许多教科书和参考指南将运算放大器定义为专用集成电路(ic ),可以执行各种功能或操作，如放大、加法和减法。虽然我同意这个定义，但是我们还是需要注意芯片输入引脚的电压。
当输入电压相等时，运算放大器通常工作在线性范围内，正是在线性范围内，运算放大器精确地执行上述功能。但运算放大器只能改变一个条件使输入电压相等，即输出电压相等。因此，运算放大器的输出通常以某种方式连接到输入，这种方式通常称为电压反馈。
在这篇文章中，我将解释一个通用电压反馈运算放大器的基本操作，更多信息请参考其他内容。
运算放大器设计
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图1描述了运算放大器的标准原理图符号。有两个输入端子(in，IN-)、一个输出端子(out)和两个电源端子(V，V-)。这些终端的名称可能会因厂商而异，甚至单个厂商可能会使用不同的名称，但仍然是相同的五种终端。
例如，您可能会看到Vcc或Vdd而不是V，或者，您可能会看到Vee或Vss而不是V-。电源端子的其他标签会有所不同，因为它们指的是器件内部的晶体管类型。比如运算放大器内部使用双极结型晶体管(BJT)时，电源对应BJT的集电极和发射极：Vcc和Vee。在运算放大器中使用场效应晶体管(FET)时，功率标签对应FET的漏极和源极：Vdd和Vss。现在很多运算放大器同时含有BJT和FET，所以V和V-是常见的标签，与器件内部的晶体管无关。简而言之，唐不要太在意pin标签，了解它们的功能就行了。
图1:通用运算放大器的原理图符号
等式1表示运算放大器的传递函数：
(1)
在等式1中，AOL被称为开环增益"。在现代运算放大器中，它通常是一个非常大的值(120 dB或1，000，000 V/V)。举个例子，如果IN和IN-之间的电压差只有1mV，那么运算放大器会尝试输出1000V！在这种配置中，运算放大器不在线性区域工作，因为输出无法使输入彼此相等(记住，理想情况下In等于In-)。因此，运算放大器需要一种控制开环增益的方法，即通过负反馈。
图2描述了作为反馈控制系统一部分的运算放大器。您会注意到，输出out通过一个标记为的模块反馈到负输入IN。电阻被称为反馈系数，通常用于降低输出电压。
图2:负反馈运算放大器
图3比较了开环运算放大器和负反馈运算放大器。这些TINA-TI软件仿真电路中使用的运算放大器几乎是理想的，增加电源是为了限制输出电压。请注意，对于左侧的开环配置，输出几乎等于正电源电压(V)。这是因为输入引脚之间的差异很小(100mV)。这个小电压被开环增益放大，并被强制输出到其中一个电源电压。在图3右侧的负反馈或闭环电路中，运算放大器输出端的分压器需要200 mV的输出电压，以使反相和同相输入相等。
图3:开环(左)和负反馈(右)
输入电压的放大称为增益。它是反馈回路中电阻值的函数。等式2描述了图3中右侧电路的增益等式，即所谓的同相放大器。您会看到计算的输出电压与仿真一致。如果你想了解更多关于这个电路(以及其他常见的运算放大器电路，如缓冲器、同相放大器和差分放大器)，你可以下载电子书模拟工程师电路指南：放大器。"
(2)
运算放大器的输出受到电源电压的限制。图4是示出非反相放大器in的输出电压和输入电压之间的关系的曲线图
由于这种限制，从图5中可以看出，随着输出接近电源，输入引脚之间的电压差Vdiff增加。只有当输入几乎相等时，运算放大器才工作在线性区。
图5:同相放大器电路的Vdiff和IN
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如果喜欢DIY一些电路，可能会对通用DIY放大器电路评估模块(针对单通道运算放大器)、双通道通用DIY放大器电路评估模块(针对双通道运算放大器)或者DIP封装转换评估模块(可以配合标准模板或者电路测试板使用)感兴趣。DIY-EVMs支持不同封装的运算放大器，有很多标准的运算放大器电路，如本文所述的同相放大器、反相放大器、缓冲器和滤波器(包括Sallen-Key和多路反馈)。由于双列直插式封装(DIP)转换EVM可以将许多标准的表面贴装封装转换为DIP，以便与电路测试板一起使用，因此您可以评估放大器的任何配置。
这是运算放大器的基本原理：只有当输入引脚的电压相等时，运算放大器才是线性的。然而，为了实现这一点，运算放大器只能调节其输出电压。输出摆幅限制会导致输入电压差增大，从而导致非线性。
审计金桥
标签：放大器运算电压