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,故得名“运算放大器”。
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运算放大器是使用最广泛的一种高增益直流差动放大器,可在其外部配置电阻,电容和二极管等以实现各式各样的放大功能。由运算放大器组成的电路五花八门,令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时若是没有抓住核心,往往令人头大,所以要想掌握运放,就必须掌握“虚短和虚断”的绝招。下面是运放最常见的几种配置。
反相放大器
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上图中运放的同向端接地=0V,反向端和同向端虚短,所以也是0V,反向输入端输入电阻很高,运用虚断,几乎没有电流注入和流出,那么R1和R2相当于是串联的,流过一个串联电路中的每一个电阻的电流是相同的,就是说流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。于是输入输出关系式就是Vout = (-Rf/Rin)*Vin。
增益就可以用A=-(Rf/Rin)来求得。前面加负号是指反相输入,输出和输入为反相。
同相放大器
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同相放大器是指输出信号和输入信号同相,如上图所示,输入信号Vi由同相输入端进入运放,输出信号VOUT通过电阻R1和R2反馈到反相输入端,两个电阻形成一个分压器,控制着有多少输出作为反馈信号回到反相输入端。同相放大器的增益为A=1+R1/R2。
跟随器
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跟随器是放大器的一种特殊情况,它把输出全部反馈到了输入端。上图左是增益为1的同相放大器,也就是说输出信号跟随着输入信号,并不起放大作用。既然这样,有人可能要怀疑它的用途,然而在实际当中,跟随器因其高输入阻抗和低输出阻抗有着广泛的应用,它可以作为缓冲器来使用,还可以作为隔离级使用。
当然还有很多常用的运放电路,如加法器、减法器、积分、微分等电路,我们这里就不一一介绍了,如有需要,请加关注并留言。