运算放大器

运算放大器，是直流耦合的高增益电子电压放大器具有差分输入和输出。在这种配置中，运算放大器产生的输出电势（相对于电路接地）通常比其输入端子之间的电势差大100,000倍。运算放大器起源于模拟计算机，在模拟计算机中，它们被用于在许多线性，非线性和频率相关的电路中执行数xxx算。

运算放大器在模拟电路中的普及是由于其多功能性。通过使用负反馈，运算放大器电路的特性，其增益、输入和输出阻抗、带宽等由外部组件确定，并且几乎不依赖于运算放大器本身的温度系数或工程公差。

运算放大器是当今使用最广泛的电子设备之一，广泛用于消费类，工业和科学设备中。中等产量时，许多标准IC运算放大器的成本仅为几美分。但是，一些具有特殊性能规格的集成或混合运算放大器的小批量价格可能超过100 美元。^[运算放大器可以封装为组件，也可以用作更复杂的集成电路的元件。

运算放大器是一种差分放大器。其他类型的差分放大器包括全差分放大器（类似于运算放大器，但具有两个输出），仪表放大器（通常由三个运算放大器构建），隔离放大器（类似于仪表放大器，但具有通用公差模式电压会破坏普通的运算放大器）和负反馈放大器（通常由一个或多个运算放大器和电阻反馈网络构成）。

理想的运算放大器通常被认为具有以下特征：

• 无限开环增益 G = v _out / v _in
• 输入阻抗 R _in无限大，因此输入电流为零
• 零输入失调电压
• 无限的输出电压范围
• 具有零相移和无限压摆率的无限带宽
• 零输出阻抗 R _out
• 零噪音
• 无限共模抑制比（CMRR）
• 无限电源抑制比。

这些理想可以用两个“黄金法则”来概括：

1. 在闭环中，输出尝试执行使输入之间的电压差为零所需的任何操作。
2. 输入不消耗电流。

运算放大器可以按其结构进行分类：

• 离散的（由单个晶体管或电子管/阀构建）
• IC（在制造集成电路） -最常见的
• 混合型

IC运算放大器的分类方法很多，包括：

• 工业或商业级（例如：LM301是LM101的商业级版本，LM201是工业版）。这可以定义工作温度范围以及其他环境或质量因素。
• 按包装类型分类也可能会影响环境耐用性以及制造选项；DIP和其他通孔封装正趋于被表面安装器件取代。
• 通过内部补偿进行分类：在某些负反馈电路中，运算放大器可能会遭受高频不稳定性的影响，除非使用较小的补偿电容器来改变相位和频率响应。带有内置电容器的运算放大器被称为“ 补偿 ”，并允许高于某些指定闭环增益的电路在没有外部电容器的情况下稳定运行。特别是，即使闭环增益为1仍稳定的运算放大器称为“单位增益补偿”。
• 提供许多商用运算放大器IC的单，双和四版本，这意味着在同一封装中包含1个，2个或4个运算放大器。
• 轨到轨输入（和/或输出）运算放大器可以在非常靠近电源轨的输入（和/或输出）信号下工作。
• CMOS运算放大器（例如CA3140E）具有极高的输入电阻，高于JFET输入运算放大器，而JFET输入运算放大器通常高于双极性输入运算放大器。
• 运算放大器的其他种类包括可编程运算放大器（这意味着静态电流、带宽等可以通过外部电阻器进行调节）。
• 制造商通常会根据目的将其运算放大器制成表格，例如低噪声前置放大器、宽带放大器等。