运算放大器的工作原理是什么

运算放大器工作原理是什么？

在模拟集成电路和控制领域常用到的电子器件之一就是运算放大器，在学习的时候对它的理解就是局限于公式推导。在电路调试过程中，遇到调试不顺畅时，有时师傅说增大某某电阻或减小某某电容试试，这种办法有时还真管用，可是不知其精髓，就知道能应急。

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运算放大器的原理

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此图是运算放大器电路图，计算和分析此电路。假设此运算放大器的开环放大倍数A＝∞、电压约±13V ，而饱和输出电压约Uo＝±12V 。规定此图反馈节点为1 。图中的R1、RF分别为1kΩ、2kΩ 。R2为平衡电阻， ui＝+3V 。动态过程:设初始状态uo＝0 ，当ui＝+3V时，节点1电压为正，由uo＝A×(u+-u-) ，得uo＝A×(0-u1)＝-12V 。假设此时节点1电压为负，由uo＝A×(u+-u-) ，得uo＝A×(0-u1)＝+12V 。于是uo的电压从-12V到+12V过渡，经过-6V时则u1趋向于零，且满足uo＝A×(u+-u-) 。因为A很大，所以可稳定在-6V 。
当某时刻uo受扰动uo变为-6(+) ，则u1趋向于0(+) ，由uo＝A×(u+-u-) ，则uo趋向于-12V ，输出减小，当uo达到-6(-)时，则u1趋向于0(-) ，由uo＝A×(u+-u-) ，则uo趋向于+12V ，输出增大，最终维持在-6V ，达到动态平衡。由此可见，运算放大器的工作特性由uo＝A×(u+-u-)来决定，可将此式视为运算放大器的本质公式，其本质就是差分放大。即输入增大，输出反相增大，同理可得，输入减小，输出反相减小。类似小时候玩的跷跷板，一头翘起另一头下降，于是引出了运算放大器的杠杆原理。在运算放大器的线性区，视运算放大器的输入端ui和输出端uo为杠杆两端，视杠杆支撑点为u1 ，如图所示(A) 。

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输入、输出与阻抗值(臂长)成正比，把此现象叫运算放大器的杠杆原理。对于此图来说，输入增大，输出反相增大，可理解为滞后180° 。而现实中用到的运算放大器开环增益并不是无穷大，一般情况约10^5 。
当运算放大器进入饱和区工作时，此时输入ui、参考点u1视为杠杆的两端，而输出uo视为杠杆的支撑点，如图所示(B) 。

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输入与参考
点电压u1成正比，视为运算放大器的杠杆原理。一般情况下，运算放大器对应的类型如图(A)的杠杆原理，比较器类型的对应如图(B)的杠杆原理。
【运算放大器的工作原理是什么】实际中运算放大器的开环增益并不是无穷大，而是约为10^5 ，其中速度与精度的要求往往相互矛盾。高速度要求的是高单位增益频率，而高精度要求的是高直流增益，因此在同一个运算放大器要实现高速度和高精度难度大。由于某些运算放大器的频率特性并不是很好，在中高频时其开环增益有限，由其本质公式可知，得知其"虚短"效果不佳，故开环增益越大，则调节器就精准。