運算放大器:理想運放

黃金法則

兩條簡短的法則,能把看似嚇人的運放電路化成一行代數。把運放想成一個不知疲倦的恆溫器:它不停微調輸出,直到房間(兩個輸入)達到設定值。一旦你信任這個行為,幾乎就不必再思考晶片本身,只要看它周圍的電阻。

法則一:沒有電流流進任一輸入,因為理想輸入阻抗無限大。法則二:輸出會透過回授網路,做任何必要的事,讓兩輸入相等,也就是 V+ 等於 V-。要解任何運放電路,只要寫下 V+ 等於 V-、宣告輸入電流為零,再對電阻套用歐姆定律與克希荷夫電流定律即可。整個電路就塌縮成簡單的節點方程式。

這是整個領域的核心。配上你已熟悉的電阻定律,黃金法則讓你能用兩行就推導出每一種標準運放電路。誠實的提醒是:法則二並非自然律,而是負回授達成的結果。在正回授下、或當比較器開迴路用、或輸出撞到電源軌、或元件耗盡頻寬或轉動率時,法則二就是不成立。

反相放大器:正端接地,所以法則二說負端也在 0 V。法則一說沒有電流進入該輸入,所以輸入電流必須等於回授電流。把兩者相等,一步就得到 Vout 除以 Vin 等於負 Rf 除以 Rin。

兩條法則加上歐姆定律,一步就解出經典電路。

法則二(兩輸入相等)不是自然律,而是負回授造成的結果。在正回授或開迴路時它並不成立。

又称
op-amp golden rulesideal op-amp rules運放黃金準則