運算放大器的理想特性/引腳配置/增益類型/主要應(yīng)用

運算放大器（OPerational AMPlifier）是模擬電子電路的基本組成部分。

它們是具有直流放大器所有特性的線性器件?？梢栽谶\算放大器上使用外部電阻器或電容器，有許多不同的方法可以使它們成為不同形式的放大器，例如反相放大器、同相放大器、電壓跟隨器、比較器、差分放大器、求和放大器、積分器等。

運算放大器可以是單個，雙個、四運算等，它們具有出色的性能，輸入電流和電壓非常低。理想的運算放大器除了其他端子外，還具有三個重要的端子。輸入端子為反相輸入和同相輸入。第三個端子是可以吸收和提供電流和電壓的輸出。輸出信號是放大器增益乘以輸入信號的值。

運算放大器的5個理想特性

1、開環(huán)增益

開環(huán)增益是沒有正反饋或負(fù)反饋的運算放大器的增益。理想的運算放大器應(yīng)具有無限的開環(huán)增益，但通常在20，000到2， 00000之間。

2、輸入阻抗

它是輸入電壓與輸入電流的比值，它應(yīng)該是無限的，沒有從電源到輸入的任何電流泄漏。但是在大多數(shù)運算放大器中都會有一些皮安電流泄漏。

3、輸出阻抗

理想的運算放大器應(yīng)具有零輸出阻抗，且沒有任何內(nèi)阻。這樣它就可以為連接到輸出的負(fù)載提供全電流。

4、帶寬

理想的運算放大器應(yīng)具有無限的頻率響應(yīng)，以便它可以將任何頻率從直流信號放大到最高交流頻率，但大多數(shù)運算放大器的帶寬有限。

5、偏移

當(dāng)輸入之間的電壓差為零時，運算放大器的輸出應(yīng)為零。但在大多數(shù)運算放大器中，關(guān)閉時輸出不會為零，但會產(chǎn)生微小的電壓。

uA741運算放大器引腳配置

在典型的運算放大器中，將有8個引腳，這些分別是：

Pin1 - 偏移空（Offset Null）

Pin2 – 反相輸入INV（Inverting input INV）

Pin3 – 非反相輸入Non-INV（Non inverting input Non-INV）

Pin4 - 地 - 負(fù)電源（Ground- Negative supply）

Pin5 - 偏移空（Offset Null）

Pin6 – 輸出（Output）

Pin7 – 正電源（Positive supply）

Pin8 – 頻閃（Strobe）

運算放大器中的4種增益類型

電壓增益 - 電壓輸入和電壓輸出；

電流增益 - 電流輸入和電流輸出；

跨導(dǎo) - 電壓輸入和電流輸出；

跨阻 - 電流輸入和電壓輸出。

運算放大器的主要應(yīng)用

1、放大

運算放大器的放大輸出信號是兩個輸入信號之差。

上圖是運算放大器的簡單連接。如果兩個輸入端都提供相同的電壓，則運算放大器將獲取兩個電壓之間的差值，它將為0。運算放大器將其乘以增益1，000，000，因此輸出電壓為0。當(dāng)2伏電壓為給一個輸入和另一個輸入1伏，然后運算放大器將取其差異并乘以增益。即1伏x 1，000，000。但是這個增益非常高，所以為了降低增益，從輸出到輸入的反饋通常是通過一個電阻來完成的。

反相放大器：

上圖顯示的電路是一個反相放大器，其非反相輸入接地。兩個電阻器R1和R2以這樣的方式連接在電路中，即R1饋送輸入信號，而R2將輸出返回到反相輸入。在這里，當(dāng)輸入信號為正時，輸出將為負(fù)，反之亦然。輸出相對于輸入的電壓變化取決于電阻器R1和R2的比率。R1選為1K，R2選為10K。如果輸入接收到1伏，則將有1毫安電流通過R1，輸出必須變?yōu)?0

伏，以便通過R2提供1毫安電流并保持反相輸入端的零電壓。因此電壓增益為R2/R1，即10K/1K=10。

同相放大器：

上面顯示的電路是一個非反相放大器，此處非反相輸入接收信號，而反相輸入連接在R2和R1之間。當(dāng)輸入信號正或負(fù)移動時，輸出將同相并保持反相輸入端的電壓與同相輸入端的電壓相同。在這種情況下，電壓增益將始終高于1，因此是（1+R2/R1）。

2、電壓跟隨器

上面的電路是一個電壓跟隨器。在這里它提供了高輸入阻抗，低輸出阻抗。當(dāng)輸入電壓變化時，輸出和反相輸入將同樣變化。

3、比較器

運算放大器將一個輸入端施加的電壓與另一個輸入端施加的電壓進行比較，電壓之間的任何差異（如果很小）都會使運算放大器進入飽和狀態(tài)。當(dāng)提供給兩個輸入的電壓具有相同的幅度和相同的極性時，運算放大器的輸出為0伏。

比較器產(chǎn)生有限的輸出電壓，可以輕松與數(shù)字邏輯接口，即使需要驗證兼容性。