什么是运算放大器 运算放大器工作原理

由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多,广泛应用于电子行业当中。那么,什么是运算放大器?运算放大器的工作原理是什么?

一、什么是运算放大器

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算,因而得名“运算放大器”。运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路,其输入级是差分放大电路,具有高输入电阻和抑制零点漂移能力;中间级主要进行电压放大,具有高电压放大倍数,一般由共射极放大电路构成;输出极与负载相连,具有带载能力强、低输出电阻特点。运算放大器的应用非常广泛。

二、运算放大器工作原理

运算放大器有三个端口,其中有两个输入端口,分别为“+”和“-”,一个输出端口。当输入信号从“-”端口输入放大器时,输出端的输出信号与输入信号反相;反之,当输入信号从“+”端口输入放大器时,输出端的输出信号与输入信号同相;当两个输入端口同时输入信号时,运算放大器实现减数运算,输出信号与较大的一方同相。所以说,运算放大器基本上可以说是一个电压放大器。一个理想的运算放大器必须具备下列特性:无限大的 输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。通常使用运算放大器时,会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接,形成一负反馈(negative feedback)状态。原因是运算放大器的电压增益非常大,范围从数百至数万倍不等,使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈(positive feedback),相反地,在很多需要产生震荡讯号的系统中,正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。一般可将运放简单地视为:具有一个信号输出端口(Out)和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元,因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

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