運算放大器的基運作原理是怎樣的？

由于早期應(yīng)用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算，故得名“運算放大器”。運算放大器是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運算的結(jié)果。

運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中。運算放大器組成的電路五花八門，令人眼花瞭亂，在分析運算放大器工作原理時倘沒有抓住核心，往往令人頭大。本文收集運放電路的應(yīng)用電路，希望看完后有所收獲。但是在分析各個電路之前，還是先回憶一下兩個運放教材里必教的技能，就是“虛短”和“虛斷”。

“虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。

“虛斷”是指在分析運放處于線性狀態(tài)時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性 稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。

運算放大器常見的封裝，主要是DIP直插跟SOP貼片的封裝。集成運算放大器廣泛應(yīng)用于電子測量，自動控制，通信，計算機等各個領(lǐng)域。

運算放大器，簡稱運放，是常用的高精度微小信號放大器件，它有很多令人稱奇的使用方法。典型的運放具有一個同相輸入端，一個反相輸入端，兩個直流電源引腳(正極和負(fù)極)，一個輸出端和附加的調(diào)零引腳。在實際電路圖中，電源的正負(fù)極和附加的調(diào)零引腳經(jīng)常被省略。

初看運放并不能給人留下很深的印象——當(dāng)輸入端電壓稍微有所不同，輸出端就會從一個輸出最大值轉(zhuǎn)換到另一個最大值。就此而言，它的應(yīng)用范圍確實很窄。但是引入負(fù)反饋后，運放成為非常有用的器件。

典型運放放大器

就運算放大器本身而言，其工作原理是很簡單的。若反相端的電壓V-比同相端的電壓V+高，輸出端的電壓將趨于負(fù)電源電壓-Vs。反之，若V+ > V-，輸出電壓將趨于正電源電壓+Vs，即：只要兩個輸入端電壓有微小的不同，運放便會有最大輸出電壓。

同/反相輸出波形

當(dāng)把輸出端的信號反饋到反相輸入端(這就是負(fù)反饋)，運放的放大倍數(shù)就可以得到控制——防止運放輸出飽和。

例：將一個反饋電阻

連接在輸出端和反相輸入端之間，如下圖，輸出端輸出的信號電壓取決于反饋電阻的大?。?

輸出的負(fù)極線信號是反饋信號連接到放大器的反相輸入端——反相的結(jié)果。由上式可知，調(diào)整反饋電阻

的大小，就可以調(diào)整輸出信號的幅值大小，即調(diào)整放大倍數(shù)。

擴展：在負(fù)反饋回路中增加其它器件，放大器還可以實現(xiàn)其它大量有趣的功能。如：電壓調(diào)節(jié)電路、電流-電壓變換器、電壓-電流變換器、振蕩電路、運算電路(加/減/乘/除/積分器等)、波形發(fā)送器、濾波器、整流器、峰值檢波器和采樣保持電路等。

運算放大器的內(nèi)電路主要由：若干個三極管、電阻和電容組成的集成電路。下圖為一塊通用廉價的雙極性運算放大器原理圖。

運算放大器由三個最基本的部分構(gòu)成：高輸入阻抗差動放大器、帶有電平變換()的高增益電壓放大器和低輸出阻抗放大器。實際運用中，運算放大器的實際結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，但這不影響對輸入輸出特性的理解。這就是說，我們在實際運用過程中沒必要去了解運算放大器電路內(nèi)部工作過程，只要記住一些與輸入、輸出有關(guān)的規(guī)律即可。這看起來好像是在回避難點，但卻很有效!

在電子學(xué)里，運算放大器(有時也叫信號放大器和電壓放大電路)，是一個由輸入、輸出電阻和電抗器構(gòu)成的多級放大器。

它通常是由兩個或更多個具有相同增益的并聯(lián)電路組成的。

在直流工作狀態(tài)時，這些電阻網(wǎng)絡(luò)將輸入電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的輸出電壓。

當(dāng)交流信號通過時，這些電阻網(wǎng)絡(luò)將交流信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的直流電壓。

在開關(guān)電源中，一個典型的運算放大器由四組的高頻變壓器組成。每組高頻變壓器包含兩個相同的二端器件。每個二端器件都連接著一個三端穩(wěn)壓電源。

為了提高效率，許多現(xiàn)代運算放大器的結(jié)構(gòu)包括三個的開關(guān)管。

除了作為功率源外，它們還用于控制其他電路。

由于大多數(shù)現(xiàn)代電子產(chǎn)品都是使用集成運放的，所以這里主要討論的是集成運放的工作原理。

1、單極型雙極型運放 單極型雙極型運放在其應(yīng)用中占主導(dǎo)。

2、互補推挽式運放 互補推挽式運放是一種常用的模擬集成電路。

3、差動式 差動式是兩種基本類型的組合。

4、復(fù)合 復(fù)合是在上述三種基本類型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

5、其它 諸如負(fù)反饋等其它技術(shù)也已被引入到各種不同的模擬系統(tǒng)中，以實現(xiàn)更高的性能。

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