运算放大器最新知识点新鲜出炉

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Op-amp 中文叫做 运算放大器 ，其作用顾名思义，就是 在电路中起到运算和放大信号的作用 ，原教材中对其作用的介绍并不多，而是很快的涉及到了计算问题，学生在不知其作用的情况下肯定是学起来比较晕。

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首先集成和简单电路中都涉及一个问题，就是电流信号的模拟，比如说录音录像机，桥状二极管的整流，microphone的扩音等等，声波和其它机械波的变化规律需要在电路中以电流的形式传递给不同的电器组件，并让其做出反应，比如说音响，音响的接收端就是根据声波的起伏，变频，等等从而模拟出一个对应的电流信号，这个信号会改变电流周边的磁场，进而再次还原出声波信号。

其实在实际应用中电流的变化信号很小，比如声波从100-200分贝的变化，反应给电流的话就是0.1mA 左右甚至不到，也就是说如果信号过于弱，10分贝的音量差就不足以被分辨和识别。 因此这个信号需要通过计算被放大，这就是运算大器（op-amp）的作用。

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下面对其工作原理做一个简介

如图所示，这是典型的反向放大电路，这块的技术特点是V+ 接的是地线，就是0电势点，注意V+叫non inverting voltage同相电压，V-叫inverting voltage 反向电压，而两者之间没有任何用电器，所以相对点位也为0。运算放大器的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短（虚拟短路），反向输入端输入电阻很高，（二极管的特性，单向性）虚断（虚拟断路），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只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。

流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1，流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ，又因虚拟短路V- = V+ = 0 ，固I1 = I2 ，求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

**特别注意，这里的V- 和V+跟电源的正负极无关，V-只是根据二极管的特性相对于0电位点是个反向电压，电流就必须流入R2 而不会走二极管的方向。图中的+- 15v 大家不要纠结，只是说在电路不同方向相对于0电位点的电压，因为电流流入R2 所以上端为正！！！

再说直白点儿 ，op-amp 的电路就是利用二极管的单向性来模拟一个巨大的电阻，使得电路处于虚拟断路的状态，强行把并联电路拧成串联电路，由于V+接地，所以V- 在电路中相当于反向电压，这就是虚拟断路，但R1 R2 是串联关系，又得保证电流相等，那必然电阻大的电压分的高，之前的公式中Vout = (-R2/R1)*Vi，也就是说R2/R1的比例就是电压的放大倍数，所以很小的脉冲电流也可以被轻易地探测到了。

反过来说，我们如果知道R2/R1 的比值，也可以将扩音器接入OP-AMP 中，进而一段声波流入，脉冲电流就会随声波的震动而变化，这就是所谓的声呐！在军事领域有广大的应用，多普勒雷达，潜艇声呐等等.....

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就再举一例吧

图二中Vi与V-之间构成虚拟短路，则 Vi = V-， 因为V-端为虚拟断路，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，（相对于Vout输出电压来说，R1 R2串联）。设此电流为I，由欧姆定律得： I = Vout/(R1+R2) ， Vi等于R2上的分压（注意，这就是虚拟短路Vi是输入电流，而R2直接接地） 即：Vi = I R2 由此式得Vout=Vi (R1+R2)/R2 这就是同向放大器的公式了。

我再做简单解释，这个电路的精妙就在于利用虚拟断路，将R1 在输入电路中移除，但输出电路中依然是串联，输入和输出电路的总电阻不一样，维了保证电流相等，所以电压自然在输出端要增大。 这是正向放大，正向放大适用于输出，例如增强信号，在网络通信中常见，反向放大用于探测多一些，比如接收信号时。