什么是運(yùn)算放大器？
運(yùn)算放大器（Operational Amplifier，簡稱“運(yùn)放”）是一種具有極高放大倍數(shù)的電路單元，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它的核心特性是，其輸出信號(hào)可以是輸入信號(hào)經(jīng)過加、減、微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算后的結(jié)果。由于早期主要被應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此得名“運(yùn)算放大器”。
運(yùn)算放大器是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器，其電路結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)輸入端（反相輸入端和同相輸入端）和一個(gè)輸出端。當(dāng)在反相輸入端和公共端之間施加電壓時(shí)，如果電壓的實(shí)際方向從反相輸入端高于公共端，那么輸出電壓的方向則自公共端指向輸出端，即兩者的方向正好相反。
運(yùn)放可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運(yùn)放是以單芯片的形式存在。運(yùn)放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中，如作為電壓跟隨器使用，或用于直流電壓的驅(qū)動(dòng)或增益等。
運(yùn)算放大器的工作原理
下圖中的電路顯示了運(yùn)算放大器 U1 的符號(hào)以及運(yùn)算放大器內(nèi)部的簡化原理圖。運(yùn)算放大器具有正極和負(fù)極電源連接。這提供了來自電源的電力來操作該設(shè)備。
根據(jù)應(yīng)用情況，可以使用單電源或分離電源。運(yùn)放有三個(gè)信號(hào)端，一個(gè)正信號(hào)輸入端，一個(gè)負(fù)信號(hào)輸入端，以及運(yùn)放信號(hào)輸出端。運(yùn)算放大器由晶體管(Q1、Q2) 組成的差分輸入級(jí)、電平移位器級(jí) Q3 和輸出級(jí) (Q4、Q5) 組成。
當(dāng)正電壓施加到 + 輸入（即 Q1 基極）和 – 輸入接地時(shí)，Q3 將被激活以更好地理解這一點(diǎn)）。這允許電流從 Q3 的發(fā)射極流向集電極端子。結(jié)果，R3 和 R4 上將產(chǎn)生正電壓。該電壓激活 Q4，輸出將呈現(xiàn) +V 電壓電平。
另一方面，當(dāng)正電壓施加到接地的 – 輸入和 + 輸入時(shí)。 Q3 將不會(huì)被激活，因此 Q4 將處于截止?fàn)顟B(tài)，但 Q5 將導(dǎo)通，因?yàn)樗?PNP 晶體管，并且其基極的低邏輯會(huì)激活它們。現(xiàn)在，輸出引腳將呈現(xiàn)低狀態(tài)，Q5 提供通過其發(fā)射極到集電極端子的電流吸收路徑。
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