运算放大器的原理 运算放大器本身具有哪些特点？

运算放大器，是直流耦合的高增益电子电压放大器具有差分输入和输出。在这种配置中，运算放大器产生的输出电势(相对于电路接地)通常比其输入端子之间的电势差大100,000倍。运算放大器起源于模拟计算机，在模拟计算机中，它们被用于在许多线性，非线性和频率相关的电路中执行数学运算。

运算放大器在模拟电路中的普及是由于其多功能性。通过使用负反馈，运算放大器电路的特性，其增益、输入和输出阻抗、带宽等由外部组件确定，并且几乎不依赖于运算放大器本身的温度系数或工程公差。

运算放大器是当今使用最广泛的电子设备之一，广泛用于消费类，工业和科学设备中。中等产量时，许多标准IC运算放大器的成本仅为几美分。但是，一些具有特殊性能规格的集成或混合运算放大器的小批量价格可能超过100 美元。[运算放大器可以封装为组件，也可以用作更复杂的集成电路的元件。

运算放大器是当今使用最广泛的电子设备之一，广泛用于消费类，工业和科学设备中。中等产量时，许多标准IC运算放大器的成本仅为几美分。但是，一些具有特殊性能规格的集成或混合运算放大器的小批量价格可能超过100 美元。[运算放大器可以封装为组件，也可以用作更复杂的集成电路的元件。

运算放大器简称“运放”是具有很高放大倍数的电路单元。内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力;中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。

运算放大器的原理是通过放大输入信号，使其达到所需的输出电平，从而实现信号的放大。运算放大器通过改变其内部电路的参数，可以实现对输入信号的放大、增益控制、频率响应控制等功能。

运算放大器是一种基本的电子元件，具有以下特点：

高增益：运算放大器的主要功能是放大电压信号，具有高增益特性，通常达到几千到几十万倍的放大倍数。

输入阻抗高：运算放大器的输入电阻非常高，因此对于输入电路来说，不会对被测电路产生负载效应。

输出阻抗低：运算放大器的输出电阻非常低，可以承担大电流输出，同时还能够保持较为稳定的电压输出。

线性增益：运算放大器在额定工作范围内，具有非常好的线性增益特性。

可控制的增益：通过外部电路可以实现对运算放大器增益的调节，从而满足不同的应用需求。

可编程性：某些运算放大器可以根据需要进行编程，使其具有更多的功能和灵活性。

低偏置电流：运算放大器的输入端偏置电流非常低，这使得它们适用于测量高电阻电路中的小电流和小信号。

宽频带：运算放大器具有较宽的频带，可以应用于高频信号的放大。

双电源供电：运算放大器需要双电源供电(正电源和负电源)，可以适用于各种电源供电条件下的应用。

运算放大器可以用于实现模拟信号的加减乘除等运算，从而实现信号的放大、滤波、增益控制等功能。运算放大器可以用于模拟信号的处理，如模拟信号的放大、滤波、增益控制等，也可以用于数字信号的处理，如数字信号的放大、滤波、增益控制等。

运算放大器(OperaTIonal Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(DifferenTIal-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。

一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。

最基本的运算放大器

如图所示，其中标有“+”号 的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端)，另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端，如果先后分别从这两个输入端输入同样的信 号，则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号：输出端输出的信号与同相输人端的信号同相，而与反相输入端的信号反相。

运算放大器有一些特性，灵活应用这些特性可以获得很多独特的用途，总的来说，这些特性可以综合为两条：

1、运算放大器的放大倍数为无穷大。

2、运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零。

运算放大器的分类

按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。

1.通用型运算放大器

通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。例μA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2.高阻型运算放大器

这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

3.低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。

4.高速型运算放大器

在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、μA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。

5.低功耗型运算放大器

由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250μA。目前有的产品功耗已达μW级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。

6.高压大功率型运算放大器

运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V,μA791集成运放的输出电流可达1A。

7.可编程控制运算放大器

在仪器仪表得使用过程中都会涉及到量程得问题.为了得到固定电压得输出,就必须改变运算放大器得放大倍数.例如:有一运算放大器得放大倍数为10倍,输入信号为1mv时,输出电压为10mv,当输入电压为0.1mv时,输出就只有1mv,为了得到10mv就必须改变放大倍数为100.程控运放就是为了解决这一问题而产生得.例如PGA103A,通过控制1,2脚的电平来改变放大的倍数.