通常不管你是畫PCB,還是運用單片機做硬件控制,，都會要了解運算放大器,。下面我將解釋一個通用電壓反饋運算放大器的基本操作，并請您參閱其他內(nèi)容以了解更多信息,。

    圖1描述了運算放大器的標準示意圖符號。有兩個輸入端(IN+, IN-),、一個輸出端(OUT)和兩個電源端(V+, V-),。這些端的名稱可能因制造商而異，甚至單個制造商也可能使用不同的名稱,，但它們?nèi)匀皇窍嗤奈鍌€端,。

    例如，您可能會看到Vcc或Vdd而不是V+,。又或者,，您可能會看到Vee或Vss而不是V-。電源端子的其他標簽會有所不同,，因為它們指的是器件內(nèi)部的晶體管類型,。例如，當在運算放大器內(nèi)部使用雙極結(jié)型晶體管(BJT)時,，電源對應(yīng)于BJT的集電極和發(fā)射極：Vcc和Vee,。在運算放大器內(nèi)部使用場效應(yīng)晶體管(FET)時，電源標簽與FET的漏極和源極相對應(yīng)：Vdd和Vss,。如今,，許多運算放大器同時包含BJT和FET，因此V+和V-是常見的標簽,，與器件內(nèi)部的晶體管無關(guān),。簡言之，不要太在意引腳標簽,，只要理解它們的作用即可,。

    圖1：通用型運算放大器示意圖符號

    等式1表示運算放大器的傳遞函數(shù)：

    在等式1中，AOL被稱為“開環(huán)增益”,。在現(xiàn)代運算放大器中,，它通常是一個非常大的值(120 dB或1,000,000 V/V)。例如,，如果IN+和IN-之間的電壓差僅為1mV,，運算放大器將嘗試輸出1000V!在這種配置中，運算放大器不在線性區(qū)域內(nèi)工作,，因為輸出不能使輸入彼此相等(記住,，理想情況下In+等于In-),。因此，運算放大器需要一種方法來控制開環(huán)增益,，即通過負反饋來實現(xiàn),。

    圖2描述了作為反饋控制系統(tǒng)一部分的運算放大器。您會注意到輸出OUT通過一個標記為?的塊反饋到負輸入IN-,。?被稱為反饋因子,，通常使用電阻來降低輸出電壓。

    圖2：負反饋運算放大器

    圖3比較了開環(huán)運算放大器和負反饋運算放大器,。這些TINA-TI?軟件仿真電路采用的運放是近乎理想的運放,，加了電源來限制輸出電壓。注意,，對于左側(cè)的開環(huán)配置,，輸出幾乎等于正電源(V+)。這是因為輸入引腳之間有一個很小的差異(100mV),。這種小電壓被開環(huán)增益放大,，開環(huán)增益會強制輸出到其中一個電源電壓。在圖3右側(cè)的負反饋或閉環(huán)電路中,，運算放大器輸出上的分壓器需要200 mV的輸出電壓,，以便使反相和同相輸入相等。

    圖3：開環(huán)(左)與負反饋(右)

    輸入電壓的放大稱為增益,。它是反饋回路中電阻值的函數(shù),。等式2描述了圖3中右邊電路的增益方程，這就是所謂的同相放大器,。您將看到計算出的輸出電壓與仿真相符。如果您想要了解有關(guān)此電路(以及其他常見的運算放大器電路,，如緩沖器,、同相放大器和差分放大器)的更多信息，您可以下載電子書“模擬工程師電路指南：放大器”,?！?/p>

    運算放大器的輸出受到電源電壓的限制。圖4是圖3中同相放大器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系圖,。注意當輸出接近正負電源時,，輸出由于飽和受限。

    圖4：同相放大器電路的輸出與輸入電壓

    由于這個限制,，在圖5中可以看到,，隨著輸出接近電源，輸入引腳之間的電壓差Vdiff增加,。只有當輸入幾乎相等時,，運算放大器才在線性區(qū)域工作,。

    圖5：同相放大器電路的Vdiff和IN+

    為了更深入地了解運算放大器，請查看我們的模擬課程TI高精度實驗室,。本課程將深入探討運算放大器,，并討論輸入失調(diào)電壓(Vos)、輸入偏置電流(IB)和輸入/輸出限制等基本非理想因素,。還有一些高級主題講座,，如運算放大器帶寬(BW)、壓擺率(SR),、噪聲,、共模抑制比(CMRR)、電源抑制比(PSRR)和穩(wěn)定性,。除了講座之外,，有些主題還包括動手實驗。為了進行這些實驗,，您需要相應(yīng)的運算放大器評估模塊,。