運算放大器工作原理
運算放大器基本上可以算得上是模擬電路的基本需要了解的電路之一，而要想更好用好運放，透徹地了解運算放大器工作原理是無可避免，但是運放攻略太多，那不妨來試試這篇用電路圖作為主線的文章來帶你領略運算放大器的工作原理吧。
1.運算放大器工作原理綜述：
運算放大器組成的電路五花八門，令人眼花瞭亂，在分析運算放大器工作原理時倘沒有抓住核心，往往令人頭大。本文收集運放電路的應用電路，希望看完后有所收獲。但是在分析各個電路之前，還是先回憶一下兩個運放教材里必教的技能，就是“虛短”和“虛斷”。
“虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。
“虛斷”是指在分析運放處于線性狀態時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。
圖一運算放大器的同向端接地=0V，反向端和同向端虛短，所以也是0V，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和R2相當于是串聯的，流過一個串聯電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過R1的電流和流過R2的電流是相同的。流過R1的電流I1=(Vi-V-)/R1……a流過R2的電流I2=(V--Vout)/R2……bV-=V+=0……cI1=I2……d求解上面的初中代數方程得Vout=(-R2/R1)*Vi這就是傳說中的反向放大器的輸入輸出關系式了。
3.運算放大器工作原理經典電路圖二
圖二中Vi與V-虛短，則Vi=V-……a因為虛斷，反向輸入端沒有電流輸入輸出，通過R1和R2的電流相等，設此電流為I，由歐姆定律得：I=Vout/(R1+R2)……bVi等于R2上的分壓，即：Vi=I*R2……c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2這就是傳說中的同向放大器的公式了。
圖三中，由虛短知：V-=V+=0……a由虛斷及基爾霍夫定律知，通過R2與R1的電流之和等于通過R3的電流，故(V1–V-)/R1+(V2–V-)/R2=(Vout–V-)/R3……b代入a式，b式變為V1/R1+V2/R2=Vout/R3如果取R1=R2=R3，則上式變為Vout=V1+V2，這就是傳說中的加法器了。
(編輯者注)質疑：(V1–V-)/R1+(V2–V-)/R2=(V-–Vout)/R3……b圖三公式中少了個負號?
請看圖四。因為虛斷，運算放大器同向端沒有電流流過，則流過R1和R2的電流相等，同理流過R4和R3的電流也相等。故(V1–V+)/R1=(V+-V2)/R2……a(Vout–V-)/R3=V-/R4……b由虛短知：V+=V-……c如果R1=R2，R3=R4，則由以上式子可以推導出V+=(V1+V2)/2V-=Vout/2故Vout=V1+V2也是一個加法器，呵呵!
圖五由虛斷知，通過R1的電流等于通過R2的電流，同理通過R4的電流等于R3的電流，故有(V2–V+)/R1=V+/R2……a(V1–V-)/R4=(V--Vout)/R3……b如果R1=R2，則V+=V2/2……c如果R3=R4，則V-=(Vout+V1)/2……d由虛短知V+=V-……e所以Vout=V2-V1這就是傳說中的減法器了。
圖六電路中，由運算放大器的虛短知，反向輸入端的電壓與同向端相等，由虛斷知，通過R1的電流與通過C1的電流相等。通過R1的電流i=V1/R1通過C1的電流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt所以Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt輸出電壓與輸入電壓對時間的積分成正比，這就是傳說中的積分電路了。若V1為恒定電壓U，則上式變換為Vout=-U*t/(R1*C1)t是時間，則Vout輸出電壓是一條從0至負電源電壓按時間變化的直線。
圖七中由虛斷知，通過電容C1和電阻R2的電流是相等的，由虛短知，運算放大器同向端與反向端電壓是相等的。則：Vout=-i*R2=-(R2*C1)dV1/dt這是一個微分電路。如果V1是一個突然加入的直流電壓，則輸出Vout對應一個方向與V1相反的脈沖。
圖八.由虛短知Vx=V1……aVy=V2……b由虛斷知，運算放大器輸入端沒有電流流過，則R1、R2、R3可視為串聯，通過每一個電阻的電流是相同的，電流I=(Vx-Vy)/R2……c則：Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3)=(Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2……d由虛斷知，流過R6與流過R7的電流相等，若R6=R7，則Vw=Vo2/2……e同理若R4=R5，則Vout–Vu=Vu–Vo1，故Vu=(Vout+Vo1)/2……f由虛短知，Vu=Vw……g由efg得Vout=Vo2–Vo1……h由dh得Vout=(Vy–Vx)(R1+R2+R3)/R2上式中(R1+R2+R3)/R2是定值，此值確定了差值(Vy–Vx)的放大倍數。這個電路就是傳說中的差分放大電路了。