資料結構
網路
關係資料庫管理系統 (RDBMS)
作業系統
Java
MS Excel
iOS
HTML
CSS
Android
Python
C語言程式設計
C++
C#
MongoDB
MySQL
Javascript
PHP
物理學
化學
生物學
數學
英語
經濟學
心理學
社會學
服裝學
法學運算放大器-基本概念和應用
**運算放大器**（也稱為**Op-Amp**）是一種多端直流耦合高增益放大器，它由一個或多個差分放大器、一個限幅電晶體和一個輸出級組成。
運算放大器是一種通用的器件，可用於放大直流和交流訊號，主要用於執行加法、減法、乘法等數學運算。
運算放大器框圖
**輸入級** - 輸入級是雙輸入、平衡輸出差分放大器。該級提供大部分電壓增益，並引入運算放大器的輸入電阻。
**中間級** - 該級是雙輸入、非平衡輸出差分放大器，由第一級的輸出驅動。
**電平轉換級** - 由於採用直流耦合，因此中間級的輸出端的直流電壓高於地電位。因此，在中間級之後使用電平轉換電晶體電路將中間級輸出端的直流電平相對於地向下移動到零伏。
**輸出級** - 輸出級是一個推輓式互補放大器。輸出級提高輸出電壓。輸出級還提供低輸出電阻。
運算放大器示意圖
運算放大器具有三個主要端子：兩個高輸入阻抗輸入端和一個低阻抗輸出端。非反相輸入端用正號表示，反相輸入端用負號表示。除了輸入輸出端外，還有兩個運算放大器電源端子，用(+VCC)和(-VCC)表示。
運算放大器的工作原理
開環操作
在開環操作中，放大器電路中沒有反饋。因此，如果在反相端和非反相端施加兩個訊號，則運算放大器會放大這兩個施加訊號的差值。這兩個輸入訊號的差值稱為差分輸入電壓。
運算放大器的輸出由下式給出：
$$\mathrm{V_{out}=A_{open\:loop}(V_{1}-V_{2})}$$
其中：
$$\mathrm{V_{out}=輸出電壓}$$
$$\mathrm{A_{open\:loop}=運算放大器的開環增益}$$
$$\mathrm{V_{1}=非反相端電壓}$$
$$\mathrm{V_{2}=反相端電壓}$$
$$\mathrm{(V_{1}-V_{2})=差分輸入電壓}$$
只有當差分輸入電壓非零（即V1和V2不相等）時，運算放大器的輸出才非零。運算放大器的開環增益(A)非常高。因此，開環運算放大器可以將小的差分輸入訊號放大到較高的值。運算放大器可以將輸入訊號放大到非常高的值，但不能超過運算放大器的電源電壓。
閉環操作
當運算放大器提供反饋訊號時，稱為閉環運算放大器。反饋路徑將輸出訊號反饋到輸入端。
閉環操作的輸出方程由下式給出：
$$\mathrm{V_{out}=A_{close\:loop}(V_{1}-V_{2})}$$
當反饋連線到非反相端時，反饋稱為正反饋。正反饋用於振盪器應用。
當反饋連線到反相端時，則稱為負反饋。負反饋用於放大應用。
理想運算放大器的特性
理想運算放大器將表現出以下電氣特性：
無限電壓增益 (A)。
無限輸入電阻 (Ri)，以便任何訊號源都可以驅動它。
零輸出電阻 (Ro)，以便輸出可以驅動無限數量的其他裝置。
無限頻寬，以便可以放大任何頻率（從 0 到 ∞ Hz）的訊號。
無限共模抑制比 (CMRR = ∞)，因此輸出共模噪聲電壓為零。
無限轉換速率，以便輸出電壓隨輸入電壓的變化而同時變化。
運算放大器的等效電路
運算放大器的優點
整合運算放大器具有以下優點：
- 高可靠性
- 體積小，價格便宜
- 功耗低
運算放大器的應用
運算放大器最常用於以下應用：
- 電壓跟隨器
- 反相放大器
- 同相放大器
**運算放大器的其他常用應用包括：** 加法器、電流電壓轉換器、電壓電流轉換器、差分放大器、積分器和微分器、儀表放大器、對數放大器、指數放大器、精密二極體、半波整流器和全波整流器等。
19K+ 瀏覽量
