什么是运算放大器？运算放大器工作原理、类型和应用

什么是运算放大器？运算放大器是一种用于执行各种不同任务的电子元件。这些半导体器件使用两个输入和一个输出，根据电路的所需功能可以与其他运放器、电阻和电容器组合在一起。

在直流电源电路中使用较广泛的方式是放大其反相和同相输入之间的差异信号。此外，运算放大器有反相和同相两种形式。这些特性使得运算放大器成为电子电路中较有用和广泛使用的元件之一。

在本指南中，我们将解释什么是运算放大器，不同类型的运算放大器，应用及其工作原理。

运算放大器可以根据各种因素进行分类，例如：

电源配置：

• 双电源运算放大器
• 单电源运算放大器

输入和输出配置：

• 反相运算放大器
• 同相运算放大器

内部结构：

• 基于双极晶体管（BJT）的运算放大器
• 基于场效应晶体管（FET）的运算放大器
• 基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的运算放大器

运算放大器可以有不同的变化形式，具体取决于所需的任务。这些放大电路中的第一个放大电路是双电源运放器。这个放大电路有两个不同电源的输入，并放大这些电源之间的差异。

双电源放大器具有交流信号输入，正电压作为一个电源，负电压作为另一个电源。这些电源创建了输出放大电流可以交替的范围。由于有了第二个负电源，可以在放大器输出处创建一个完整的波形。

这与单电源运算放大器不同。在这个电路中，只有一个正电源，接地作为负电源。与双电源运算放大器一样，电路有交替输入。但与双电源运算放大器不同的是，输出信号不是完整的波形。

这是因为输入到运算放大器电路中的负电荷是接地，这意味着电流只能交替到低至零伏的电压。总的来说，单电源运算放大器的交替输出信号范围由于其单一电源而减小。

同相运算放大器

在其他类型的运算放大器中，还有一种运算放大器类型称为同相运算放大器。这些运算放大器因其波形特性而得名。

输出波形与输入信号具有相同的高低电平和波形，并且具有相同的速度或频率。这种输入和输出信号相位相同的情况称为输入和输出信号同相。

除了同相特性之外，同相操作运算放大器还使用电阻器作为输入方法，以产生放大输出。这种电路的放大输出被称为功放增益。

同相运算放大器的增益可以使用公式增益 = 1 + (r1/r2)来计算。电阻器的差异是同相运算放大器中产生放大的原因，因为输入电流为零。

因此，输入和输出电压保持不变，而增益量取决于电阻器的差异，但由于其电压水平，该运算放大器的增益不会小于1。

反相运算放大器

与同相运算放大器相比，反相运算放大器的输入和输出信号之间确实存在差异。在反相运算放大器中，输出信号和输入信号彼此异相。

如果反相运算放大器的输入是正的，则其输出是负的。同样，如果输入信号是负的，则输出是正的。反相运算放大器的波形也在视觉上与输入信号相反，其波峰在较高的正电压处，然后下降至较低的负电压。

此外，由于波形不同或者相位不同的特性，反相运算放大器的增益是使用不同的方程来计算的。与同相放大电路一样，反相运算放大器使用电阻器来产生输出。然而，这个输出是通过电阻反馈和输入电阻计算出来的，没有额外的输入或+1。

总而言之，运算放大器的增益等于输入电阻与输出电阻的比例，通过方程中的负号表示输出与输入信号反相。反相运算放大器的方程为AV=-R1/R2。