运算放大器的基本原理

序言：运算放大器，简称运放，是常用的高精度微小信号放大器件，它有很多令人称奇的使用方法。典型的运放具有一个同相输入端，一个反相输入端，两个直流电源引脚(正极和负极)，一个输出端和附加的调零引脚。在实际电路图中，电源的正负极和附加的调零引脚经常被省略。

初看运放并不能给人留下很深的印象——当输入端电压稍微有所不同，输出端就会从一个输出最大值转换到另一个最大值。就此而言，它的应用范围确实很窄。但是引入负反馈后，运放成为非常有用的器件。

典型运放放大器

就运算放大器本身而言，其工作原理是很简单的。若反相端的电压V-比同相端的电压V+高，输出端的电压将趋于负电源电压-Vs。反之，若V+ > V-，输出电压将趋于正电源电压+Vs，即：只要两个输入端电压有微小的不同，运放便会有最大输出电压。

同/反相输出波形

当把输出端的信号反馈到反相输入端(这就是负反馈)，运放的放大倍数就可以得到控制——防止运放输出饱和。

例：将一个反馈电阻

连接在输出端和反相输入端之间，如下图，输出端输出的信号电压取决于反馈电阻的大小： 

输出的负极线信号是反馈信号连接到放大器的反相输入端——反相的结果。由上式可知，调整反馈电阻 

的大小，就可以调整输出信号的幅值大小，即调整放大倍数。 

扩展：在负反馈回路中增加其它器件，放大器还可以实现其它大量有趣的功能。如：电压调节电路、电流-电压变换器、电压-电流变换器、振荡电路、运算电路(加/减/乘/除/积分器等)、波形发送器、滤波器、整流器、峰值检波器和采样保持电路等。

运算放大器的内电路主要由：若干个三极管、电阻和电容组成的集成电路。下图为一块通用廉价的双极性运算放大器原理图。

运算放大器由三个最基本的部分构成：高输入阻抗差动放大器、带有电平变换()的高增益电压放大器和低输出阻抗放大器。实际运用中，运算放大器的实际结构要复杂得多，但这不影响对输入输出特性的理解。这就是说，我们在实际运用过程中没必要去了解运算放大器电路内部工作过程，只要记住一些与输入、输出有关的规律即可。这看起来好像是在回避难点，但却很有效!