運(yùn)算放大器的的運(yùn)放“核心”是怎么樣的？

運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱運(yùn)放）的發(fā)明使得電子技術(shù)進(jìn)入了“運(yùn)算”時(shí)代，直接促使了電子計(jì)算機(jī)的誕生，它也因此而得名“運(yùn)算放大器”。我們先來看看常見的運(yùn)放“核心”是怎么樣的。

在閉環(huán)的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，運(yùn)放內(nèi)部的鏡像電路總是企圖維持兩端電流的平衡，一旦失衡，它就會(huì)通過調(diào)節(jié)輸出端（output）的電流形態(tài)，進(jìn)一步通過反饋環(huán)路來檢測(cè)輸入（input）兩端的狀態(tài)，直到出現(xiàn)新的平衡，此時(shí)的運(yùn)放就得到一個(gè)穩(wěn)定的輸出狀態(tài) 。我們可以根據(jù)這個(gè)原理來分析運(yùn)放的經(jīng)典應(yīng)用電路。

緩沖器的配置

這是一個(gè)經(jīng)典的緩沖器方案，也可以稱作電壓跟隨器（輸出電流的能力與運(yùn)放內(nèi)部的輸出結(jié)構(gòu)有關(guān)）。我們根據(jù)上述的鏡像原理， 運(yùn)放輸入兩端的電壓可以看成是相等的（嚴(yán)格來說是動(dòng)態(tài)平衡） ，因此我們可以直接得出Vin=Vout的結(jié)論。

同相與反相

先來看同相的配置，由于在反饋環(huán)路中增加了電阻分壓器，可以精準(zhǔn)地控制返回到輸入端的電壓值。因此可以得出增益的計(jì)算公式G=Rf/R1+1；同理可以得出反相配置的增益G=-Rf/R1。 **這里的“同相”指的是信號(hào)源接運(yùn)放的正端，與輸出信號(hào)的相位相同；“反相”是指信號(hào)源接運(yùn)放的負(fù)端，與輸出信號(hào)的相位相反** 。

加法器配置

明白了單路同相與反相的配置原理，對(duì)于多路的信號(hào)輸入，我們可以直接按照加法來計(jì)算，“加法器”的稱謂由此而來。先看反相加法的配置，把多路信號(hào)疊加起來就變成：

Vout=-Rf(V1/R1+V2/R2+...+Vn/Rn) ；

此時(shí)如果R1=R2=...=Rn，則：

Vout=-Rf(V1+V2+...+Vn)/R1 ；

再來看同相加法配置，

假設(shè)R1=R2=...=Rn，同理可得：

Vout=(Rf/Rin+1)(V1/N+V2/N+...+Vn/N) ，

其中N=輸入電阻器的數(shù)量。

以上就是通過運(yùn)算放大器的基本原理衍生出的應(yīng)用，無論是多復(fù)雜的電路，都離不開這些基本規(guī)則，簡(jiǎn)單說就是反饋形式的變種，由此賦予了運(yùn)放具備多種形式的“運(yùn)算”功能。