芯耀
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運(yùn)算放大器作為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中一顆璀璨的明珠，是一種極為重要的電子元器件。在電子產(chǎn)品的世界里，它發(fā)揮著不可替代的關(guān)鍵作用，應(yīng)用場(chǎng)景之廣泛，幾乎涵蓋了所有電子相關(guān)領(lǐng)域。
其應(yīng)用場(chǎng)景之廣，信號(hào)放大，信號(hào)濾波、整形、運(yùn)算等等，圍繞著運(yùn)算放大器展開的電路結(jié)構(gòu)也是紛繁復(fù)雜。
掌握運(yùn)算放大器的使用應(yīng)該是每個(gè)電子信息人的基本功。本期我們就盡可能的簡(jiǎn)潔的讓大家了解運(yùn)算放大器的基本性質(zhì)和簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器電路是如何實(shí)現(xiàn)的。
1、運(yùn)算放大器的兩大性質(zhì)
運(yùn)算放大器通常由三個(gè)部分組成：輸入端，包含一個(gè)正輸入端（IN+）和一個(gè)負(fù)輸入端（IN-）、輸出端（Vout）以及電源（正電源和負(fù)電源）組成。
運(yùn)算放大器兩個(gè)最基本的特性就是：“虛短”、“虛斷”，所謂“短”即“短路”，所謂“斷”即“斷路”，但是由于并非真正的短路和斷路，因此稱為“虛”短和“虛”斷。
虛短的短路是指運(yùn)算放大器反饋工作時(shí)，兩個(gè)輸入端電壓認(rèn)為相等即計(jì)算中VIN+可以直接和VIN-劃等號(hào)。
虛斷則是運(yùn)算放大器的輸入阻抗很大，可以當(dāng)作斷路處理，但事實(shí)上并不是真正的斷路，只是電流非常非常的小。這個(gè)特征非常的重要，它確保了在計(jì)算的過程中運(yùn)算放大器的輸入端是并不吞吐電流的。
例如在藍(lán)色方框中的電路，雖然有一條流向運(yùn)算放大器負(fù)輸入端的支路，但是該電流非常的小，可以直接當(dāng)作斷路處理，認(rèn)為R1和R2的電流相等。
2、虛短虛斷的實(shí)際應(yīng)用
在了解到運(yùn)算放大器的虛短虛斷后我們就需要利用這兩個(gè)重要性質(zhì)來實(shí)際的使用運(yùn)算放大器，下面我們以最基本的幾個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)際電路來詳細(xì)解釋。
以該電路為例，這是一個(gè)最基本的同向比例放大電路，Vout的輸出電壓是兩倍的Vin+，在計(jì)算這個(gè)電路的時(shí)候我們需要明確三點(diǎn)內(nèi)容：
1.根據(jù)虛短，Vin-的電壓和Vin+電壓相等。
2.根據(jù)虛斷，Vin+和Vin-處流入運(yùn)放認(rèn)為是斷路。
3.由2可以知道R2和R1電流相等。
由上述三條我們可以得到Vin+，R2，R1，Vout之間的一系列關(guān)系。
由于虛短，沒有電流流入運(yùn)放，所以通過R1和R2的電流相等，即IR1 = IR2.
整理上述三條公式，我們就可以得到Vout和Vin+之間的關(guān)系。
因此我們不難可以得到如下的同向比例放大電路的公式：
3、運(yùn)算放大器萬變不離其宗
只要掌握了虛短、虛斷這兩個(gè)特性，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)算放大器的用法萬變不離其宗，在同向比例放大電路的基礎(chǔ)上做些修改就可以得到反向比例放大電路。
1.根據(jù)虛短，Vin-的電壓和Vin+電壓相等。
2.根據(jù)虛斷，Vin+和Vin-處流入運(yùn)放認(rèn)為是斷路。
3.由2可以知道R2和R1電流相等。
同樣的根據(jù)這三點(diǎn)核心，我們可以推導(dǎo)處Vout的電壓和輸入電壓之間的關(guān)系之間的關(guān)系。
4、多用才是真理
運(yùn)放的使用實(shí)際并不復(fù)雜，當(dāng)然也不簡(jiǎn)單。如果掌握了一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，例如拉氏變換，復(fù)數(shù)使用，可以讓運(yùn)放綻放出更精彩的火花。
希望可以通過本文簡(jiǎn)單的掌握運(yùn)算放大器的使用。
