运算放大器(Operational Amplifier)是一种广泛应用于模拟电路和数字电路中的基本电子元件。它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗和大的线性范围等特点。根据其工作原理可将其分为理想运算放大器和实际运算放大器两种类型,但后者更符合实际工作情况。
理想运算放大器模型中,增益A=无限大,输入阻抗Ri=无限大,输出阻抗Ro=0,这样可以将它看做是一个差动电压放大器。实际运算放大器的差动电压放大倍数可能很大,但不会是无限大,同时在实际使用中其输入阻抗和输出阻抗也无法达到无限大或为0。
运算放大器由于具有高增益,可以在反馈电路中起到很好的放大作用。反相放大电路是一种常见的运算放大器应用,其基本电路原理如下:输入信号通过输入电阻R1进入放大器的负输入端,同时放大器的正输入端接地。输出信号通过输出电阻R2反馈到放大器负输入端,从而形成了一个反馈回路。我们可以通过调节R1和R2的比例来控制放大倍数,当R1=R2时,放大器的放大倍数为-1。
与反相放大电路相反,非反相放大电路是将输入信号接至非反相端口,将反相端口接入反馈电路的一种放大器电路。其优点在于输出与输入信号同相,适用于需要大幅度放大信号同时保留相位的系统。其基本电路中,输入信号通过输入电阻R1进入放大器的正输入端,输出信号通过输出电阻R2反馈到放大器的反输入端口,从而形成了一个负反馈回路。在一般情况下,如果R1=R2,则电路放大倍数为2。
运算放大器的积分电路是通过将电容和电阻结合,来实现对输入信号积分的电路。其基本电路由电阻R和电容C串联连接,输入信号通过电容C进入积分电路,在电容两端形成的电压与电阻的电势分配关系下被积分,通过反馈回路形成一种积分作用。积分电路可以将输入信号进行积分处理,得到输出信号,其输出信号可以看做是输入信号在时间上的积分。积分电路在电路设计中有着广泛的应用,比如用作信号发生器、滤波器、振荡器等等。