通用運(yùn)放開環(huán)電壓增益是200000。開環(huán)意思就是沒有反饋，線性應(yīng)用的運(yùn)放常常工作在閉環(huán)方式。輸出信號的一部分被返回到反相輸入端并抵消輸入信號稱作負(fù)反饋，負(fù)反饋減少增益，增加放大器的帶寬。
圖13－18顯示一個閉環(huán)運(yùn)算放大器電路。輸出信號被返回到反相輸入端。輸入信號加到同相輸入端。我們作一個假設(shè)，運(yùn)放的兩個輸入端之間不存在電壓 。這個假設(shè)是以什么為基礎(chǔ)呢？考慮到運(yùn)算放大器典型的增益是200000，則這個假設(shè)是合理的。例如，輸出信號是它的最大值，比方說10v，輸入端之差僅是：
uin = uout /au=10v /200000 = 50μv
50μv很接近零，所以假設(shè)成立。這是理解運(yùn)算放大器工作的關(guān)鍵，運(yùn)放的增益很高，在很多實(shí)際計(jì)算時，可以認(rèn)為兩個輸入端之間的電壓為零伏。
負(fù)反饋消除了輸入端之間電壓差。如果輸入信號的幅值是正1v，因?yàn)檩敵鲂盘柗答伒椒聪噍斎攵?，兩個輸入端都將是1v，兩個輸入端的信號差是零。圖13－18電路叫做電壓跟隨器，uout = uin,因此電路的電壓增益是1，因?yàn)樗幸粋€高的輸入阻抗和低的輸出阻抗，該放大器是很有用的。圖13－18電壓跟隨器的輸入阻抗等于運(yùn)算放大器本身的輸入阻抗，例如741運(yùn)放輸入阻抗是2mω。電壓跟隨器的輸出電阻近似等于運(yùn)放的基本的輸出阻抗除以它的開環(huán)增益。因?yàn)殚_環(huán)增益很高，實(shí)際的效果是輸出阻抗為0ω。
zout(cl)= 75ω /200000 =0.375mω
0ω的輸出阻抗的放大器形成一個極好的緩沖器。緩沖放大器用來隔離負(fù)載對信號源的影響。與有相當(dāng)高內(nèi)阻的信號源一起工作時，它們很有用。圖13－19顯示了電壓增益大于1的運(yùn)算放大器。根據(jù)兩個輸入端的電壓差為零，容易確定閉環(huán)放大器的增益：
uin =uout×(r1 /(r1+rf))
au = uout /uin = (r1+rf)/r1 =1 +rf/r1
我們利用這個公式求圖13－19的增益：
au= 1 +rf/r1＝1＋50kω/10kω=6
圖13－19是一個同相放大器。因?yàn)檩斎胄盘柺┘舆\(yùn)算放大器“＋”號輸入端。如果輸入是＋1v，輸出將是＋6v。
圖13－20顯示了另一種負(fù)反饋放大器模型，該模型在第十一章討論放大器的負(fù)反饋時使用過。
例1
利用另一種閉環(huán)增益模型，計(jì)算圖13－19的增益。
典型的運(yùn)算放大器開環(huán)增益很高（a＝ 200000）。圖13－19的反饋系數(shù)（b）是由分壓器的rf和r1決定。
b＝r1/(rf+r1) =10kω /(10kω+50kω) = 0.167
應(yīng)用另一種模型的方程式：
aucl＝ a /(ab+ 1) =
200000/{(200000)(0.167)+1} = 6
結(jié)果和前面確定的閉環(huán)增益相同。
例2
如果r1變成22kω、uin是100mvp-p,確定圖13－19輸出信號（振幅和相位）。
首先確定放大器的增益：
au＝ 1＋rf/r1 = 1+50kω/22kω = 3.27
輸出信號是和輸入信號同相。振幅是：
uout = un×au =100mvp--p×3.27=327mvp--p
圖13－21顯示了一個反相的放大器。輸入信號加到運(yùn)算放大器的“－”輸入端。輸出信號和輸入信號相位差是180°。
我們再次假設(shè)兩個輸入端之間沒有電壓差，因此反相輸入端與地同電位，我們將該點(diǎn)稱作虛地端。因?yàn)閞1的右端等效接地（它被聯(lián)接到虛地），全部輸入信號加在r1上產(chǎn)生電流：
i1＝uin/r1
輸出信號全部加在rf上，按所標(biāo)的電流i2方向：
i2＝－uout/rf
流進(jìn)或流出運(yùn)算放大器的－端的電流很小以至近似為0。因而i1＝i2：
重新整理得出：增益為負(fù)，表示輸出信號與輸入信號反相。
對圖13－21(a)應(yīng)用反相增益方程得出：
－10的增益意思是交流輸出信號是輸入信號的幅值的10倍，而且是反相的。如果輸入信號是直流那么輸出信號也是直流而且極性相反。例如，如果輸入信號是－1v，輸出信號將是＋10v（－1v×－10＝ 10v）。
圖13－21（b）顯示了一個有附加電阻的反相放大器。接地端加上r2是為了減少由放大器偏置電流引起的任何失調(diào)誤差。這個電阻的阻值應(yīng)等于連接反相輸入端兩個電阻的并聯(lián)值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的并聯(lián)公式：
最接近的標(biāo)稱值是910ω。放大器的偏流將流過有同樣電阻的兩個輸入端，使直流壓降相等并消除由偏置電流引起的輸入端之間的電壓差異。運(yùn)算放大器741的典型輸入偏置電流是80na，在室溫下最大值是500na。
圖13－21 (b)中增加了r2，幾乎不影響信號的增益與虛地。r2上流過的電流是很小的以至可認(rèn)為壓降是零。例如，電流用80na，電阻是910ω：
u =80×10－9a×910 = 72.μv
因此，分析電路時仍認(rèn)為同相輸入端還是處在地的電位，反相端還是虛地。
圖13－22是一個交流耦合同相放大器。此時要求用r2給輸入偏置電流提供一個直流通路。為了使失調(diào)的影響減到最小，要重新選擇r2，使它等于連接到運(yùn)算放大器的另一個輸入端的電阻并聯(lián)的值。圖13－22的r2給定了放大器的輸入阻抗。從信號源看它的負(fù)載是9.1kω。運(yùn)算放大器的輸入阻抗在兆歐范圍，因此計(jì)算時可以忽略。
在反相放大器中，運(yùn)算放大器的“－”號輸入端是虛地端。因此這種類型放大器的輸入阻抗等于信號源和反相輸入端之間連接的電阻。從圖13－21信號源看，放大器的輸入電阻是1kω。
例3
如果圖13－21中的信號源有rs=1000ω的內(nèi)阻，它的開路電壓uin是100mvp-p ，確定它的輸出信號（幅值和相位）。
開路的意思是信號源沒有負(fù)載。通過觀察,發(fā)現(xiàn)此放大器的輸入阻抗是1kω。輸入端負(fù)載的影響必須考慮。用電壓分壓公式：
放大器的增益是－10。相對于輸入信號來說,輸出信號的相位是180°，振幅是：
uout =50mvp-p×10 ＝500mvp-p
所有的運(yùn)算放大器都有些限制。其中輸出電壓是由電源電壓決定，如果電路電源是±12v，輸出信號不能超過電源電壓。實(shí)際上輸出電壓通常比電源電壓小1v。電源是±12v的運(yùn)算放大器能達(dá)到的最大輸出電壓大約是±11v。
假設(shè)輸入信號是500mv的直流電壓，電源是±15v，放大器的增益是－50，通過計(jì)算得到反相放大器輸出電壓。
uout ＝uin×au ＝500mv×(－50) ＝ －25v
輸出是不可能達(dá)到－25v，放大器將飽和。飽和電壓大約比負(fù)的電源高1v，輸出大約是－14v。