运算放大器

运算放大器或 op-amp 是一种增益极高的差分放大器，具有高输入阻抗和低输出阻抗。运算放大器通常用于提供电压幅度变化、振荡器、滤波电路等。运算放大器可能包含多个差分放大器级，以实现极高的电压增益。

这是一种高增益差分放大器，在输出和输入之间使用直接耦合。这适用于直流和交流操作。除了各种数学运算外，运算放大器还执行多种电子功能，例如仪表设备、信号发生器、有源滤波器等。这种多功能设备还用于许多非线性应用，例如电压比较器、模拟-数字转换器和数字-模拟转换器、对数放大器、非线性函数发生器等。

基本差分放大器

下图显示了一个基本差分放大器 −

在上图中 −

该放大器放大两个输入信号 V₁ 和 V₂ 之间的差值。

差分电压增益，

$$A_d = \frac{V_{DO}}{V_{DI}}$$

和

$$A_d = \frac{(V_{C1} - V_{C2})}{V_{DI}}$$

如下图所示，基本运算放大器由三个阶段组成 −

这是第一级，具有以下特点。

这些是运算放大器性能的一些重要特性。该级由差分放大器级组成，晶体管偏置，使其充当恒定电流源。恒定电流源大大增加了差分放大器的 CMR。

以下是差分放大器的两个输入 −

这是第二阶段，旨在获得更好的电压和电流增益。电流增益需要提供足够的电流来驱动输出级，大部分运算放大器功率都是在此产生的。此阶段由一个或多个差分放大器组成，后跟一个射极跟随器和一个直流电平移位级。电平移位电路使放大器具有两个差分输入和一个输出。

时

这是运算放大器的最后一个级，设计为具有低输出阻抗。这提供了驱动负载所需的电流。当负载变化时，从输出级吸取的电流会或多或少。因此，前一级的运行不受输出负载的影响至关重要。通过设计该级使其具有高输入阻抗和高电流增益，同时具有低输出阻抗，可以满足这一要求。

运算放大器有两个输入：非反相输入和反相输入。

上图显示了反相类型的运算放大器。施加在反相输入端的信号被放大，但输出信号与输入信号的相位差 180 度。施加在非反相输入端的信号被放大，输出信号与输入信号同相。

运算放大器可以连接到大量电路中，以提供各种操作特性。