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，但它們仍然是相同的五個端。

    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部的晶體管類型。例如，當在運算放大器內部使用雙極結型晶體管(BJT)時，電源對應于BJT的集電極和發(fā)射極：Vcc和Vee。在運算放大器內部使用場效應晶體管(FET)時，電源標簽與FET的漏極和源極相對應：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，與器件內部的晶體管無關。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”。”

    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，您需要相應的運算放大器評估模塊。