运算放大器基础
运算放大器，也称为运放，是一种集成电路，可用于执行各种线性、非线性以及数学运算。运放是一种**直接耦合高增益放大器**。您可以使用AC和DC信号来操作运放。本章讨论运放的特性和类型。
运算放大器的构造
运放由差分放大器、电平转换器和输出级组成。差分放大器位于运放的输入级，因此运放具有**两个输入端**。其中一个端子称为**反相输入端**，另一个称为**同相输入端**。端子的命名基于其各自输入和输出之间的相位关系。
运算放大器的特性
运算放大器的重要特性或参数如下：
- 开环电压增益
- 输出失调电压
- 共模抑制比
- 压摆率
本节将详细讨论如下所示的这些特性：
开环电压增益
运放的开环电压增益是在没有任何反馈路径的情况下其差分增益。
在数学上，运放的开环电压增益表示为：
$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$
输出失调电压
当运放的差分输入电压为零时，运放输出端存在的电压称为**输出失调电压**。
共模抑制比
运放的共模抑制比（**CMRR**）定义为闭环差分增益$A_{d}$与共模增益$A_{c}$的比值。
在数学上，CMRR可以表示为：
$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$
请注意，运放的共模增益$A_{c}$是共模输出电压与共模输入电压之比。
压摆率
运放的压摆率定义为由于阶跃输入电压而导致的输出电压变化的最大速率。
在数学上，压摆率 (SR) 可以表示为：
$$SR=Maximum\:of\:\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$
其中，$V_{0}$是输出电压。通常，压摆率以$V/\mu\:Sec$或$V/m\:Sec$为单位测量。
运算放大器的类型
运放用一个具有两个输入和一个输出的三角形符号表示。
运放分为两种类型：**理想运放**和**实际运放**。
下面将详细讨论它们：
理想运放
理想运放只存在于理论中，实际上并不存在。理想运放的**等效电路**如下所示：
**理想运放**具有以下特性：
输入阻抗$Z_{i}=\infty\Omega$
输出阻抗$Z_{0}=0\Omega$
开环电压增益$A_{v}=\infty$
如果（差分）输入电压$V_{i}=0V$，则输出电压将为$V_{0}=0V$
带宽为**无穷大**。这意味着理想运放将放大任何频率的信号而不会衰减。
共模抑制比**（CMRR）**为**无穷大**。
压摆率**（SR）**为**无穷大**。这意味着理想运放将立即响应输入阶跃电压而产生输出变化。
实际运放
实际上，运放并非理想的，由于制造过程中的一些缺陷，它们偏离了理想特性。实际运放的**等效电路**如下所示：
**实际运放**具有以下特性：
输入阻抗$Z_{i}$约为**兆欧级**。
输出阻抗$Z_{0}$约为**几欧姆**。
开环电压增益$A_{v}$将**很高**。
选择实际运放时，应检查其是否满足以下条件：
输入阻抗$Z_{i}$应尽可能高。
输出阻抗$Z_{0}$应尽可能低。
开环电压增益$A_{v}$应尽可能高。
输出失调电压应尽可能低。
工作带宽应尽可能高。
CMRR应尽可能高。
压摆率应尽可能高。
**注意**——IC 741运放是最流行和最实用的运放。