2025年运算放大器通俗讲解（2025年运算放大器基础知识详解）

搞不懂反相运算放大器?不要错过这一文,案例公式,几分钟搞定

反相运算放大器电路下图显示了理想反相放大器的电路图。输入通过电阻R1提供给反相输入端，非反相端接地。输出通过反馈电阻Rf反馈到反相输入端。反相运算放大器原理反相运算放大器或任何运算放大器，有两个非常重要的规则需要记住：没有电流流入输入端子。差分输入电压为零，V1 = V2 = 0（虚拟接地）。

在反相加法运算电路中，如果所有输入阻抗（RIN）的值相等，并且反馈电阻Rf也等于Rin，那么输出电压（Vout）与输入电压之和VVV3等成正比。

Vi/Ra+（Vi-Vo）Rf = 0，导出Vo = （1+Rf/Ra）*Vi 这种类型的放大器不反相，而且，对于同样的电阻，此种放大器的电压增益要比反相放大器稍微大些。

如果所有电阻器的欧姆值都相同（R1=R2=R3=R4），则电路将成为单位增益差分放大器，放大器的电压增益为1或单位。此时，输出表达式为：Vout=V2-V1。

三分钟带你搞懂运算放大器与比较器的区别

电压比较器：只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（因为比较器没有频率补偿）。被设计为高速开关，具有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。在实际应用中，比较器都需要上拉电源。性能特点 翻转速度：比较器的翻转速度快，大约在ns数量级，而运算放大器翻转速度一般为us数量级（特殊的高速运放除外）。

运算放大器：输出结构可能包含双晶体管推挽输出，以获得更好的负载驱动能力和更低的失真。比较器：输出部分可能简化为单个晶体管，着重于快速切换而非高电流驱动能力。有时需要外接上拉电阻来达到特定的输出电平。

综上所述，运放与比较器在输出信号类型、工作速度、输入阻抗、内部结构与工作原理以及应用场景等方面都存在显著差异。在实际应用中，应根据具体需求选择合适的器件来实现所需的功能。

工作在电压比较器中的运放与工作在运算电路中的运放的主要区别是前者工作在开环状态，后者工作在深度负反馈状态。运放是运算放大器的简称。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”，此名称一直延续至今。

运算放大器的输出一般是推挽输出，而比较器的输出可能是开漏输出或推挽输出。如果运放的输出需要匹配开漏输出的比较器，可以在输出端添加外部上拉电阻。对于推挽输出的运放，输出端可以不加上下拉电阻，但在某些情况下可能需要添加二极管等元件以处理并联输出等特殊情况。

比较器和运放功能不同，不能完全代替。比较器用于判断电压大小，输出数字信号；运放主要用于放大信号，输出模拟信号。

运算放大器工作原理深度解析

1、运放基础及虚短、虚断概念解析运放（运算放大器）是一种具有高放大倍数的直流耦合差分放大器，其核心结构包含两个输入端（同相端“+”和反相端“-”）、电源端（VCC）、接地端（GND）及输出端（Vout）。其工作原理可简化为：当同相端电压高于反相端时，输出高电平；反之输出低电平。这一特性是理解运放行为的基础。

2、TL431由德州仪器公司（TI）生产。具有三个引脚：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。内部含有一个5V的基准电压源。典型动态阻抗为0.2Ω。输出电压可以通过两个外部电阻在5V到36V范围内任意设置。工作原理：TL431内部包含一个运算放大器和一个三极管。

3、惯性环节，则以一阶微分方程刻画，时间常数T是它的关键参数，它模拟了系统对输入变化的滞后反应，如液位控制系统中的响应，如图3所示，每一个变化都需要时间T来逐渐响应。

4、双T型网络振荡器原理及电路图双T型网络振荡器原理 双T型网络振荡器是一种RC振荡器，用于产生正弦波输出，特别适用于需要固定频率的应用场景。其核心在于使用了两个“T”形RC网络作为反馈回路，连接在反相放大器的输出和输入之间。

运算放大器的参数详解

输入失调电压温漂 在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比。该参数是衡量运放温度影响的重要指标，一般情况下约为（10~30）uV/摄氏度，高质量的可做0.5uV/摄氏度。 输入偏置电流（IB）输入偏置电流是第一级放大器输入晶体管的基极直流电流，保证放大器工作在线性范围，为放大器提供直流工作点。

运算放大器基本参数释义： 带宽（Bandwidth）定义：电压增益下降到低频时1/（√2）的频率值。解释：带宽决定了运算放大器能够不失真地放大的信号的最高频率。 共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio， CMRR）定义：运放差模增益与共模增益的比值。

高质量的运放Vos一般在1mV以下，极优秀的参数可达1uV以下。在闭环电路中，Vos会导致输出存在一个与闭环增益成正比的直流电平。示例：TLV9061的失调电压典型值是5mV，如果采用此运放搭建一个100倍的比例运算电路放大交流信号，在输出端将引入150mV的直流电平。

单位增益带宽（GB）： 这是衡量运放小信号放大能力的重要参数，它定义了当运放闭环增益为1时，信号下降3dB所对应的频率。运放带宽： 运放的信号处理能力，小信号用单位增益带宽衡量，而大信号则由压摆率决定其处理能力的边界。

运放主要参数详解：共模输入电阻（RINCM）：描述运算放大器在工作在线性区域时，输入共模电压范围与该范围内的偏置电流变化量之比。该参数反映了输入端的阻抗特性。直流共模抑制（CMRDC）：衡量运算放大器对作用于两个输入端的相同直流信号的抑制能力。

运算放大器原理

1、反相运算放大器电路下图显示了理想反相放大器的电路图。输入通过电阻R1提供给反相输入端，非反相端接地。输出通过反馈电阻Rf反馈到反相输入端。反相运算放大器原理反相运算放大器或任何运算放大器，有两个非常重要的规则需要记住：没有电流流入输入端子。差分输入电压为零，V1 = V2 = 0（虚拟接地）。

2、运算放大器的工作原理是基于其输入和输出之间的关系。通过电阻RF和R1进行计算，可以得出uo1和uo2的输出值。虚断的概念在计算ui+和ui-的过程中，涉及到虚断的概念，也就是电路中的电压和电流保持不变的假设。通过这个假设，我们可以建立一系列的等式，从而得出Uo的值。

3、同向运算放大器 功能：实现信号的同向放大。原理：虚断使得输入电流为零，虚短使得非反相输入端电压等于输入电压。通过分压原理，可以计算出输出电压与输入电压的关系。公式：$UO = VI times frac{（R1 + R2）}{R2}$图片：反向运算放大器 功能：实现信号的反向放大。

4、运算放大器：采用双晶体管推挽输出，内部包含相位补偿电路，适用于线性区工作，可以接入负反馈电路。比较器：只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地，需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻。比较器内部没有相位补偿电路，因此响应速度更快，但不适合接入负反馈电路。

5、运算放大器作为微分器电路、公式及原理 运算放大器微分器是一种电路配置，其输出信号与输入电压的变化率成正比，即输出信号是输入信号的一阶导数。电路配置 运算放大器微分器通常使用反相放大器配置，其中一个电容器与输入电压串联。