运算放大器增益计算

通用运放开环电压增益是200000。开环意思就是没有反馈，线性应用的运放常常工作在闭环方式。输出信号的一部分被返回到反相输入端并抵消输入信号称作负反馈，负反馈减少增益，增加放大器的带宽。 
图13－18显示一个闭环运算放大器电路。输出信号被返回到反相输入端。输入信号加到同相输入端。我们作一个假设，运放的两个输入端之间不存在电压。这个假设是以什么为基础呢？考虑到运算放大器典型的增益是200000，则这个假设是合理的。例如，输出信号是它的最大值，比方说10V，输入端之差仅是： 

Uin = Uout /Au=10V /200000 = 50μV 
50μV很接近零，所以假设成立。这是理解运算放大器工作的关键，运放的增益很高，在很多实际计算时，可以认为两个输入端之间的电压为零伏。 
负反馈消除了输入端之间电压差。如果输入信号的幅值是正1V，因为输出信号反馈到反相输入端，两个输入端都将是1V，两个输入端的信号差是零。图13－18电路叫做电压跟随器，Uout = Uin,因此电路的电压增益是1，因为它有一个高的输入阻抗和低的输出阻抗，该放大器是很有用的。图13－18电压跟随器的输入阻抗等于运算放大器本身的输入阻抗，例如741运放输入阻抗是2MΩ。电压跟随器的输出电阻近似等于运放的基本的输出阻抗除以它的开环增益。因为开环增益很高，实际的效果是输出阻抗为0Ω。 

Zout(CL)= 75Ω /200000 =0.375mΩ 
0Ω的输出阻抗的放大器形成一个极好的缓冲器。缓冲放大器用来隔离负载对信号源的影响。与有相当高内阻的信号源一起工作时，它们很有用。图13－19显示了电压增益大于1的运算放大器。根据两个输入端的电压差为零，容易确定闭环放大器的增益： 
Uin =Uout×(R1 /(R1+RF)) 
Au = Uout /Uin = (R1+RF)/R1 =1 +RF/R1 

我们利用这个公式求图13－19的增益： 
Au= 1 +RF/R1＝1＋50kΩ/10kΩ=6 

图13－19是一个同相放大器。因为输入信号施加运算放大器“＋”号输入端。如果输入是＋1V，输出将是＋6V。 

图13－20显示了另一种负反馈放大器模型，该模型在第十一章讨论放大器的负反馈时使用过。 
例13－5 
利用另一种闭环增益模型，计算图13－19的增益。 
典型的运算放大器开环增益很高（A＝ 200000）。图13－19的反馈系数（B）是由分压器的RF和R1决定。
B＝R1/(RF+R1) =10kΩ /(10kΩ+50kΩ) = 0.167 
应用另一种模型的方程式： 
AuCL＝ A /(AB+ 1) = 
200000/{(200000)(0.167)+1} = 6 
结果和前面确定的闭环增益相同。 
例13－6 
如果R1变成22kΩ、Uin是100mVp-p,确定图13－19输出信号（振幅和相位）。 
首先确定放大器的增益： 
Au＝ 1＋RF/R1 = 1+50kΩ/22kΩ = 3.27 
输出信号是和输入信号同相。振幅是： 
Uout = Un×Au =100mVp--p×3.27=327mVp--p 

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