摘要：运算放大器是什么呢，运算放大器就是个东西，能放大信号，还能做数学运算，真的，它就像一个黑盒子，输入信号进去，输出信号就变大了，或者做了加减乘除，这，就是运算放大器，也叫 OPA， 所有人都觉得它以后不得了。

运算放大器：那些年我们一起算过的电压

运算放大器是什么呢，运算放大器就是个东西，能放大信号，还能做数学运算，真的，它就像一个黑盒子，输入信号进去，输出信号就变大了，或者做了加减乘除，这，就是运算放大器，也叫 OPA， 所有人都觉得它以后不得了。

OPA 有个电路符号，就是个三角形，带着几个箭头，一个指进去，两个指出来，看着挺唬人的，但其实也没啥，记住这个形状就行了，考试要考的， OPA 理想情况下，输入阻抗是无穷大，输出阻抗是零，无穷大，就是说它几乎不从信号源取电流，零，就是说它可以随便输出电流，理论上是这样，实际肯定有偏差。

OPA 有两个工作区域，一个是线性区，一个是不能算线性区，线性区，就是指输入和输出成比例，可以用“虚短”和“虚断”来分析，这两个概念很重要，特别重要，不能算线性区，OPA 就不是放大器了，它变成比较器，比较两个电压的大小，然后输出高电平或者低电平，就这么简单，可是那种环境下，谁能受得了啊。

“虚短”和“虚断”，OPA 工作在线性区，才能用这两个概念，虚短，就是说 OPA 的同相输入端和反相输入端，可以看作短路,，电压一样，就好像它们之间连了一根线，但其实没有，很神奇吧，虚断，就是说 OPA 的输入阻抗很大，电流很小，小到可以忽略不计，就好像断路一样，但其实也没有，更神奇了吧。

说完这两个，我们来看看 OPA 有什么用，OPA 可以做各种各样的电路，先说同相比例放大器，输入信号从同相端进去，输出信号就被放大了，放大倍数是 1 加上电阻的比值，VOUT 等于 V+ 乘以（1 加上 R1 除以 R2），R1 和 R2 是电阻，这个公式要记住，考试也考，大家都在想，这到底是怎么一回事，是不是很难理解。

再说电压跟随器，这个更简单，就是同相比例放大器的特殊情况，R2 变得无穷大，这样输出电压就等于输入电压，VOUT 等于 VIN，那有什么用呢，它可以用来隔离信号，防止信号被干扰，或者驱动能力不够强，所有人都开始觉得这件事非常有趣，有点意思了。

接下来是反相比例放大器，输入信号从反相端进去，输出信号就被放大了，但是相位反了，VOUT 等于负的 VIN 乘以（R2 除以 R1），注意 GND 端要接正电源，因为，这样才能保证 OPA 正常工作，输出信号是反相的，就是说如果输入是正的，输出就是负的，很多人开始研究，这样做有什么深层含义，想着想着，结果发现好像也没啥深层含义。

然后是加法器，加法器可以把几个输入信号加起来，然后输出一个信号，基于虚短、虚断，还要结合节点电流守恒定律，这个有点复杂，推导过程是（VS1 减 0）除以 R1 加上（VS2 减 0）除以 R2 等于（0 减 UO）除以 RF，VS1 和 VS2 是输入电压，UO 是输出电压，R1，R2 和 RF 是电阻，，晕了没，如果电阻都相等，那输出就是输入的负和，想要正和，再加一个反相器就行了，可是在那种环境下，谁能记住这些复杂的公式啊。

减法器，减法器可以把两个输入信号相减，也得用到虚短、虚断，V+ 等于 V- ，也就是说（V2 减 V3）乘以（R3 除以 R2 加上 R3）等于（V1 减 VO）乘以（R1 除以 R1 加上 R4），这个公式更复杂，如果 R1 等于 R4，R2 等于 R3，那 VOUT 就等于 V2 减 V1，就是这么算的，算得头都大了。

最后是积分电路，积分电路利用电容的特性，对输入信号进行积分运算，基于能量守恒和电容电流公式，可以计算输出电压，积分电路可以实现波形变换，比如把方波变成三角波，方波积分一下，就变成三角波了，听起来很神奇，很多人看完这个故事，都会去想，这到底是怎么做到的。

这个东西，就是运算放大器，一个可以放大信号，还能做数学运算的黑盒子，用了“虚短”和“虚断”两个概念，就能分析各种各样的电路，同相比例放大器，电压跟随器，反相比例放大器，加法器，减法器，积分电路，这些都是 OPA 的应用，虽然有些复杂，但是只要记住公式，就能算出结果，希望大家看完这篇文章，能对运算放大器有个大概的了解，记住，考试要考的。

来源：电子小课堂一点号