一般来说,
1.有负反馈的都是在线性区。比如各种同相、反相、差分放大电路都属于这种;
2.无反馈(亦称开环),或正反馈工作在非线性区。如比较器、振荡器电路都属于这类。
另外多说一句,这二者的区别本质上是由运放的增益非常大(至少上百万)决定的。
集成运放工作于线性区时,就是处于闭环状态下,这时候运放的输出电压与输入信号电压之间存在某种特定的线性(函数)关系。
集成运放工作于非线性区时,就是处于开环状态下,这时候运放的输出电压会接近工作电源的正电压或负电压,与输入信号电压没有线性关系。
(1)有负反馈才可能工作在线性范围.
(2)输出不饱和就是在线性范围.
积分电路工作在线性范围,而矩形波电路(正反馈)输出不是正饱和就是负饱和,一定是非线性的.
通常认为理想的集成运放具有下列特性:
开环电压增益 ;
差模输入电阻 ;
输出电阻 ;
共模抑制比 ;
上限截止频率 ;
差模输入电阻 ,说明输入电压没有损耗。
输出电阻 ,说明带负载能力强。
共模抑制比 ,说明抑制零点漂移能力强。
上限截止频率 ,说明对各段信号,不论是低频、中频、高频都能有效放大。
根据理想化条件,理想运放在线性区的特点,当集成运算放大器线性工作时,应满足 ,由于输出电压 为有限值, ,所以输入差模电压 必为0,即 由此得到 ,所以同相输入与反相输入端电压相等。
又根据理想条件集成运放的差模输入电阻趋于无穷大,所以流进运放的两输入端电流 ,后面的 和 都用 表示,且。
通过以上分析,我们可以得到理想运放的两个重要的特点。一个是虚短,另一个虚断。
虚短:由于两输入端之间的电压差为0,相当于两输入端短路,但又不是真正的短路,故称为“虚短”。虚短实际上指的是两输入端的电压相同,也就是 。
虚断:由于 ,相当于两输入端开路,但又不是真正的断开,故称为“虚断”,虚断表明两输入端没有电流。
显然,理想运放是不存在的,但只要实际运放的性能较好,其应用效果与理想运放很接近,就可以把它近似看成理想运放。
下面,我们理想运放的基本应用。集成运放的两种基本电路,一种是反相输入放大电路,一种是同相输入放大电路。要使运放工作在线性放大状态,必须引入负反馈。
因为运放的开环增益很大,开环时很小的输入电压,不引入负反馈,运放本身的失调就会使它超出线性范围。
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