运算放大器原理与应用详解

运算放大器的原理和应用是一篇关于基本电路理论的论文，由凤杰、何文垒等人撰写，发表于2006-2007学年的上海交通大学电气工程与电子信息学院。该论文主要探讨了运算放大器的基本原理及其在工程中的简单应用。 运算放大器作为电子系统中的核心组件，其设计和理解对于许多电子工程师至关重要。论文首先介绍了运算放大器的组成，包括偏置电路、输入级、中间级和输出级。输入级通常采用差动放大电路，旨在抵消电源影响并提高信号的纯净度；中间级使用有源负载的共射电路来增强放大能力；而输出级采用互补对称结构，增强电路驱动负载的能力。 性能指标是衡量运算放大器品质的重要标准，论文列举了五个关键指标：开环差模电压放大倍数（无反馈时的增益）、最大输出电压（在不失真的条件下能提供的电压峰值）、差模输入电阻（反映对输入信号的电流需求）、输出电阻（表示输出信号对负载的影响）以及共模抑制比（衡量对共模噪声的抑制能力）。开环差模放大倍数越高，表明放大器对小信号处理能力越强，共模抑制比越大则意味着它在共模信号干扰下的性能更佳。 论文还通过图形方式展示了运算放大器的特性曲线，其中线性部分是工程师通常关注的部分。曲线图显示了输入电压（U-和U+）与输出电压（U0）的关系，例如，U-作为反相输入端，其输出电压与输入电压成反比，而U+作为同相输入端，输出电压与输入电压同相。 此外，论文提到了输出电压与输入电压之间的关系，即输出电压U0等于放大系数A乘以输入电压之差（U0 = A(U+ - U-)），A即为放大器的电压放大倍数，这也是运算放大器的核心功能之一。 这篇论文深入浅出地讲解了运算放大器的工作原理，从结构到性能指标，再到实际应用中的简单电路设计，为读者提供了一个全面的理解运算放大器在电子工程中的基础知识框架。