1.基本原理

??運算放大器有三個端口，其中有兩個輸入端口，分別為“+”和“-”，一個輸出端口。當(dāng)輸入信號從“-”端口輸入放大器時，輸出端的輸出信號與輸入信號反相;反之，當(dāng)輸入信號從“+”端口輸入放大器時，輸出端的輸出信號與輸入信號同相;當(dāng)兩個輸入端口同時輸入信號時，運算放大器實現(xiàn)減數(shù)運算，輸出信號與較大的一方同相。所以說，運算放大器基本上可以說是一個電壓放大器。一個理想的運算放大器必須具備下列特性：無限大的 輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。基本的運算放大器如圖1所示：

  

圖1 基本運算放大器

??通常使用運算放大器時，會將其輸出端與其反相輸入端(inverting input node)連接，形成一負反饋(negative feedback)狀態(tài)。原因是運算放大器的電壓增益非常大，范圍從數(shù)百至數(shù)萬倍不等，使用負反饋方可保證電路的穩(wěn)定運作。但是這并不代表運算放大器不能連接成正回饋(positive feedback)，相反地，在很多需要產(chǎn)生震蕩訊號的系統(tǒng)中，正回饋組態(tài)的運算放大器是很常見的組成元件。

??2.開環(huán)電路

??開環(huán)回路運算放大器如圖2。當(dāng)一個理想運算放大器采用開回路的方式工作時，其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：

??Vout=(V+-V-)*Aog

  

??圖2 開環(huán)回路運算放大器

??其中Aog代表運算放大器的開環(huán)回路差動增益(open-loop differential gai)由于運算放大器的開環(huán)回路增益非常高，因此就算輸入端的差動訊號很小，仍然會讓輸出訊號「飽和」(saturation)，導(dǎo)致非線性的失真出現(xiàn)。因此運算放大器很少以開環(huán)回路出現(xiàn)在電路系統(tǒng)中，少數(shù)的例外是用運算放大器做比較器(comparator)，比較器的輸出通常為邏輯準位元的「0」與「1」。

??3.閉環(huán)負反饋

??將運算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在負反饋組態(tài)的狀況，此時通常可以將電路簡單地稱為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號進入放大器的端點，又可分為反相(inverting)放大器與非反相(non-inverting)放大器兩種。

  

??圖3 反相閉環(huán)放大器

??反相閉環(huán)放大器如圖3。假設(shè)這個閉環(huán)放大器使用理想的運算放大器，則因為其開環(huán)增益為無限大，所以運算放大器的兩輸入端為虛接地(virtual ground)，其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：

??Vout=-(Rf/Rin)*Vin

??非反相閉環(huán)放大器如圖4。假設(shè)這個閉環(huán)放大器使用理想的運算放大器，則因為其開環(huán)增益為無限大，所以運算放大器的兩輸入端電壓差幾乎為零，其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：

??Vout = ((R2/R1)+1)* Vin

  

??圖4 非反相閉環(huán)放大器

??4.閉環(huán)正回饋

??將運算放大器的正向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在正回饋的狀況，由于正回饋組態(tài)工作于一極不穩(wěn)定的狀態(tài)，多應(yīng)用于需要產(chǎn)生震蕩訊號的應(yīng)用中。