什么是rail-to-rail&operational&amplifier(轨对轨运算放大器)
运算放大器（常简称为“运放”）是广泛应用的、具有超高放大倍数的电路单元。可以由分立的器件组成，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。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
运放的输出电位通常只能在高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值之间变化。经过特殊设计的运放可以允许输出电位在从负电源到正电源的整个区间变化。这种运放成为轨到轨（rail-to-rail）输出运算放大器。
运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算单元，是模拟电子计算机的基本组成部件，由真空电子管组成。
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。
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。
运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
1、压摆率：电压摆动的速度，单位是V/S，一般用V/us。
2、轨对轨（rail-to-rail）：运算放大器轨对轨放大器，指的是放大器输入和输出电压摆幅非常接近或几乎等于电源电压值。
3、rail-to-rail，只是一个概念，其实就是正负电源(±V)供电运算放大器。
4、在低电源电压和单电源电压下可以有宽的输入共模电压范围和输出摆幅。
5、轨至轨输入，有的称之为满电源摆幅(R-R)性能，可以获得零交越失真，适合驱动ADC，而不会造成差动线性衰减。实现高精密度应用。有轨至轨运放和轨至轨比较器。
6、一切高深的复杂的电路，追根朔源，都可以看作由简单的分离元件组成。
运算放大器供电方式：
2，＋V和GND。
这两种供电方式，各有各的特点。
用三极管的截止失真来说，这种方式输入，不要加入直流输入成分，它的“静态工作点”电压是0V，所以动态范围非常大，接近电源。
优点：失真小，态范围非常大（振幅接近V）
缺点：双电源输入，电路变得复杂。
2，＋V和GND。
还拿用三极管的截止失真来说，这种方式输入，如果在输入端不加入直流成分（1/2V），那么在输入信号电压很大时，信号的负半周期，就是出现截止失真。设计方案，在输入端加入直流成分（稍稍大于1/2V），它的“静态工作点”电压是1/2V左右。这样所以动态范围也可以非常大，接近电源1/2V左右。
优点：单电源输入，电路简单
缺点：不接入直流成分，失真大；如果作为高音质声音放大，会引起左右分离度降低等情况。
综上情况，在高性能运算放大器电路中，采用rail-to-rail设计方案比较好。&
7、轨至轨输入/输出功能扩大了动态范围，最大限度地提高了放大器的整体性能。例如，CMOS型轨至轨输入/输出放大器就比较适用于具有以下特性的单电源应用：输入和输出轨上的摆幅很小、极低的静态电流以及极低的输入偏置电流。但是，其噪声通常比双极性射极跟随器放大器要高得多。
轨至轨运放在整个共模范围内，输入级的跨导基本保持恒定，这对低电压应用是至关重要的。因为当电源电压逐步下降时，晶体管的阈值电压并没有减小，但是运放的共模输入范围越来越小，这可能也正使设计出符合低压低功耗要求，输入动态幅度达到全摆幅的运放成为一种必需。
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运算放大器输出驱动能力的确定
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运算放大器输出驱动能力的确定
在电路中选择(运放)来实现某一特定功能时，最具挑战性的选择标准之一是输出电流或负载。运放的大多数性能参数通常都会在数据手册、性能图或应用指南中明确地给出。设计者须根据输出电流并同时参考运放的其他各类参数，以满足数据手册中所规定的产品性能。不同半导体制造商所提供的器件之间，甚至同一家制造商所提供的不同器件之间的输出电流都存在很大区别，这使得运放的设计和应用变得更加复杂。本文将通过一些实例讲解如何根据运放的性能参数对所需进行设计的电路的进行评估，从而帮助设计者确保自己所选择的产品，在所有情况下都具有足够的负载。哪些因素影响驱动能力输出驱动能力是一系列内部和外部设定值或条件的函数。输出级的偏置电流、驱动级、结构和工艺都属于内部因素。一旦选择了一种器件来实现某一特定的功能，设计者就无法再改变这些影响输出驱动能力的内部条件。大多数低功耗运放的输出驱动能力较差，其中一个原因就是它们的输出级的偏置电流较小。另一方面，高速运放通常具有较高的驱动能力，可满足高速电路的低阻要求。高速运放通常具有较高的电源工作电流，这也会提高输出驱动能力。传统上，集成化PNP级比NPN晶体管的性能要差。在这样的工艺下，PNP输出晶体管与NPN相比，越低的β值，意味着输出驱动能力会不平衡。满摆幅输出的运放通常会将晶体管的集电极作为输出管脚，性能较差的PNP管会导致提供源电流(source current)的能力比提供阱电流(sink current)的能力差。对于非满摆幅器件，情况恰好相反，由于大多数器件使用PNP晶体管的发射极输出，大大地影响了阱电流特性，因此它们输出阱电流的能力较差。而且，当估计器件的输出电流能力时，器件之间的性能波动也应考虑在内。因此设计者在基于"典型的"数据手册规范选择器件的同时，还必须考虑"限值"和"最小"规范，以确保所使用的每个器件在生产时都具有足够的驱动能力。除上面所列的内部因素之外，一些外部因素也会影响驱动能力。其中一些能够被控制，以优化输出驱动能力，而其余的就很难控制。下面列出了影响输出驱动能力的外部因素：相对于相应电源电压的输出电压余量(相对于电源电压的差值)；输入过驱动电压；总电源电压；直流与交流耦合负载；结温。输出驱动能力通常以输出短路电流的形式给出。此时，制造商指定当输出接地(在单电源供电的情况下为1/2电源电压，称作"Vs/2")时所能提供的电流值。制造商可能会提供两个数值，一个代表源电流(通常前面会有"+")，另一个代表阱电流(通常前面会有"-")。在负载上电压摆幅很小的应用中，输出级驱动器相对于电源电压(源电流为V+，漏电流为V-)会有很大的电压差，此时用户能够使用这一数据来有效地预测此运放的性能。试想运放带一个很大负载并且该负载被一个接近地(或在单电源情况下为Vs/2)的电压驱动的情况。如果放大级的负载是逐步变化的，能向负载提供的电流将与运放数据手册中"输出短路电流"所给出的电流值一致。一旦输出开始随之改变，将发生两个情况：运放的输出电压余量减小；运放的输入过驱动电压减小。由于前一个原因所能提供的输出电流将减小，这还与运放的设计有关，如后者中所述，过驱动电压的减小也会引起输出电流的减小。另一种更有用的确定电流能力的方法，是使用输出电流和输出电压图。图1显示了美国国家半导体公司的LMH66?2的输出电流和输出电压图。对于大多数器件，通常会对源电流(图1a)和阱电流(图1b)这两种情况分别给出一张图。图1：LMH66?2的输出特征。使用这种图，就能够估算出对于给定的输出摆幅运放所能提供的电流。这些图由半导体制造商提供，用来显示放大器的输出电流能力与输出电压之间的关系。请注意，在图1中，描述了"来自V+的Vout"与输出源电流的关系，以及"来自V-的Vout"与输出阱电流的关系。用这种方法来表示数据的原因之一是，和输出电压相对于地的表示方法相比，它能被更容易地应用于单电源或双电源操作。另一个原因是由于电压余量比总的电源电压对于输出电流的影响要大得多，因此对于任意的电源电压，即使在数据手册上找不到精确对应的条件，这种数据手册示方法也能使设计者通过一组最接近的曲线来进行粗略的计算。图1能够用来预测一个给定负载上的电压摆幅。如果坐标轴是线性的，设计者只需要在图1的特征曲线上加上一条负载曲线，通过这两条曲线的交点就能确定电压摆幅。但如图所示，很多情况下，尤其当运放是满摆幅输出时，两条坐标轴都使用对数坐标，以使得在输出电流很小、输出只有几毫伏的情况下，曲线也能有较好的分辨率。在对数坐标下，负载曲线不再是一条简单的直线，将不容易画出。那么如何才能预测一个给定负载的输出摆幅呢？如果设计师愿意花些时间在器件性能和外部电路要求之间反复进行摆幅预测，会得到一个十分精确的结果。这里，我将利用一些实例说明如何进行这种预测。图2：预测给定负载上的输出电压摆幅的实例。考虑如图2a的应用，其中LMH66?2被用来驱动一个RL=100Ω并与Vs/2(1/2电源电压)相连的负载。假设此情况下LMH66?2的输出被偏置在Vs/2或5V： 问题是设计师能够使用图1中所示的LMH66?2的数据来估计可能的最大输出摆幅吗？答案是肯定的。为了估计摆幅，要创建一张表(表1)，它由输出摆幅的初始猜测值开始(第2列)，接着是对猜测值的一系列修正(比较第3列和第5列，结果由第6列显示)。表1： 使用迭代来预测图2a的输出摆幅(LMH66?2)。 重复这一过程，直至在所给的条件下，器件特性与负载要求一致，便在第2列的底部得到了最终的结果，这样就完成了对摆幅的估算。因此，表１中的反复结果显示，图2a中的电路能在100Ω的负载上产生最高8.75V的电压。转换成峰峰值是7.5VPP{=(8.75-5)V x 2=7.5VPP}。下面列出了表1中所使用方法的一些注意事项：对于图2a中的电路，只能提供源电流。因此，只使用了图1a。在每种情况下，在图1中假设最差的温度情况来计算第5列的数值。第5列中的数值是在图1a中将第4列的值作为y轴，然后从图中读出的。第2列中的最终结果，也就是第4次迭代的值，还是一个近似解，因为第3列(87.5mA)中的数值仍比第5列(90mA)低。但是，图中的分辨率已经不允许再对这个结果进行细调。现在我们对刚才讨论的实例稍做变化，假设LMH66?2的输出负载不变，但信号经过交流耦合的情况，如图2b所示。预测输出摆幅的方法与前面相同，只是由于交流耦合负载只能"看到"信号的摆幅，输出电压的直流分量(偏置)被交流耦合电容阻挡，因此表中的一些条目(第3列)需要被修改。此外，还要注意交流耦合负载需要LMH66?2的输出能接受和提供电流(与图2a中只需要输出提供电流的应用不同)。因此，选择源电流和漏电流特征中较小的一个数值，填入表2中的第5列。 表2：使用迭代预测图2b的输出摆幅。第2列中的最终结果(9.6V)对应于交流耦合负载上9.2VPP{=(9.6-5)V*2=9.2Vpp}的输出摆幅，像所预期的那样，要比前面所讨论的直流耦合负载的实例中的值(7.5VPP)大，原因是没有直流负载。使用这些可选的输出能力图估算摆幅的过程，与前面给出的实例十分相似，都是使用反复方式对初始的猜测值进行细调。如何测量输出参数运放数据手册中的输出参数通常用一些根据合理数量的单位计算出的图来表示。数据手册中的图可以说是属于"线性"工作区，因为它们显示的是闭环工作条件下的典型特征。当然，大多数运放是在闭环条件下工作的，但是在某些特定的应用中，也需要在开环条件下工作。这意味着运放不能像通常那样，保持输入端之间的电压差为0。这是由于快速的输入变化要求运放的输出在很短的时间内改变。这就是说，环路是开放的，同时输出向最终值变化，在这段时间内，输入端之间会有一个很大的电压差。一旦达到最终的输出值，输入电压差又会再次减小到非常接近于0V(即输出电压除以运放很大的开环增益)。像前面所解释的那样，一些运放由于架构的原因，在"开环"条件下能明显地提供更高的电流。但是在被用来在一个负载上维持一定量的电压摆幅这样的稳定正常的闭环条件下，输出电流能力必须在很小的输入过驱动电压条件下被确定。输入过驱动电压要大于运放输入级的输入失调电压，但不能太大，否则会影响电流能力。为了得到输出特征图，制造商会使用开环或闭环结构进行测量。只要遵循输入过驱动电压的要求，得到的结果是相同的。如图3a所示，在测量开环输出电流时，待测器件(DUT)的输出连接一个可变的电流源(或电流沉)发生器(Go)，并由双电源供电。 图3：测量输出特征。只需在输入端施加足够的差分电压，来克服输入失调电压并"产生"输出(对于源电流能力的测试，朝向正电源；对于输出阱电流的测试，朝向负电源)。此电压被称作"输入过驱动电压"(VID)。大多数运放需要大约20mV左右的输入过驱动电压来达到完全电流输出能力。为了支持较小的输出失真，在指定输出电流时，输入过驱动电压应小于+/-20mV。在这些条件下，输出电流源(电流阱)发生器可以在适当的范围内进行扫描，并且记录每个扫描点的输出电压。将输出电压(直接给出或是与之对应的电源电压之间的关系)与对应的发生器的输出电流画在图上，就得到了输出特征图。如果允许电流源(电流阱)发生器提供一个足够大的电流，最终得到的点的输出电压会精确地等于V+和V-之和的1/2(在电源对称的系统中就是地)。这一点对应的电流值就是数据手册上的"输出短路电流"，大多数运放的数据手册中通常会提供这个数值。如图1所示，输出短路电流大约为100mA，与之相对应的纵轴坐标为5V(对于+/-5V的电源)。图3b中的设置与图3a中的相似，也能被用来测量输出特征。两种设置的差别在于，在图3b的电路中，DUT的环路通过RF和RG闭合。为了测量一个给定VOUT下的输出电流能力，需要设置适当的VIN来得到所需的VOUT。Go会一直增大直到达到所需的输入过驱动电压(VID)(通常小于+/-20mV，并大于输入失调电压，其值可以通过VOUT的下降(ΔVOUT)测得)。RF和RG的数值已知情况下，输入过驱动电压(VID)与VOUT下降之间的关系为：VID= ( VOUT/(1+RF/RG)，其中( VOUT是由于Go增大所引起的VOUT的变化例如，当RF=10K、RG=1K时，如果Vin =-0.3V，则输出将为3V。所需的20mV的输入过驱动电压对应于由Go的电流变化所引起的输出电压220mV{=20mV * (1+10)= 220mV}的改变，或VOUT= 2.78V。值得注意的是，一些专门为低功耗应用所设计的高压摆率的电压反馈运放，在前端使用了"压摆率增强"电路。这样能使运放节省功耗，并产生高速的大信号输出摆幅(换句话说就是高压摆率)。例如美国国家半导体公司的两款高速运放LM7171和LMH6657。为了达到上述目的，大输入摆幅增加了向内部补偿节点的电容所提供的电流，这一电容通常是用来限制运放压摆率的。因此，这一类器件的压摆率与输入过驱动电压相关。图4：LMH6657的压摆率与输入过驱动电压的关系反映出压摆率的增强。 图4是LMH6657数据手册中所给出的压摆率与输入过驱动电压的函数关系。因此，在输入过驱动电压和输出压摆率较大的情况下，这类器件的输出电流能力也得到了提高。图5：两个不同的输入过驱动电压下，LMH6657的输出提供电流特征。图5显示了在两个不同的输入过驱动电压下，LMH6657的输出提供电流能力(IOUT)与输出电压之间的关系，从中可以看出，较大的输入过驱动电压增大了输出电流(图中表现为对于相同的IOUT，输出电压到电源电压的余量要小)。这里没有给出接受电流特征，但结果是相似的。与常规的电压反馈运放相比，更需要确保这类器件的输出特征被正确地理解。通过增大输入过驱动电压能够得到额外的输出驱动能力。但是，当进行像在负载上维持一个稳态摆幅这样的失真很小的闭环工作时，却需要很小的输入过驱动电压(前面已经提到过+/-20mV)。在输入过驱动电压很大的条件下指定的输出能力只能用于瞬态行为，此时输出尚未达到最终值，一旦输出达到最终值，输入过驱动电压就会下降到20mV以下。因此，当在稳态输出电流而不是瞬态行为十分重要的应用中，评估这类器件的性能时，需要注意输入过驱动条件。电流反馈(CFB)运放的输出特征的测量方法与上面所给出的方法十分相似。图6显示了进行这一测量时所使用的设置。图6：测量CFB运放的输出特征。CFB的结构是由一个位于正向和反向输入端之间增益为1的缓存器构成的，电阻RG使得电流能够流过反向端口。设置VIN的值大于输入失调电压，电流就会从反向输入端口流出，并且输出会向正电源电压V+增长(即会尽可能地靠近V+)。像前面所解释的电压反馈(VFB)运放的情况一样，电流发生器Go会对一系列适合DUT的电流值进行扫描，得到输出提供电流能力与输出电压之间的关系。通过颠倒VIN的极性并将Go设置成向DUT的输出管脚提供电流，就能够确定接受电流能力。注意，对于CFB结构，输入过驱动电压对于输出特征的影响比VFB结构要小。输出能力和运放的宏模型：美国国家半导体公司向用户提供的Pspice宏模型，能够很好地预测运放的许多参数，输出特征是其中之一。对于我们一直在讨论的LMH66?2，图7给出了由美国国家半导体公司的Pspice模型所预测的输出特征。在建立Pspice宏模型时，我们力图使图7中所示的模型曲线与图1中所示的典型的器件特性相符合。但是，仔细观察就会发现，图7中的曲线与图1中的典型特征曲线相比还是过于理想化。对于我们努力想要建模的参数来说，Pspice宏模型只能提供"有限的"精度。此外，通常而言，Pspice的输出电流模型，没有包括内置压摆率增强特性的器件中过度的输入过驱动电压会增强输出驱动能力的效应。只要运放的宏模型中包括了这一行为，使用Pspice模拟能够直接快速地估计出一系列电阻负载上的输出电压摆幅(而不是像图7中显示的输出能力)。当LMH66?2工作于图1A所示的电路条件下，附录B中所示的Pspice仿真文件是一种得到一系列电阻负载上的最大输出摆幅的可行方法(电阻范围为60100欧姆，步长为10欧姆)。图8显示了Pspice所产生的结果图。从这幅图中，设计者能够直接读取所指定的不同负载的输出电压摆幅，并画出如图9所示的摆幅与负载的关系图。对于一个100欧姆的负载，将Pspice所预测的9.48V的摆幅(如图9所示)与前面的迭代分析所预测的8.75V(如表1所示)的摆幅进行比较。当将Pspice的结果与数据表上的典型规格进行比较时，出现大约8%的差距是很普遍的情况。
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我来说两句……
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求非常好的运算放大器基础？？
提问者:马轩苒
作者：嵌入式玩耍者1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么呢？(1)为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。(2)消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。2.同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么？？(1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器,局部高频率放大特别厉害。(2)防止自激。3.运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?(1)烧毁运算放大器，有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。4.在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用？？(1)是为了获得正反馈和负反馈的问题，这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号，输出电压信号，再在输出端取出一根线连到输入段，那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。因为信号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。5.运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF的作用是什么？(1)泄放电阻，用于防止输出电压失控。6.为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容？(1)如果你熟悉运算放大器的内部电路的话，你会知道，不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS管组成。在没有外接元件的情况下，运算放大器就是个比较器，同相端电压高的时候，会输出近似于正电压的电平，反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处，只有在外接电路的时候，构成反馈形式，才会使运放有放大，翻转等功能……7.运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?(1)同相反相端不平衡，输入为0时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大（或小）一个固定的数。(2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。8.理想集成运算放大器的放大倍数是多少输入阻抗是多少其同相输入端和反相输入端之间的电压是多少？(1)放大倍数是无穷大，输入阻抗是无穷小，同向输入和反向输入之间电压几乎相同（不是0哦！！！比如同向端为10V，反向端为9.999999V），刚考完电工，还记得！9.请问，为什么理想运算放大器的开环增益为无限大？(1)实际的运放开环增益达到10万以上，非常非常大所以把实际运算放大器理的开环增益想化为无穷大，并由此导出虚地。(2)导出虚地只是针对反相放大器而言吧。我在书上看见：运算放大器的开环增益无穷大，可以使得我们在设计电路的时候，闭环增益可以不受开环增益的限制，而仅仅取决于外部元件。就是牺牲大的开环增益换取闭环增益的稳定性。(3)导出虚地是针对运放在负反馈接法时不仅仅是反相放大器；正反馈时没有虚地。(4)很好理解假设增益很小,则,对于一个输出电压,加在运放两端的电压的差值相对较大,如果接成负反馈状态,就会带来运放两端的电压的不一致,从而引起放大的误差。(5)运放“虚短”的实现有两个条件：1)运放的开环增益A要足够大；2)要有负反馈电路。先谈第一点，我们知道，运放的输出电压Vo等于正相输入端电压与反相输入端电压之差Vid乘以运放的开环增益A。即Vo=Vid*A=(VI+-VI-)*A(1)由于在实际中运放的输出电压不会超过电源电压，是一个有限的值。在这种情况下，如果A很大，(VI+-VI-)就必然很小；如果(VI+-VI-)小到某程度，那么我们实际上可以将其看作0，这个时候就会有VI+=VI-，即运放的同相输入端的电压与反相输入端的电压相等，好像连在一起一样，这我们称为“虚短路”。注意它们并未真正连在一起，而且它们之间还有电阻，这一点一定要牢记。在上面的讨论中，我们是怎样得到“虚短”的结果的呢？我们的出发点是公式(1)，它是运放的特性，是没有问题的，我们可以放心。然后，我们作了两个重要的假设，一个是运放的输出电压大小有限，这没有问题，运放输出当然不会超过电源，因此这个假设绝对成立，所以以后我们就不提了。第二个是说运放开环增益A很大。普通运放的A通常都达10的6、7次方甚至更高，这个假设一般没问题，但不要忘记，运放的实际开环增益还与其工作状态有关，离开了线性区，A就不一定大了，所以，这第二个假设是有条件的，我们也先记住这一点。因此我们知道，当运放的开环增益A很大时，运放可以有“虚短”。但这只是可能性，不是自动就实现的，随便拿一个运放说它的两个输入端是“虚短”没有人会相信。“虚短”要在特定的电路中才能实现。请先看图1的电路，如果我们将反相输入端IN-的电平固定，比如在0V，在同相输入端IN+加一个固定电压V1，并取V1=1mV，设运放的A=10**6。这样，按照公式(1)，运放的输出电压Vo应该为Vo=A*(V1C0)=/(V)显然，Vo到不了1000V，它上升不到VCC运放就饱和了，A也不再是1000000了，上面的计算完全不成立，输出电压停止在比VCC略小的数值上。这种是没有负反馈的情况，比较器就工作在这种情况，“虚短”在这里不存在，两个输入段之间的电压差是1mV。如果我们加上负反馈电路，如图2所示，即将输出电压Vo的一部分反送到运放的反相输入端。初始时V1=0，Vo=0，反相输入端的电压也是0。然后我们同样将V1调为1mV，在V1调高这一瞬间，(VI+-VI-)=1mV，运放受到这样一个正输入电压，其输出电压马上上升。由于有负反馈，VI-=Vo*R1/(R1+Rf)也跟着上升，从而使得(VI+-VI-)变小，这一小，Vo上升就变慢。最后，当Vo上升到一个值，使得VI-=VI+=V1，即(VI+-VI-)=0，这时Vo就不动了，而运放的两个输入端就处于“虚短”状态。可以看出，“虚短”所以得以实现是由于有负反馈使VI-逼近VI+的缘故。所以“虚短”存在的条件是：1)运放的开环增益A要足够大；2)要有负反馈电路。明白了“虚短”得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短”作电路分析了。在实际上，条件(1)对绝大多数运放都是成立的，关键要看工作区域。如果是书上的电路，通过计算判断；如果是实际电路，用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。与“虚短”相关的还有一种情况叫“虚地”，就是有一个输入端接地时的“虚短”，不是新情况。有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短”，我觉得这不准确，我认为这样说的潜思考是，在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。但这不是绝对的，输入信号太大时，深度负反馈的运放照样进入饱和。所以，应该以输出电压值判断最可靠。10.将输入信号直接加到同相输入端,反相输入端通过电阻接地,为什么U_=U+=Ui≠0？不是虚地吗？问题补充：构成虚短要满足一定的条件。那构成虚地也要满足一定的条件？是什么？为什么？(1)在同相放大电路中，输出通过反馈的作用，使得U（+）自动的跟踪U（-），这样U（+）-U（-）就会接近于0。好像两端短路，所以称“虚短”。(2)由于虚短现象和运放的输入电阻很高，因而流经运放两个输入端的电流很小，接近于0，这个现象叫“虚断”（虚断是虚短派生的，不要以为两者矛盾）(3)虚地是在反相运放电路中的，（+）端接地，（-）接输入和反馈网络。由于虚短的存在，U（-）和U（+）[电位等于0]很接近，所以称（-）端虚假接地――“虚地”(4)关于条件：虚短是同相放大电路闭环（简单说就是有反馈）工作状态的重要特征，虚地是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。注意理解虚短的条件（如“接近相等”），应该就ok。11.总觉得运算放大器这个模型有点蹊跷，首先就是“虚短”，因为“虚短”，当运算放大器接成同相放大器时，两输入端的电位是相同的，这时如果测量输入端的波形，将是同样的，这就好比是共模信号，其实，在两输入端上还是有微小的差模信号，只是一般仪器测不出来，可是，这样一来，由于“虚短”就人为（因为虚短是深度负反馈的结果，是人为的）的增大了两输入端的共模信号，这样就对运算放大器的性能构成挑战。为什么运算放大器要这么使用？(1)同相放大器的共模信号比反相放大器大得多对共模抑制比要求高。(2)我对“同、反相两种放大器的共模信号抑制能力”的看法运放共模信号抑制比的优劣（db值）主要取决于运放内部（仅仅是内部）差动放大器的对称程度及增益。这很明显，没有任何运放提供其共模抑制比的同时，附加了外部电路的结构条件。对于单端输入，无论是同相还是反相，其等效共模值均是输入值的一半。但因同相放大的输入阻抗通常大于反相放大，其抗干扰的能力当然差些。如前述，反相输入时，反相端电压几乎为零，所以差分对管集电极电压只有一管变化。同相输入时，反相端的电压和同相端电压相等，故共模电压和输入电压等值！也就是说所以差分对管集电极电压除了有两管有同时朝不同方向变化的部分外还有朝同方向变化的量，这就是共模输出电压。它和其中某一管的电压是同相相加的。因此容易导致该管趋于饱和（或者截止），所幸共模电压的放大只是差模放大倍数的数万分之一。上面所述，并不说明该放大器的差模输入和共模输入的共模抑制抑制比不同！应该是同相输入会附加一个与输入量等值的共模信号！因此对于输入信号较大时要慎用同相放大模式。12为什么运放一般要反比例放大?反相输入法与同相输入法的重大区别是：反相输入法，由于在同相端接一个平衡电阻到地，而在这个电阻上是没有电流的（因为运算放大器的输入电阻极大），所以这个同相端就近似等于地电位，称为“虚地”，而反相端与同相端的电位是极接近的，所以，在反相端也存在“虚地”。有虚地的好处是，不存在共模输入信号，即使这个运算放大器的共模抑制比不高，也保证没有共模输出。而同相输入接法，是没有“虚地”的，当使用单端输入信号时，就会产生共模输入信号，即使使用高共模抑制比的运算放大器，也还是会有共模输出的。所以，一般在使用时，都会尽量采用反相输入接法。13.有的运放上电后即使不输入任何电压也会有输出，而且输出还不小，所以经常用VCC/2作为参考电压。我这样说对不对？还有这应该是什么参数？还有选择运放应该注意哪些参数？望指教!(1)运放在没有任何输入的情况下有输出，是由运放本身的设计结构不对称造成的，即产生了我们常说的输入失调电压Vos，它是运放的一个很重要的性能参数。运放常用VCC/2作为参考电压是因为该运放处在单电源工作状态下，在此时运放真正的参考是VCC/2，故常在运放正端提供一个VCC/2的直流偏置，在正负双电源供电时还是常以地为参考的。运放的选择需注意很多事项，在不是很严格的条件下，常需考虑运放的工作电压、输出电流、功耗、增益带宽积、价格等。当然，当运放在特殊条件下使用时，还需考虑不同的影响因子。14.为什么由运算放大器组成的放大电路一般都采样反相输入方式?(1)反相输入法与同相输入法的重大区别是：反相输入法，由于在同相端接一个平衡电阻到地，而在这个电阻上是没有电流的（因为运算放大器的输入电阻极大），所以这个同相端就近似等于地电位，称为“虚地”，而反相端与同相端的电位是极接近的，所以，在反相端也存在“虚地”。有虚地的好处是，不存在共模输入信号，即使这个运算放大器的共模抑制比不高，也保证没有共模输出。而同相输入接法，是没有“虚地”的，当使用单端输入信号时，就会产生共模输入信号，即使使用高共模抑制比的运算放大器，也还是会有共模输出的。所以，一般在使用时，都会尽量采用反相输入接法。(2)正相是振荡器，反相才能稳定放大器，接入负反馈(3)从原理上看,接成同相比例放大电路是可以的。但实际应用时被放大的信号（也就是差模信号）往往很小，此时就要注意抑制噪声（通常表现为共模信号）。而同相比例放大电路对共模信号的抑制能力很差，需要放大的信号会被淹没在噪声中，不利于后期处理。所以一般选择抑制能力较好的反相比例放大电路。15.运放的重要特性？(1)如果运放两个输入端上的电压均为0V，则输出端电压也应该等于0V。但事实上，输出端总有一些电压，该电压称为失调电压VOS。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益，得到结果称为输入失调电压或输入参考失调电压。这个特性在数据表中通常以VOS给出。VOS被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电压，以产生0V输出。(2)理想运放的输入阻抗无穷大，因此不会有电流流入输入端。但是，在输入级中使用双极结晶体管(BJT)的真实运放需要一些工作电流，该电流称为偏置电流(IB)。通常有两个偏置电流：IB+和IB-，它们分别流入两个输入端。IB值的范围很大，特殊类型运放的偏置电流低至60fA(大约每3μs通过一个电子)，而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。(3)第一款单片运放正常工作所需的电源电压范围为±15V。如今，由于电路速度的提高和采用低功率电源(如电池)供电，运放的电源正在向低电压方向发展。尽管运放的电压规格通常被指定为对称的两极电压(如±15V)，但是这些电压却不一定要求是对称电压或两极电压。对运放而言，只要输入端被偏置在有源区域内(即在共模电压范围内)，那么±15V的电源就相当于+30V/0V电源，或者+20V/C10V电源。运放没有接地引脚，除非在单电源供电应用中把负电压轨接地。运放电路的任何器件都不需要接地。高速电路的输入电压摆幅小于低速器件。器件的速度越高，其几何形状就越小，这意味着击穿电压就越低。由于击穿电压较低，器件就必须工作在较低电源电压下。如今，运放的击穿电压一般为±7V左右，因此高速运放的电源电压一般为±5V，它们也能工作在+5V的单电源电压下。对通用运放来说，电源电压可以低至+1.8V。这类运放由单电源供电，但这不一定意味必须采用低电源电压。单电源电压和低电压这两个术语是两个相关而独立的概念。16.运算放大器的放大原理是什么？运算放大器核心是一个差动放大器。就是两个三极管背靠背连着。共同分担一个横流源的电流。三极管一个是运放的正向输入，一个是反向输入。正向输入的三极管放大后送到一个功率放大电路放大输出。这样，如果正向输入端的电压升高，那么输出自然也变大了。如果反相输入端电压升高，因为反相三级管和正向三级管共同分担了一个恒流源。反向三级管电流大了，那正向的就要小，所以输出就会降低。因此叫反向输入。当然，电路内部还有很多其它的功能部件，但核心就是这样的17：在组成运算放大器时,为什么两个输入端的外电路直流电阻必须相等使两路输入阻抗相等，因为三极管是电流驱动，防止在相等的共模输入电压下由于电阻不同产生的输入电流不同被当成差模信号被放大。
回答者:袁昊志
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