运放是否需要专门的接地端子？-世界新动态

2023-05-08 16:39:02 硬件微讲堂

从这一篇开始我们讨论运算放大器，也会涉及反馈网络的内容。今天先从简单的开始：运算放大器的接地。

两个问题

(资料图片)

照例先抛出来一个问题：

①运算放大器是否需要端子接地？

②如果没有接地，运算放大器是怎么工作的？

运算放大器，我想学过模电的同学多少都会知道一些。关于运放是否要接地，这个问题不晓得同学们是否有考虑过。就拿我们经常使用的万用表，在测电压时，负表笔也要考虑找个接地点戳一下，找个参考点。难道运放就不需要么？

什么是运算放大器

在考虑这个问题之前，我们先认识下运算放大器。课本上一般会说：运算放大器是由晶体管、电阻、电容等元器件组成的具有一定功能的电子电路。这种说法比较官方，我们简单点，就直接从名字上看，“运算”和“放大”，即是说：它既可以实现电信号的运算（如加减乘除、积分、微分等），又可以对电信号进行放大（如电压放大）。

至于其内部用什么实现的，我们暂且不管，就把它当做一个黑匣子，只关注外部是如何连接的。如下图所示，运放的电路符合。

从上述电路符号中，我们可以看出，除了正常的负向输入Vn、正向输入Vp、输出Vo外，上下还有两个端子V+和V-，显然是给运放供电的，

这里问一下，同学们是否对运放输入端的“+”“-”的含义有什么疑问？

这里解释一下。这里的“+”“-”是以输出Vo为参考，+表示该输入端子与输出同相，-表示该输入端子与输出反相。

再说下V+和V-，从上图中可以明显看出，它们都是以GND为公共参考点，可分别给运放提供正向和负向电压。而Vp和Vn可以分别给不同的电信号，这样运算放大器确实不需要有一个端子来专门接地。这回答了文章开头提出的一个问题。

没有接地，怎么工作？

如上述，没有接地端子，运放如何工作呢？

上图为运放的电路模型。从上图中可以直观看出，Vo=A(Vp-Vn)。注意Vp和Vn都是对参考地的电压，而输出是A(Vp-Vn)。

这意味着，运放输出端是只对差分信号(Vp-Vn)有响应，而对单独的Vp和Vn这两个共模信号没有响应。而此时的放大倍数A也可以理解为是差模增益。基于此分析，对运放而言，只对输入端的差值大小(Vp-Vn)感兴趣，而对Vp和Vn的具体大小不感兴趣。这里也解释了为啥运放不需要专门的参考地端子，只要Vp、Vn、V+、V-具有相同的参考地，运放就只关心输入端的差值。

因此，我们可以进一步理解运放是具有差分输入和单端输出的放大器。

总结

今天先聊到这里，讨论的内容比较简单：

①运放是否需要专门的端子接地？

不需要；

②如果没有接地，如何工作？

只要运放各端子具有相同参考地，运放只对差分信号(Vp-Vn)有响应，而对单独的Vp和Vn这两个共模信号没有响应。

怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里，能否晋升到陆地神仙境，一剑开天门，就看你的造化了！

审核编辑：汤梓红

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