運算放大器的工作原理

運算放大器具有兩個輸入端和一個輸出端，如圖3-1所示，其中標有“+”號的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端），另一只標有“一”號的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負端，如果先后分別從這兩個輸入端輸入同樣的信號，則在輸出端會得到電壓相同但極性相反的輸出信號：輸出端輸出的信號與同相輸人端的信號同相，而與反相輸入端的信號反相。

運算放大器所接的電源可以是單電源的，也可以是雙電源的，如圖3-1所示。運算放大器有一些非常有意思的特性，靈活應用這些特性可以獲得很多獨特的用途，總的來說，這些特性可以綜合為兩條：

1、運算放大器的放大倍數為無窮大。

2、運算放大器的輸入電阻為無窮大，輸出電阻為零。

現在我們來簡單地看看由于上面的兩個特性可以得到一些什么樣的結論。

首先，運算放大器的放大倍數為無窮大，所以只要它的輸入端的輸入電壓不為零，輸出端就會有與正的或負的電源一樣高的輸出電壓本來應該是無窮高的輸出電壓，但受到電源電壓的限制。準確地說，如果同相輸入端輸入的電壓比反相輸入端輸入的電壓高，哪怕只高極小的一點，運算放大器的輸出端就會輸出一個與正電源電壓相同的電壓;反之，如果反相輸入端輸入的電壓比同相輸人端輸入的電壓高，運算放大器的輸出端就會輸出一個與負電源電壓相同的電壓（如果運算放大器用的是單電源，則輸出電壓為零）。

其次，由于放大倍數為無窮大，所以不能將運算放大器直接用來做放大器用，必須要將輸出的信號反饋到反相輸入端（稱為負反饋）來降低它的放大倍數。如圖1-3中左圖所示，R1的作用就是將輸出的信號返回到運算放大器的反相輸入端，由于反相輸入端與輸出的電壓是相反的，所以會減小電路的放大倍數，是一個負反饋電路，電阻Rf也叫做負反饋電阻。

還有，由于運算放大器的輸入為無窮大，所以運算放大器的輸入端是沒有電流輸入的——它只接受電壓。同樣，如果我們想象在運算放大器的同相輸入端與反相輸入端之間是一只無窮大的電阻，那么加在這個電阻兩端的電壓是不能形成電流的，沒有電流，根據歐姆定律，電阻兩端就不會有電壓，所以我們又可以認為在運算放大器的兩個輸人端電壓是相同的（電壓在這種情況就有點像用導線將兩個輸入端短路，所以我們又將這種現象叫做“虛短”）。

運算放大器主要參數

1.共模輸入電阻（RINCM）該參數表示運算放大器工作在線性區時，輸入共模電壓范圍與該范圍內偏置電流的變化量之比。

2.直流共模抑制（CMRDC）該參數用于衡量運算放大器對作用在兩個輸入端的相同直流信號的抑制能力。

3.交流共模抑制（CMRAC）CMRAC用于衡量運算放大器對作用在兩個輸入端的相同交流信號的抑制能力，是差模開環增益除以共模開環增益的函數。

4.增益帶寬積（GBW）增益帶寬積AOL ?是一個常量，定義在開環增益隨頻率變化的特性曲線中以-20dB/十倍頻程滾降的區域。

5.輸入偏置電流（IB）該參數指運算放大器工作在線性區時流入輸入端的平均電流。

6.輸入偏置電流溫漂（TCIB）該參數代表輸入偏置電流在溫度變化時產生的變化量。TCIB通常以pA/°C為單位表示。

7.輸入失調電流（IOS）該參數是指流入兩個輸入端的電流之差。

8.輸入失調電流溫漂（TCIOS）該參數代表輸入失調電流在溫度變化時產生的變化量。TCIOS通常以pA/°C為單位表示。

9.差模輸入電阻（RIN）該參數表示輸入電壓的變化量與相應的輸入電流變化量之比，電壓的變化導致電流的變化。在一個輸入端測量時，另一輸入端接固定的共模電壓。

10.輸出阻抗（ZO）該參數是指運算放大器工作在線性區時，輸出端的內部等效小信號阻抗。

11.輸出電壓擺幅（VO）該參數是指輸出信號不發生箝位的條件下能夠達到的最大電壓擺幅的峰峰值，VO一般定義在特定的負載電阻和電源電壓下。

12.功耗（Pd）表示器件在給定電源電壓下所消耗的靜態功率，Pd通常定義在空載情況下。

13.電源抑制比（PSRR）該參數用來衡量在電源電壓變化時運算放大器保持其輸出不變的能力，PSRR通常用電源電壓變化時所導致的輸入失調電壓的變化量表示。

14.轉換速率/壓擺率（SR）該參數是指輸出電壓的變化量與發生這個變化所需時間之比的最大值。SR通常以V/μs為單位表示，有時也分別表示成正向變化和負向變化。

15.電源電流（ICC、IDD）該參數是在指定電源電壓下器件消耗的靜態電流，這些參數通常定義在空載情況下。

16.單位增益帶寬（BW）該參數指開環增益大于1時運算放大器的最大工作頻率。

17.輸入失調電壓（VOS）該參數表示使輸出電壓為零時需要在輸入端作用的電壓差。

18.輸入失調電壓溫漂（TCVOS）該參數指溫度變化引起的輸入失調電壓的變化，通常以μV/°C為單位表示。

19.輸入電容（CIN）CIN表示運算放大器工作在線性區時任何一個輸入端的等效電容（另一輸入端接地）。

20.輸入電壓范圍（VIN）該參數指運算放大器正常工作（可獲得預期結果）時，所允許的輸入電壓的范圍，VIN通常定義在指定的電源電壓下。

21.輸入電壓噪聲密度（eN）對于運算放大器，輸入電壓噪聲可以看作是連接到任意一個輸入端的串聯噪聲電壓源，eN通常以 nV / 根號Hz 為單位表示，定義在指定頻率。

22.輸入電流噪聲密度（iN）對于運算放大器，輸入電流噪聲可以看作是兩個噪聲電流源，連接到每個輸入端和公共端，通常以 pA / 根號Hz 為單位表示，定義在指定頻率。

運算放大器計算公式

運算放大器放大倍數計算公式放大倍數 G=（-）R2/R0，G與R1無關。 為看清楚微小的物體或物體的細節，需要把物體移近眼睛，這樣可以增大視角，使在視網膜上形成一個較大的實像。但當物體離眼的距離太近時，反而無法看清楚。換句話說話，要明察秋毫，不但應使物體對眼有足夠大的張角，而且還應取合適的距離。顯然對眼睛來說，這兩個要求是相互制約的，若在眼睛前面配置一個凸透鏡便能解決這一問題。凸透鏡是一個最簡單的放大鏡，是幫助眼睛觀察微小物體或細節的簡單的光學儀器。

現以凸透鏡為例，計算它的放大本領。把物體PQ置于透鏡L的物方焦點和透鏡之間并使它靠近焦點，如圖2-20（a）所示，于是物體經透鏡成一放大的虛像P′Q′。若凸透鏡的像方焦距為10cm，則由該透鏡做成的放大鏡的放大本領為2.5倍，寫成2.5×。如果僅從放大本領來考慮，焦距應該取得短一些，而且似乎這樣可以得到任意大的放大本領。但由于像差的存在，一般采用的放大本領約為3×。如果采用復式放大鏡（如目鏡），則可以減少像差，并使放大本領達到20×。

常用的運算放大器芯片有哪些

常用的低功耗運放：LM324、LM358。常用的高阻抗運放：TL082、TL074、CA3140。常用的精密運放：OP07、OP27、ICL7650。

運算放大器基本電路

單電源工作的運放需要外部提供一個虛地，通常情況下，這個電壓是VCC/2，圖二的電路可以用來產生VCC/2的電壓，但是他會降低系統的低頻特性。

R1 和R2 是等值的，通過電源允許的消耗和允許的噪聲來選擇，電容C1 是一個低通濾波器，用來減少從電源上傳來的噪聲。在有些應用中可以忽略緩沖運放。