[科普中国]-理想运放

理想运放，电子物理学概念，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：反相放大器和非反相放大器。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。

性能指标在分析集成运放的各种应用电路时，常常将其中的集成运放看成是一个理想的运算放大器。所谓理想运放就是将集成运放的各项技术指标理想化，即认为集成运放的各项指标为：

(1)开环差模电压增益：Aod=∞。

(2)差模输入电阻：rid=∞。

(3)输出电阻：ro=0。

(4)共模抑制比：Aod=∞

(5)输入失调电压、失调电流以及它们的零漂均为零。

实际的集成运放当然达不到上述理想化的技术指标，但集成运算放大器的开环电压放大倍数很高，一般大于104。集成运算放大器的输入电阻由于采用由复合管等组成的差分式输入电路，阻值很高，达到兆欧量级。集成运算放大器的输出电阻由于采用互补对称式输出电路，阻值较低，一般只有几十欧。而且由于集成运放工艺水平的不断提高，集成运放产品的的各项性能指标愈来愈好。因此，一般情况下，在分析估算集成运放的应用电路时，将实际运放看成理想运放所造成的误差，在工程上是允许的。1

理想运放条件第一，假设流入运放输入端的电流为零。这个假设对于FET运放几乎是完全正确的，因为对于FET运放的输入电流在1PA以下。但对于双极高速运放，这个假设不总是正确的，因为双极运放的输入电流有时可以到数十微安。

第二，假设运放的增益为无穷大，因此，运放可以使输出电压摆动到任意的数值，以满足输入条件。这个假设的意思是说，运放的输出电压可以达到任意值，实际上，当输出电压接近电源电压时，运放便进入饱和。然而，现实世界并没有否定这个假设，只是设了一个限度。

第三，无穷大增益的假设还意味着输入信号必须为零。运放的增益会把输出电压一直驱动到使两个输入端之间的电压（误差电压）为零。两个输入端之间的电压为零。两个输入端之间电压为零的意思是如果一个输入端连接到一个像地这样的硬电压源上，那么另一个输入端也将处于同一电位上。另外，由于流入输入端的电流为零，所以运放的输入阻抗是无穷大。

第四，理想运放的输出阻阬为零。理想运放可以驱动任何负载，而自己不会因输出阻抗而产生任何电压降。在小电流下，大多数运放的输出阻抗在零点几欧姆的范围，所以，这个假设在大多数情况下是成立的。

工作状态特性运放示意图如图1所示。

线性特性(1)工作在线性状态的理想运放两输入端的电压相等，即

vP=vN

这种特性称为“虚短”特性。

(2)工作在线性状态的理想运放两输入端的电流都为零，即

iP=iN=0

这种特性称为“虚断”特性。

非线性特性(1)限幅

集成运放工作于非线性状态时，其输出电压将随差模信号电压的变化快速地转变到另一恒定值，其输出电压vo只有两种可能：

当vP>vN时，vo=+VOM

当vPvN)或VOL(vP