運算放大器的一般條件

運算放大器（或通常稱為Op-amp）在開環模式下使用時可以成為具有無限增益和帶寬的理想放大器，其典型直流增益遠超過 100,000 或 100dB。

基本運算放大器結構是 3 端設備，具有 2 個輸入和 1 個輸出（不包括電源連接）。

運算放大器可以由雙正電源（ +V ）和相應的負電源（ -V ）供電，也可以由單個直流電源電壓供電。

與運算放大器相關的兩個主要定律是，它具有無限輸入阻抗（ Z =  ∞ ），導致“沒有電流流入其兩個輸入端中的任何一個”和零輸入失調電壓V1 = V2。

運算放大器也具有零輸出阻抗（ Z = 0 ）。

運算放大器感應施加到其兩個輸入端的電壓信號之間的差異，然后將其乘以某個預定增益（ A ）。

該增益（A）通常被稱為放大器的“開環增益”。

通過在運算放大器的輸出端和一個輸入端之間連接電阻或電抗元件來閉合開環，可以大大降低和控制該開環增益。

運算放大器可以連接成兩種基本配置，即反相和非反相。

基本運算放大器電路

對于負反饋，如果反饋電壓與輸入“反相”，則放大器的總增益會降低。

對于正反饋，如果反饋電壓與輸入“同相”，則放大器的總增益會增加。

通過將輸出直接連接回負輸入端，可以實現 100% 反饋，從而產生具有恒定增益 1（單位）的電壓跟隨器（緩沖器）電路。

將固定反饋電阻 (  R  ) 更改為電位器，電路將具有可調增益。

運算放大器增益

運算放大器增益帶寬積

開環增益又稱為增益帶寬積（GBP），它可以非常高，是衡量放大器性能的標準。

非常高的GBP會使運算放大器電路不穩定，因為微伏輸入信號會導致輸出電壓進入飽和狀態。

通過使用合適的反饋電阻 (  R  )，可以控制放大器的總增益。

差分放大器和求和放大器

差分和求和放大器

通過在反相或非反相輸入端添加更多輸入電阻，可以制作電壓加法器或加法器。

可以將電壓跟隨器運算放大器添加到差分放大器的輸入端，以產生高阻抗儀表放大器。

差分放大器產生的輸出與兩個輸入電壓之間的差成比例。

微分器和積分器電路
微分放大器和積分放大器
積分放大器產生的輸出是積分的數學運算。
微分放大器產生的輸出是微分的數學運算。

積分器和微分放大器均在運算放大器上連接電阻器和電容器，并受其RC時間常數的影響。

在其基本形式中，差分放大器存在不穩定性和噪聲問題，但可以添加額外的組件來降低整體閉環增益。