[经验] 运放闭环学习笔记：第一讲：运放开环缺点及闭环优点

电路

《5大运放电路设计教程带你吃透模电技术》第一部第二小节第一讲：运放开环缺点及闭环优点

在运放开环部分，运放可以用作比较器。可加入正反馈形成滞回比较器，还学习了NE555电路，LT431等。下面为运放第二部分闭环部分的课程笔记。

首先，运放开环会有一些缺点：

1. 开环增益很高，一个很小输入信号会导致很大的输出

2. 开环增益不稳定，会收到温度和供电电压的影响,如下图，作图中受温度影响最小和最大值相差能到20%，又图中受电压影响最小最大值相差50%.

3.大多数运放带宽都很小。

负反馈优点：

1.由于开环是带宽小且不稳定，因此引入负反馈形成闭环，可以获得稳定的运放增益。增益的大小可以通过外部电阻来改变，可以得到预期的稳定度高，精度高的增益。

如典型的单位跟随电路：

其稳定性主要受反馈电阻的精度和温度稳定性的影响。

闭环带宽和闭环增益是不能兼得的，如图增益越大，带宽越小

2.引入负反馈可以减少失真

3.引入负反馈可以完成一些开环下不能完成的操作：

P——常见的比例放大（同向、反向、差分）

I ——积分电路

D——微分电路

+——加法电路

-——减法电路

*——乘法电路

/ ——除法电路

等。通常需要结合电阻，二极管，三极管，mos等。

1、闭环（一般是负反馈）运行有自动调节能力只会让输出更稳定，在数学理论推导时就可以证明，而精度取决于你使用的材料和电路拓扑构型。
2、与开环相比，闭环（假定是负反馈）最大好处就是实现自动控制，可以将输出稳定在某个范围内，即便输入发生了很大变化，输出也就只变一点点。空调就是很经典的自动控制，假设你制冷到18度，不管你现在室温是22还是38，都可以到18度。而开环，就是没有控制了，输入端的变化会立即反映到输出上，假定输入变化很大，导致输出变化超过了后端设备的许可输入范围，就会导致后端设备的损坏或者精度丧失。
在正反馈条件下，组成闭环后可以大幅提高系统的灵敏度，反应更快更敏感，有些敏感探测设备还需要这个来支持。另外，正反馈的闭环，更容易实现振荡，产生振荡波形，这也是很多时钟的基础。

虚短和虚断

由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
（1）“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。
（2）“虚断”指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。

王栋春 · 2019-7-4 21:11:43

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