电压传输特性探究

集成运放的传输特性是指输出电压uo与输入电压u+-u-之间的函数关系。它是分析集成运放电路的关键。

(1)实际集成运放的传输特性

如图9.1.3(a)所示为实际运放的传输特性。它分为线性区和非线性区。

1)线性区

图9.1.3中虚线框内为集成运放的线性工作区。在线性区,输出电压uo与输入电压u+-u-成正比,比例系数为开环电压放大倍数Aod,即

式中,u+-u-称为净输入量,常用uid表示。一般集成运放的开环电压放大倍数非常大,故线性区非常窄。因此,集成运放要工作在线性区,需引入深度负反馈(见9.2节)。

图9.1.3　集成运放的电压传输特性

2)非线性区

图9.1.3(a)中虚线框以外的部分为集成运放的非线性区。非线性区又称饱和区,饱和区有正向饱和区(输出电压+Uom)和负向饱和区(输出电压-Uom)。

在非线性区,输出电压与输入电压不再呈线性关系,输出与输入的大小无关,输出只有两种情况,即正向饱和区uo=+Uom和负向饱和区uo=-Uom。

(2)理想集成运放的电压传输特性(www.xing528.com)

理想集成运放的条件主要有:开环差模电压放大倍数Aod→∞;差模输入电阻rid→∞;输出电阻ro=0;共模抑制比KCMR→∞。

理想运放在线性工作区有以下两个特点:

①理想集成运放具有输入电阻Ri→∞,因此,对于集成运放的同相输入端和反相输入端而言,可认为开路,称为“虚断”,即

②理想运放的开环电压放大倍数Aod→∞,而uo小于电源电压(一般为十几伏)为有限值,故在线性区u+-u-≈0,即

由此可认为,集成运放同相输入端与反相输入端短路,称为“虚短”。

“虚断”和“虚短”是分析集成运放电路的两个重要概念。合理使用可使集成运放电路的分析得到简化。

理想集成运放在开环或正反馈条件下工作在非线性工作区。

【思考与练习】

9.1.1　集成运放的同相输入端和反相输入端的意义是什么?

9.1.2　什么是“虚断”?什么是“虚短”?