運算放大器基礎
運算放大器，也稱為運放，是一種積體電路，可用於執行各種線性、非線性以及數學運算。運放是一種**直接耦合高增益放大器**。您可以使用AC和DC訊號來操作運放。本章討論運放的特性和型別。
運算放大器的構造
運放由差分放大器、電平轉換器和輸出級組成。差分放大器位於運放的輸入級，因此運放具有**兩個輸入端**。其中一個端子稱為**反相輸入端**，另一個稱為**同相輸入端**。端子的命名基於其各自輸入和輸出之間的相位關係。
運算放大器的特性
運算放大器的重要特性或引數如下：
- 開環電壓增益
- 輸出失調電壓
- 共模抑制比
- 壓擺率
本節將詳細討論如下所示的這些特性：
開環電壓增益
運放的開環電壓增益是在沒有任何反饋路徑的情況下其差分增益。
在數學上，運放的開環電壓增益表示為：
$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$
輸出失調電壓
當運放的差分輸入電壓為零時，運放輸出端存在的電壓稱為**輸出失調電壓**。
共模抑制比
運放的共模抑制比（**CMRR**）定義為閉環差分增益$A_{d}$與共模增益$A_{c}$的比值。
在數學上，CMRR可以表示為：
$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$
請注意，運放的共模增益$A_{c}$是共模輸出電壓與共模輸入電壓之比。
壓擺率
運放的壓擺率定義為由於階躍輸入電壓而導致的輸出電壓變化的最大速率。
在數學上，壓擺率 (SR) 可以表示為：
$$SR=Maximum\:of\:\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$
其中，$V_{0}$是輸出電壓。通常，壓擺率以$V/\mu\:Sec$或$V/m\:Sec$為單位測量。
運算放大器的型別
運放用一個具有兩個輸入和一個輸出的三角形符號表示。
運放分為兩種型別：**理想運放**和**實際運放**。
下面將詳細討論它們：
理想運放
理想運放只存在於理論中，實際上並不存在。理想運放的**等效電路**如下所示：
**理想運放**具有以下特性：
輸入阻抗$Z_{i}=\infty\Omega$
輸出阻抗$Z_{0}=0\Omega$
開環電壓增益$A_{v}=\infty$
如果（差分）輸入電壓$V_{i}=0V$，則輸出電壓將為$V_{0}=0V$
頻寬為**無窮大**。這意味著理想運放將放大任何頻率的訊號而不會衰減。
共模抑制比**（CMRR）**為**無窮大**。
壓擺率**（SR）**為**無窮大**。這意味著理想運放將立即響應輸入階躍電壓而產生輸出變化。
實際運放
實際上，運放並非理想的，由於製造過程中的一些缺陷，它們偏離了理想特性。實際運放的**等效電路**如下所示：
**實際運放**具有以下特性：
輸入阻抗$Z_{i}$約為**兆歐級**。
輸出阻抗$Z_{0}$約為**幾歐姆**。
開環電壓增益$A_{v}$將**很高**。
選擇實際運放時，應檢查其是否滿足以下條件：
輸入阻抗$Z_{i}$應儘可能高。
輸出阻抗$Z_{0}$應儘可能低。
開環電壓增益$A_{v}$應儘可能高。
輸出失調電壓應儘可能低。
工作頻寬應儘可能高。
CMRR應儘可能高。
壓擺率應儘可能高。
**注意**——IC 741運放是最流行和最實用的運放。