兩個(gè)問(wèn)題

照例先拋出來(lái)一個(gè)問(wèn)題：

①運(yùn)算放大器是否需要端子接地？

②如果沒(méi)有接地，運(yùn)算放大器是怎么工作的？

運(yùn)算放大器，我想學(xué)過(guò)模電的同學(xué)多少都會(huì)知道一些。關(guān)于運(yùn)放是否要接地，這個(gè)問(wèn)題不曉得同學(xué)們是否有考慮過(guò)。就拿我們經(jīng)常使用的萬(wàn)用表，在測(cè)電壓時(shí)，負(fù)表筆也要考慮找個(gè)接地點(diǎn)戳一下，找個(gè)參考點(diǎn)。難道運(yùn)放就不需要么？

什么是運(yùn)算放大器

在考慮這個(gè)問(wèn)題之前，我們先認(rèn)識(shí)下運(yùn)算放大器。課本上一般會(huì)說(shuō)：運(yùn)算放大器是由晶體管、電阻、電容等元器件組成的具有一定功能的電子電路。這種說(shuō)法比較官方，我們簡(jiǎn)單點(diǎn)，就直接從名字上看，“運(yùn)算”和“放大”，即是說(shuō)：它既可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的運(yùn)算（如加減乘除、積分、微分等），又可以對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大（如電壓放大）。

至于其內(nèi)部用什么實(shí)現(xiàn)的，我們暫且不管，就把它當(dāng)做一個(gè)黑匣子，只關(guān)注外部是如何連接的。如下圖所示，運(yùn)放的電路符合。

從上述電路符號(hào)中，我們可以看出，除了正常的負(fù)向輸入Vn、正向輸入Vp、輸出Vo外，上下還有兩個(gè)端子V+和V-，顯然是給運(yùn)放供電的，

這里問(wèn)一下，同學(xué)們是否對(duì)運(yùn)放輸入端的“+”“-”的含義有什么疑問(wèn)？

這里解釋一下。這里的“+”“-”是以輸出Vo為參考，+表示該輸入端子與輸出同相，-表示該輸入端子與輸出反相。

再說(shuō)下V+和V-，從上圖中可以明顯看出，它們都是以GND為公共參考點(diǎn)，可分別給運(yùn)放提供正向和負(fù)向電壓。而Vp和Vn可以分別給不同的電信號(hào)，這樣運(yùn)算放大器確實(shí)不需要有一個(gè)端子來(lái)專(zhuān)門(mén)接地。這回答了文章開(kāi)頭提出的一個(gè)問(wèn)題。

沒(méi)有接地，怎么工作？

如上述，沒(méi)有接地端子，運(yùn)放如何工作呢？

上圖為運(yùn)放的電路模型。從上圖中可以直觀看出，Vo=A(Vp-Vn)。注意Vp和Vn都是對(duì)參考地的電壓，而輸出是A(Vp-Vn)。

這意味著，運(yùn)放輸出端是只對(duì)差分信號(hào)(Vp-Vn)有響應(yīng)，而對(duì)單獨(dú)的Vp和Vn這兩個(gè)共模信號(hào)沒(méi)有響應(yīng)。而此時(shí)的放大倍數(shù)A也可以理解為是差模增益。基于此分析，對(duì)運(yùn)放而言，只對(duì)輸入端的差值大小(Vp-Vn)感興趣，而對(duì)Vp和Vn的具體大小不感興趣。這里也解釋了為啥運(yùn)放不需要專(zhuān)門(mén)的參考地端子，只要Vp、Vn、V+、V-具有相同的參考地，運(yùn)放就只關(guān)心輸入端的差值。

因此，我們可以進(jìn)一步理解運(yùn)放是具有差分輸入和單端輸出的放大器。

總 結(jié)

今天先聊到這里，討論的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單：

①運(yùn)放是否需要專(zhuān)門(mén)的端子接地？

不需要；

②如果沒(méi)有接地，如何工作？

只要運(yùn)放各端子具有相同參考地，運(yùn)放只對(duì)差分信號(hào)(Vp-Vn)有響應(yīng)，而對(duì)單獨(dú)的Vp和Vn這兩個(gè)共模信號(hào)沒(méi)有響應(yīng)。

審核編輯：劉清