【導讀】幾年前，在一次貿易展上工作時，有人問我：“人們還在使用運算放大器嗎？我忍不住笑了，因為運算放大器市場估計超過30億美元，而且還在增長。但對于提問者來說，久經考驗的運算放大器已經存在了很長時間，盡管由于工藝技術、增強的架構和設計技術，它經歷了改進，但它基本上是相同的。鑒于運算放大器無處不在，讓我們退后一步，回顧一下運算放大器的元件，以及為什么它在當今的電子產品中仍然如此有用。
人們還在使用運算放大器嗎？
幾年前，在一次貿易展上工作時，有人問我：“人們還在使用運算放大器嗎？我忍不住笑了，因為運算放大器市場估計超過30億美元，而且還在增長。但對于提問者來說，久經考驗的運算放大器已經存在了很長時間，盡管由于工藝技術、增強的架構和設計技術，它經歷了改進，但它基本上是相同的。鑒于運算放大器無處不在，讓我們退后一步，回顧一下運算放大器的元件，以及為什么它在當今的電子產品中仍然如此有用。
運算放大器是一種利用兩個輸入（反相輸入和同相輸入）的電子設備，一個輸出和一個雙電源，如圖1中的原理圖符號所示。
圖 1：久經考驗的運算放大器
運算放大器放大兩個輸入信號之間的差值以產生輸出信號。理想的運算放大器是具有以下特性的理論器件：
無限開環增益：輸出電壓等于輸入電壓乘以無窮大之間的差值。該特性允許運算放大器放大最小的輸入信號。
無限輸入阻抗：它不會從輸入源吸收電流。這使得運算放大器可以與傳感器和換能器等高阻抗源配合使用，而不會影響輸入信號。
零輸出阻抗：它可以驅動任何負載而不影響輸出電壓。這一特性使得運算放大器非常適合驅動揚聲器等低阻抗負載。
無限帶寬：它可以放大任何頻率的信號。該特性允許運算放大器用于需要高頻放大的應用，例如RF放大器。
零輸入失調電壓：當輸入電壓相等時，輸出電壓將為零。該特性允許運算放大器用于需要精確信號處理的應用。
無限壓擺率：它可以立即響應輸入信號的變化。該特性允許運算放大器用于需要快速信號處理的應用，例如高速數據傳輸。
雖然在現實世界中沒有運算放大器能夠滿足所有這些理想特性，但現代運算放大器幾乎可以滿足其中的許多特性。設計人員選擇最適合其特定應用要求的運算放大器，同時考慮器件的實際限制。
如前所述，運算放大器繼續用于各種電子產品。運算放大器的一些最常見應用如下：
放大器：運算放大器可用作電壓放大器，以增加輸入信號的幅度。放大器的增益由反饋電阻和輸入電阻之比決定。
濾波器：運算放大器可用于構建各種濾波器，包括高通、低通、帶通和帶阻濾波器。這些濾波器用于從信號中去除不需要的頻率。
比較器：運算放大器可用作比較器，以比較兩個電壓并產生指示哪個電壓更高的輸出信號。這在電平檢測、閾值檢測和脈寬調制等應用中非常有用。
振蕩器：運算放大器可用于構建在特定頻率下產生正弦波形的振蕩器。運算放大器振蕩器有多種類型，如維恩橋振蕩器、移相振蕩器和晶體振蕩器。
穩壓器：運算放大器可用于構建穩壓器，無論輸入電壓或負載如何變化，都能保持恒定的輸出電壓。穩壓器用于各種電子設備，例如電源、音頻放大器和電機控制器。
儀表放大器：運算放大器可用于構建儀表放大器，以放大非常小的信號，例如來自傳感器或換能器的信號。儀表放大器具有高輸入阻抗、低輸出阻抗和高共模抑制比。
積分器和微分器：運算放大器可用作積分器和微分器，對信號執行數學運算。積分器產生的輸出信號與輸入信號的積分成比例，而微分器產生的輸出信號與輸入信號的導數成比例。
總體而言，運算放大器是許多電子電路中必不可少的元件，其多功能性和易用性繼續使其成為設計師和工程師的熱門選擇。
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