一、運算放大器介紹

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當中。

運算放大器的原理：

運放如圖有兩個輸入端 a（反相輸入端），b（同相輸入端）和一個輸出端 o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當電壓 U- 加在 a 端和公共端（公共端是電壓為零的點，它相當于電路中的參考結點。）之間，且其實際方向從 a 端高于公共端時，輸出電壓 U 實際方向則自公共端指向 o 端，即兩者的方向正好相反。當輸入電壓 U+加在 b 端和公共端之間，U 與 U+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。為了區別起見，a 端和 b 端分別用“-”和“+”號標出，但不要將它們誤認為電壓參考方向的正負極性。電壓的正負極性應另外標出或用箭頭表示。反轉放大器和非反轉放大器如下圖：

一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出端口（Out）和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運放制作同相、反相及差分放大器。

運放的供電方式分雙電源供電與單電源供電兩種。對于雙電源供電運放，其輸出可在零電壓兩側變化，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。采用單電源供電的運放，輸出在電源與地之間的某一范圍變化。

運放的輸入電位通常要求高于負電源某一數值，而低于正電源某一數值。經過特殊設計的運放可以允許輸入電位在從負電源到正電源的整個區間變化，甚至稍微高于正電源或稍微低于負電源也被允許。這種運放稱為軌到軌（rail-to-rail）輸入運算放大器。

運算放大器的輸出信號與兩個輸入端的信號電壓差成正比，在音頻段有：輸出電壓=A0（E1-E2），其中，A0 是運放的低頻開環增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的輸入信號電壓，E2 是反相端的輸入信號電壓。

經典運算放大器電路圖：

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……bV-=V+=0……cI1=I2……d 求解上面的初中代數方程得 Vout=（-R2/R1）*Vi 這就是傳說中的反向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）……bVi 等于 R2 上的分壓，即：Vi=I*R2……c 由 abc 式得。Vout=Vi*（R1+R2）/R2 這就是傳說中的同向放大器的公式了。

圖三中，由虛短知：V-=V+=0……a 由虛斷及基爾霍夫定律知，通過 R2 與 R1 的電流之和等于通過 R3 的電流，故（V1–V-）/R1+（V2–V-）/R2=（Vout–V-）/R3……b 代入 a 式，b 式變為 V1/R1+V2/R2=Vout/R3 如果取 R1=R2=R3，則上式變為 Vout=V1+V2，這就是傳說中的加法器了。

圖四。因為虛斷，運放同向端沒有電流流過，則流過 R1 和 R2 的電流相等，同理流過 R4 和 R3 的電流也相等。故（V1–V+）/R1=（V+-V2）/R2……a（Vout–V-）/R3=V-/R4……b 由虛短知：V+=V-……c 如果 R1=R2，R3=R4，則由以上式子可以推導出 V+=（V1+V2）/2V-=Vout/2 故 Vout=V1+V2 也是一個加法器。

二、放大電路介紹

放大電路亦稱為放大器，它是使用最為廣泛的電子電路之一、也是構成其他電子電路的基礎單元電路。所謂放大，就是將輸入的微弱信號（簡稱信號，指變化的電壓、電流等）放大到所需要的幅度值且與原輸入信號變化規律一致的信號，即進行不失真的放大。只有在不失真的情況下放大才有意義。放大電路的本質是能量的控制和轉換，根據輸入回路和輸出回路的公共端不同，放大電路有三種基本形式：共射放大電路、共集放大電路和共基放大電路。

實際的放大電路通常是由信號源、晶體三極管構成的放大器及負載組成。

放大電路特點：

1、有靜態和動態兩種工作狀態，所以有時往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進行分析；

2、電路往往加有負反饋，這種反饋有時在本級內，有時是從后級反饋到前級，所以在分析這一級時還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級的原理之后就可以把整個電路串通起來進行全面綜合。

三極管放大電路圖：

這是一個典型的三極管放大電路。從上面可看出電流的流向。各偏置電阻的作用。

三、運算放大器和放大電路有何區別

放大電路僅放大作用。一般用于各種檢測裝置的模擬信號放大。當然，有的模擬放大電路也可以實現運算邏輯功能。放大電路輸出的是模擬量。

運算放大器一般是芯片集成的，一塊芯片里集成了多個運算放大器。運算放大器也叫比較器。可以用作信號的比較和放大。輸出的是數字量。運算放大器有正負兩信號入口。正信號端，輸入是什么信號，輸出也是什么信號。負信號輸入端則相反，比如負信號端輸入正信號，輸出端相反，是負信號。

如 36V 電動車用四個燈來顯示電量，給運算放大器芯片供電 5V。制造幾個固定電壓，電壓分別是 40，38，36，34。分別接到有個四運放的芯片的四個負輸入端，四個正信號輸入端接電瓶取樣，當電瓶電壓大于 40V 時，那么那個運算放大器輸出高電平，指示燈亮，當低于 40V 時，正信號輸入端低于負信號輸入端，輸出低電平指示燈不亮了。其它三組運算放大器同理。而普通放大電路，不會有輸入端信號電壓高于輸出信號的這種情況。

另外把運算放大器的輸入端，一端作為信號地，另一端接輸入信號。可以當放大器用。如功放前級。放大電路可以理解為一個運算放大器。

兩種電路首先是電路原理有差異。有些電路既用三極管放大，又用運放，是因為輸入信號電壓不能直接在運算放大器上工作。

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