电路可以用于比较器、ADC、DAC等电路。
此外，理想运放电路还可以用于成像设备、音频放大器、传感器信号处理等领域。
在使用理想运放电路时，需要注意一些问题。
首先，理想运放电路对电源电压的要求较高，需要稳定可靠的电源供应。
其次，理想运放电路的输入和输出都要避免超出其工作范围，以防止损坏运放器件。
此外，理想运放电路还需要合理的布局和连接，以减少干扰和噪声。
理想运放电路是一种重要的电子元件，具有高增益、低失真、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
它在各种电子设备和电路中发挥着重要作用，广泛应用于模拟电路和数字电路中。
理想运算放大器简介差模增益共模增益
理想運算放大器簡介
單元總結
1
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-1 運算放大器基本應用電路介紹
• 反相放大 • 非反相放大 • 加法電路 • 減法電路 • 積分電路 • 微分電路 • 比較電路
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2
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-2 運算放大器電路之符號、電路結構 圖
10-1-1-5 理想運算放大器輸入訊號模式
• 單端訊號輸入模式 • 雙端訊號輸入模式
元 件連結
6
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-6 OPA理想特性參數介紹
• 輸入電阻 • 輸入偏壓電流 • 輸出電阻 • 差模增益 • 共模增益 • 共模拒斥比 • 開迴路電壓增益 • 頻寬
元 件連結
7
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-7 圖像記憶大考驗
• OPA電路符號 • OPA電路方塊圖暨
結構圖 • OPA訊號輸入模式
判別 • OPA等效電路模型
元 件連結
8
10-1-1-8 射擊答題遊戲
10-1-1 理想運算放大器簡介
• 運算放大器理想特性 參數記憶遊戲
元 件連結
9• 簡易ຫໍສະໝຸດ 路符號 • 標準電路符號 • OPA內部功能方塊
圖
元 件連結
3
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-3 差模信號、共模信號圖說
元 件連結
4
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-4 運算放大器差模增益與共模增益
• 差模增益 • 共模增益
元 件連結
5
10-1-1 理想運算放大器簡介
运算放大器
运算放大器（英语：Operational Amplifier，简称OP、OPA、OPAMP、运放）是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，减法等模擬运算电路中，因而得名。
通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正反馈（positive feedback）组态，相反地，在很多需要产生震荡信号的系统中，正反馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
运算放大器有许多的规格参数，例如：低频增益、单位增益频率（unity-gain frequency）、相位边限（phase margin）、功耗、输出摆幅、共模抑制比（common-mode rejection ratio）、电源抑制比（PSRR，power-supply rejection ratio）、共模输入范围（input common mode range）、电压摆动率（slew rate）、输入偏移电压（input offset voltage，又译：失调电压）、还有噪声等。
目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。
一般用途的集成电路运算放大器售价不到一美元，而现在运算放大器的设计已经非常可靠，输出端可以直接短路到系统的接地端（ground）而不至于被短路电流（short-circuit current）破坏。
目录[隐藏]∙ 1 运算放大器的历史∙ 2 运算放大器的基础o 2.1 电路符号o 2.2 理想运算放大器的操作原理▪ 2.2.1 开回路组态▪ 2.2.2 负反馈组态▪ 2.2.2.1 反相闭回路放大器▪ 2.2.2.2 非反相闭回路放大器▪ 2.2.3 正反馈组态∙ 3 实际运算放大器的局限o 3.1 直流的非理想问题▪ 3.1.1 有限的开回路增益▪ 3.1.2 有限的输入阻抗▪ 3.1.3 大于零的输出阻抗▪ 3.1.4 大于零的输入偏压电流▪ 3.1.5 大于零的共模增益o 3.2 交流的非理想问题o 3.3 非线性的问题o 3.4 功率损耗的考量∙ 4 在电路设计中的应用∙ 5 直流特性∙ 6 交流特性∙7 运算放大器的应用∙8 741运算放大器的内部结构o8.1 电流镜与偏压电路o8.2 差分输入级o8.3 增益级o8.4 输出级∙9 CMOS运算放大器的内部结构∙10 其他应用∙11 参见∙12 参考资料与附注∙13 外部链接[编辑]运算放大器的历史第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。
理想运算放大器
“虚短”（或“虚地”）和“虚断”是两个矛盾的概 念，但对于一个理想的运算放大器是必须同时满足 的。当然，理想运算放大器实际上是不存在的。但 是在一定的使用条件下，一个实际的运算放大器一 般都能很好地近似为一个理想的运算放大器。所以 今后讨论的运算放大器一般都是指理想的运算放大 器，它的符号如下图所示：
理想运算放大器
理想运算放大器
由于常用的运算放大器的输入电阻Ri很大，输出电 阻Ro很小，开环增益非常大，所以常把它看作为理 想的运算放大器。 所谓理想的运算放大器是指具有下列参数的放大器： Ri≈∞ Ro≈0 A≈∞
理想运算放大器
理想运算放大器的特点是： 虚短 由于A≈∞而输出电压vo为有限值，所以 vi=vo/A≈0 上式意味着vi=vb-va≈0，即反相输入端对地电压与 同相输入端对地电压几乎相等，此时两个输入端 之间可近似看作短路（简称为虚短），而在同相 输入端接地的情况下，反相输入端与地几乎同电 位（简称为虚地)。 虚断 由于Ri≈∞，所以输入电流接近于零。此时， 输入端可近似看作断路（即开路，简称为虚断)。
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• 單端訊號輸入模式 • 雙端訊號輸入模式
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6
பைடு நூலகம்
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-6 OPA理想特性參數介紹
• 輸入電阻 • 輸入偏壓電流 • 輸出電阻 • 差模增益 • 共模增益 • 共模拒斥比 • 開迴路電壓增益 • 頻寬
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• 簡易電路符號 • 標準電路符號 • OPA內部功能方塊
圖
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3
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-3 差模信號、共模信號圖說
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4
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-4 運算放大器差模增益與共模增益
• 差模增益 • 共模增益
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10-1-1 理想運算放大器簡介
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10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-7 圖像記憶大考驗
• OPA電路符號 • OPA電路方塊圖暨
結構圖 • OPA訊號輸入模式
判別 • OPA等效電路模型
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8
10-1-1-8 射擊答題遊戲
10-1-1 理想運算放大器簡介
• 運算放大器理想特性 參數記憶遊戲
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單元10-1-1
理想運算放大器簡介
單元總結
1
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-1 運算放大器基本應用電路介紹
• 反相放大 • 非反相放大 • 加法電路 • 減法電路 • 積分電路 • 微分電路 • 比較電路
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10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-2 運算放大器電路之符號、電路結構 圖