认识运算放大器

认识运算放大器

运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的放大电路单元。内部集成了差分放大器、电压放大器、功率放大器三级放大电路，是一个性能完备、功能强大的通用放大电路单元，由于其应用十分广泛，现已作为基本的电路元件出现在电路图中

运算放大器可构成的电路有：电压比较器、反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、积分器、微分器等

运算放大器电路的分析方法：虚短、虚断（负反馈条件下）

远算放大器符号

理解运放

下面逐个细说每个电路

电压比较器

利用运放的无穷大的放大增益特性

电压比较器

如果同相输入端＞反向输入端，则输出VCC

如果同相输入端 < 反向输入端，则输出GND

反向放大器

利用运放的无穷大的输入阻抗特性

反向放大器

现在假定反相输入端该点的电位为1V，而且只能通过上面的一条路流出

既然反向输入端 ＞ 同相输入端，那么输出就为负

又因为输出端通过一个电阻与反向输入端相连，该电阻就称为反馈电阻，此时输出端的电压就抑制反向输入端的电压，把电压往下拉

只要当反向输入端的电压 ＜ 同相输入端时，输出就立马变为正

输出端的电压又把反相输入端的电压往上拉，如此循环，输出端一会儿正一会儿负

那为什么时候输出端电压稳定下来呢？

通过输入端互相抑制对方的电压，即双方电压保持一致了（也就是0V）输出端就会稳定下来

引入虚短和虚断的概念

反向放大器

当反向输入端=同相输入端时，即都为0V（此刻就近似于短路状态，所以就叫虚短）

上面讲过了运放有输入阻抗无穷大的特性，电流不能流入（此刻就近似于断路状态，所以就叫虚断）

分析放大原理

反向放大器

输入Vin，那R1两端的电流就为,又因为R2和R1是串联关系，所以R2的电流也是一样，那R2的压降应为

最后，反相输入端的电压 - R2的压降即为输出（反向输入端是0V），即

同相放大器

可以看出同相放大器和反向放大器的区别在于，输入端Vin的不同

同相放大器

因为输出端任然通过一个负反馈电阻来抑制反相输入端电压，满足虚短和虚断的关系，那我们继续来分析

因为虚短的特性，所以当输入Vin时，反向输入端的电压也等于Vin，该电流有两条路，一路直接流向GND，那么在R1两端的电流就为，R2的压降就应该是

电压跟随器

电压跟随器

可以看出和同相放大器的区别在于，左边的电阻没了

这时可以想象成电阻的阻值是无穷大，代入上面的公式就是