運算放大器（簡稱“運放”）是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中，通常結合反饋網絡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、積分等數學運算的結果。由于早期應用于模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名“運算放大器”。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，也可以實現在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發(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，廣泛應用于電子行業(yè)當中。

　　運算放大器是模擬電子電路的重點，其應用已非常普遍。

　　1．集成運放是具有高開環(huán)電壓放大倍數、高輸入電阻和低輸出電阻的多級直接耦合集成放大電路。

　　2．運算放大器理想化的主要條件：

　?。?）開環(huán)電壓放大倍數為無窮大；

　?。?）開環(huán)輸入電阻為無窮大；

　?。?）開環(huán)輸出電阻為零；

　　（4）共模抑制比為無窮大。

　　由于實際運算放大器的技術指標接近理想化條件，而用理想運算放大器分析電路可使問題大大簡化，因此后面對運算放大器的分析都是按其理想化條件進行的。

　　3．運算放大器電壓傳輸特性及分析依據

　　電壓傳輸特性

　?。?）運放工作在線性區(qū)分析依據

　　u+≈u–id≈0

　　運放要工作在線性區(qū)必須引入負反饋

　?。?）運放工作在飽和區(qū)分析依據（非線性區(qū)）

　　id≈0依然成立

　　u+≈u–不再成立

　　當

　　發(fā)生躍變

　　運算放大器在信號運算、處理或產生方面都有廣泛的應用，但就其工作狀態(tài)而言，它無非工作在線性區(qū)或非線性區(qū)。因此，掌握運放工作在線性區(qū)與非線性區(qū)的依據是至關重要的。

　　4．反饋

　　由于運算放大器的開環(huán)電壓放大倍數很高，當它工作在線性區(qū)時必須引入深度負反饋。因此，它的輸出與輸入之間的關系基本決定于反饋電路和輸入電路的結構與參數，而與運放本身的參數關系不大。改變輸入電路和反饋電路的結構和形式，就可以實現不同的運算。

　　負反饋的類型有：電壓串聯負反饋；電壓并聯負反饋；電流串聯負反饋；電流并聯負反饋。

　　反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；從負載電阻靠近“地”端引出的，是電流反饋；（也可將輸出端短路，若反饋量為零，則為電壓反饋；若反饋量不為零，則為電流反饋。） 輸入信號和反饋信號分別加在兩個輸入端，是串聯反饋；加在同一輸入端的是并聯反饋；反饋信號使凈輸入信號減小的，是負反饋。

　　負反饋的對放大電路工作性能的影響：提高放大電路的穩(wěn)定性；改善波形失真；

　　對輸入電阻和輸出電阻的影響：電壓反饋使輸出電阻降低；電流反饋使輸出電阻增高；串聯反饋使輸入電阻增高；并聯反饋使輸入電阻降低；

　　5．集成運放在信號運算方面的應用

　　（1） 反相比例運算：輸入信號從反相輸入端引入的運算便是反相比例運算（如圖①）。

　　圖①圖②

　?。?） 同相比例運算：輸入信號從同相輸入端引入的運算便是同相比例運算（如圖②）。

　?。?） 加法運算：

　　如果在反相輸入端增加若干輸入電路，則構成反相加法運算電路（如圖③）。

　　如圖③如圖④

　?。?） 減法運算：

　　如果兩個輸入端都有信號輸入，則為差分輸入，構成減法運算電路（如圖④）。

　　當R1=R2和Rf=R3時，則上式為

　　運算放大器同相放大與反相放大的區(qū)別

　　電子電路中的運算放大器，有同相輸入端和反相輸入端，輸入端的極性和輸出端是同一極性的就是同相放大器，而輸入端的極性和輸出端相反極性的則稱為反相放大器。

　　圖一運放的同向端接地=0V，反向端和同向端虛短，所以也是0V，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和R2相當于是串聯的，流過一個串聯電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過R1的電流和流過R2的電流是相同的。

　　流過R1的電流：I1=（Vi-V-）/R1………a

　　流過R2的電流：I2=（V--Vout）/R2……b

　　V-=V+=0………………c

　　I1=I2……………………d

　　求解上面的初中代數方程得

　　Vout=（-R2/R1）*Vi

　　這就是傳說中的反相放大器的輸入輸出關系式了。

　　圖二中Vi與V-虛短，則Vi=V-……a

　　因為虛斷，反向輸入端沒有電流輸入輸出，通過R1和R2的電流相等，設此電流為I，由歐姆定律得：

　　I=Vout/（R1+R2）……b

　　Vi等于R2上的分壓，即：Vi=I*R2……c

　　由abc式得Vout=Vi*（R1+R2）/R2，這就是傳說中的同相放大器的公式了。

　　集成運算同相放大器和反相放大器的選擇［2］

　　運算放大器可以接成同相放大也可以接成反相放大，那使用同相放大好還是反相放大好呢？我們先來看同相放大和反相放大的區(qū)別：

　　同相放大器

　　優(yōu)點：輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等，接近無窮大

　　缺點：放大電路沒有虛地，因此有較大的共模電壓，抗干擾能力相對較差，使用時要求運放有較高的共模抑制比，另一個小缺點就是放大倍數只能大于1；

　　反相放大器

　　優(yōu)點：兩個輸入端電位始終近似為零（同相端接地，反相端虛地），只有差模信號，抗干擾能力強；

　　缺點：輸入阻抗很小，等于信號到輸入端的串聯電阻的阻值。

　　另外就是二者的增益計算公式不同，相位相反

　　由此可見，對比它們要在以下幾個方面：輸入輸出阻抗，共模的抗干擾

　　1、同相放大器的輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等，接近無窮大，同相放大器的輸入電阻取值大小不影響輸入阻抗；而反相放大器的輸入阻抗等于信號到輸入端的串聯電阻的阻值。因此當要求輸入阻抗很高的時候就應選擇同相放大器！

　　2、同相放大器的輸入信號范圍受運放的共模輸入電壓范圍的限制，反相放大器則無此限制。因此如果要求輸入阻抗不高且相位無要求時，首選反相放大，因為反相放大只存在差模信號，抗干擾能力強，可以得到更大的輸入信號范圍。

　　3、在設計中要求放大倍數相同的情況下盡量選擇數值小的電阻配合，這樣可以減小輸入偏置電流的影響和分布電容的影響。如果很計較功耗，則要在電阻數值方面折中。