If we connect the output of an op-amp to its inverting input and apply a voltage signal to the noninverting input, we find that the output voltage of the op-amp closely follows that input voltage (I’ve neglected to draw in the power supply, +V/-V wires, and ground symbol for simplicity):
作为V.在增加,V.出去将按照差异增益增加。但是,如v出去增加,该输出电压被馈回反相输入,从而作用以减小输入之间的电压差,这起到使输出的输出。任何给定电压输入将发生什么样的OP-AMP将输出非常接近V的电压在,但足够低,使V之间存在足够的电压差在和( - )输入要放大以产生输出电压。
电路将快速达到稳定点(称为平衡在物理学中,输出电压仅是保持正确数量的差分量。采用OP-AMP的输出电压并将其耦合到反相输入是一种已知的技术负面反馈,并且具有自稳定系统的关键(这不仅是OP-AMPS,而且一般的动态系统)。这种稳定性使运算放大器在其线性(有源)模式下工作的能力,而不是仅仅被完全饱和“开”或“关闭”,因为它将其用作a比较器,根本没有反馈。
由于OP-AMP的增益如此之高,因此可以保持反相输入上的电压几乎等于V.在.假设运算放大器的差分电压增益是200000。如果V在等于6伏,输出电压为5.999970000149999伏特。这仅创建了足够的差动电压(6伏 - 5.999970000149999伏=29.99985μV),以使5.999970000149999伏特显示在输出端子处,并且系统将在那里保持平衡。如您所见,29.99985μV不是很多差分,因此对于实际计算,我们可以假设两个输入线之间的差分电压由否定的反馈保持在0伏特。
使用带负反馈的运放的一个很大的优势是,实际的电压增益并不重要,只要它非常大。如果运放的差分增益是250000而不是200000,这就意味着输出电压会更接近V在(输入之间需要较少的差分电压以生成所需输出)。在刚刚示出的电路中,输出电压仍然是(用于所有实际目的)等于非反相输入电压。因此,OP-AMP增益不必精确地由工厂精确设置,以便电路设计人员构建具有精确增益的放大器电路。负反馈使系统自纠正。作为整体的上述电路将简单地跟随具有稳定增益1的输入电压。
回到我们的差分放大器模型,我们可以考虑运算放大器作为由极其敏感的可变电压源null探测器,仪表移动或在桥接电路中使用的其他敏感测量装置检测平衡(零伏)的条件。OP-AMP内部创建变量电压的“电位器”将移动到它必须在反相和非反相输入电压下的任何位置移动,以便“空探测器”具有零电压:
由于“电位计”将移动以提供满足“零伏的”指示“的”空检测器“所需的输出电压,因此输出电压变得等于输入电压:在这种情况下,6伏。如果输入电压完全相变,则OP-AMP内的“电位计”将改变位置以保持“空检测器”平衡(指示零伏),导致输出电压始终始终等于输入电压。
这将在Op-AMP可以输出的电压范围内保持真实。具有+ 15V / -15V的电源,也可以立即摆动其输出电压的理想放大器,它将忠实地“遵循”在+15伏和-15伏的极限之间的输入电压。因此,上述电路称为a电压跟随器.就像它的一个 -晶体管对手,这共同收藏家(“发射器 - 跟随器”)放大器,它具有1,高输入阻抗,低输出阻抗和高电流增益的电压增益。电压追随者也被称为电压缓冲,并用于提高电压信号的电流采购能力太弱(源阻抗过高)以直接驱动负载。最后图示的运算放大器模型描绘了输出电压基本上与输入电压的隔离方式,使得输出引脚上的电流根本不提供电源,而是从供电的电源供电-AMP。
应该提到的是,许多OP-AMP不能完全摆动它们的输出电压到+ V / -V电源轨电压。型号741是其中一个不能:当饱和时,其输出电压在+ V电源电压约一伏内达到约一伏,在-V电源电压约2伏之内。因此,通过+ 15 / -15伏的分流电源,741 OP-AMP的输出可以高达+14伏或低至-13伏(大约),但没有进一步。这是由于其双极晶体管设计。这两个电压限制是已知的正饱和电压和负饱和电压, 分别。其他运算放大器,例如最终输出级的现场效应晶体管的型号3130,具有能够在任何电源的毫伏内摆动它们的输出电压铁路电压。因此,它们的正和负饱和电压实际上等于电源电压。
点评:
相关工作表:
如何输出到达5.999970000149999 ???你是如何假设这个值的?