运算放大器输出电压计算公式

7.4.6　运算放大器

运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力;中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数，一般由共射极放大电路构成;输出极与负载相连，具有带载能力强、低输出电阻特点。运算放大器的应用非常广泛。

1.运算放大器的图形符号

运算放大器的图形符号如图7.4-22，图中符号描述了信号流的流向(⊿)，电压放大倍数(A_o)。运算放大器的5个主要外部引线端功能:

①U_CC和－U_CC接入运算放大器正、负两个直流工作电源，通常为±12V或±15V;

②V₊为同相输入端，若此端与输入信号连接，则输出信号与输入信号同相;

③V_－为反相输入端，若此端与输入信号连接，则输出信号与输入信号反相。

习惯上以简化符号(如图7.4-23)出现在各种应用电路的电路模型中。

图7.4-22　运算放大器图形符号

图7.4-23　运算放大器简化符号

图7.4-24　运算放大器电压转移特性

2.运算放大器的电压转移特性

运算放大器输出电压u_o与输入电压u_i=V₊－V_－的关系曲线称为电压转移特性，如图7.4-24所示特性可分为三个区域:u_i＞+u_iC，正向饱和区;u_i＜－u_iC，负向饱和区，这两个区域统称为非线性区;－u_iC＜u_i＜+u_iC为线性区，u_o=A_ou_i。图中U_om为输出饱和电压。

例如，运算放大器通用组件“741”，工作电源为±15V，U_om=13V，A_o=100000。容易求出其特性曲线中的特征点u_iC=U_om/A_o=0.13mV。可见，A_o越大，u_iC越小，运算放大器的线性工作区则越窄。

3.理想运算放大器

所谓理想运算放大器是一种理想的电路元件，它的主要参数为理想值，即:

输入电阻r_i→∞;

输出电阻r_o≈0;

电压放大倍数A_o→∞。

运算放大器的电路模型同样可以用放大器的电路描述，如图7.4-25。在应用电路中，理想运算放大器以图7.4-26所示的符号出现，并简称“运放”。

由于运算放大器的输出电压与输入电压满足关系式:

图7.4-25　运算放大器电路模型

图7.4-26　理想运算放大器电路模型及符号

u_o=A₀u_i=A₀(V₊－V_－)

所以，就理想运算放大器而言:

这两个式子是分析运放线性应用电路(反相运算放大器和同相运算放大器)的重要依据。