原创 运算放大器基础

理想的运放

理想的运放如图1所示。通过电阻元件(或者更普遍地通过阻抗元件)施加的负反馈可以产生两种经典的闭环运放配置中的任何一种：反相放大器(图2)和非反相放大器(图3)。这些配置中的闭环增益的经典等式显示，放大器的增益基本上只取决于反馈元件。另外，负反馈还可以提供稳定、无失真的输出电压。

电压反馈(VFB)运放

电压反馈运放与前文介绍的理想运放一样，它们的输出电压是两个输入端之间电压差的函数。为设计用途，电压反馈运放的数据表定义5种不同的增益：开环增益(A_VOL)、闭环增益、信号增益、噪声增益和环路增益。

负反馈可以改变A_VOL的大小。对高精度放大器来说，无反馈运放的A_VOL值非常大，约为160dB或更高(电压增益为10,000或更高)。

A_VOL的范围很大，在数据表中它通常以最小/最大值给出。A_VOL还随着电压电平、负载和温度的变化而变化，但这些影响都很小，通常可以忽略不计。

当运放的反馈环路闭合时，它可以提供小于A_VOL的闭环增益。闭环增益有信号增益和噪声增益两种形式。

信号增益(A)指输入信号通过放大器产生的增益，它是电路设计中头等重要的增益。下面给出了电压反馈电路中信号增益的两个最常见的表达式，它们被广泛用在于反相和同相运放配置中。

对于反相放大器，A = -R_fb/R_in

对于同相放大器，A = 1 + R_fb/R_in

其中，R_fb是反馈电阻，R_in是输入电阻。

噪声增益指运放中的噪声源增益，它反映了放大器的输入失调电压和电压噪声对输出的影响。噪声增益的等式与上述同相放大器的信号增益等式相同。噪声增益非常重要，因为它被用来确定电路稳定性。另外，噪声增益还是在波特图中使用的闭环增益，波特图可以向电路设计工程师提供放大器的最大带宽和稳定性信息。环路增益等于开环增益与闭环增益之差，或者等于输入信号通过放大器并由反馈网络返回至输入端的总增益。

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