运算放大器，用于短 运算放大器 是模拟电子的主干。运算放大器是直流耦合的电子组件，它使用电阻器反馈放大来自差分输入的电压。运算放大器因其多功能性而广受欢迎，因为它们可以通过多种方式进行配置并且可以在不同方面使用。运算放大器电路由几个变量组成，例如带宽，输入和输出阻抗，增益裕度等。根据这些变量，不同类别的运算放大器具有不同的规格。在不同的集成电路（IC）封装中有大量运算放大器可用，某些运算放大器ic在单个封装中具有两个或多个运算放大器。 LM358，LM741，LM386是一些常用的运算放大器IC。您可以通过以下“运算放大器电路”部分了解有关运算放大器的更多信息。
运算放大器具有两个差分输入引脚和一个输出引脚以及电源引脚。这两个差分输入引脚为反相引脚或负和非反相引脚或正。运算放大器会放大这两个输入引脚之间的电压差，并在其Vout或输出引脚上提供放大的输出。
根据输入类型的不同，运算放大器可以分为反相或同相。在本教程中，我们将学习如何在同相配置中使用运算放大器。
在同相配置中，输入信号跨运算放大器的同相输入 端子（正端子）施加。因此，放大后的输出与输入信号成为“同相”。
如前所述，运算放大器需要反馈来放大输入信号。通常，这是通过使用分压器网络将输出电压的一小部分加回到反相引脚（在非反相配置的情况下）或在非反相引脚（在反相引脚的情况下）中实现的。
同相运算放大器配置
在上方的图像中，显示了具有同相配置的运算放大器。需要使用运算放大器放大的信号被馈送到运算放大器电路的正或非反相引脚，而使用两个电阻器R1和R2的分压器将输出的一小部分提供给反相器运算放大器电路的引脚。这两个电阻为运算放大器提供所需的反馈。在理想条件下，运算放大器的输入引脚将提供高输入阻抗，而输出引脚将处于低输出阻抗。
放大率取决于作为分压器配置连接的两个反馈电阻（R1和R2）。R2称为Rf（反馈 电阻器）
输入到放大器的同相引脚的分压器输出等于Vin，因为Vin和分压器的结点位于同一接地节点上。
因此，由于Vout取决于反馈网络，我们可以如下计算闭环电压增益。
同相运算放大器的增益
由于分压器输出电压与输入电压相同，所以分压器Vout = Vin
因此，Vin / Vout = R1 /（R1 + Rf） 或Vout / Vin =（R1 + Rf）/ R1
放大器的总电压增益（Av）为Vout / Vin
因此，Av = Vout / Vin =（R1 + Rf）/ R1
使用该公式，我们可以得出结论，同相运算放大器的闭环电压增益为：
Av = Vout / Vin = 1 +（Rf / R1）
因此，由于这个因素，运算放大器的增益不能低于单位增益或1。同样，增益将为正，并且不能为负。增益直接取决于Rf和R1的比率。
现在，有趣的是，如果将反馈电阻或Rf的值设为0，则增益将为1或1。如果R1变为0，则增益将为无穷大。但这只是理论上的可能。实际上，它很大程度上取决于运算放大器的性能和开环增益。
运算放大器也可以使用两个加电压输入电压作为求和放大器。
同相放大器的实际例子
我们将设计一个同相运算放大器电路，与输入电压相比，它将在输出端产生3倍的 电压增益。
我们将在运放中输入一个2V的电压。我们将以3倍增益功能将运算放大器配置为同相配置。我们选择R1电阻值为1.2k，我们将找出Rf或R2电阻的值，并计算放大后的输出电压。
由于增益取决于电阻，并且公式为Av = 1 +（Rf / R1）
在我们的情况下，增益为3，R1的值为1。2k。所以Rf的值是
3 = 1 +（Rf / 1.2k） 3 = 1 +（1.2k + Rf / 1.2k） 3.6k = 1.2k + Rf 3.6k-1.2k = Rf Rf = 2.4k
放大后，输出电压将为
Av = Vout / Vin 3 = Vout / 2V Vout = 6V
上图显示了示例电路。R2是反馈电阻，放大后的输出将是输入的3倍。
电压跟随器或单位增益放大器
如前所述，如果将Rf或R2设为0，则意味着R2中没有电阻，并且电阻R1等于无穷大，那么放大器的增益将为1或将达到单位增益。由于R2中没有电阻，因此输出将与运算放大器的负输入或反相输入短路。由于增益为1或单位，该配置称为单位增益放大器配置或电压跟随器或缓冲器。
当我们将输入信号放置在运算放大器的正输入两端并且输出信号与具有1倍增益的输入信号同相时，我们会在放大器输出端获得相同的信号。因此，输出电压与输入电压相同。电压输出=电压输入。
因此，它将跟随输入电压，并在其输出端产生相同的复制信号。这就是为什么它被称为电压跟随器电路的原因。
当使用电压跟随器或单位增益配置时，运算放大器的输入阻抗非常高。有时输入阻抗远高于1兆欧。因此，由于高输入阻抗，我们可以在输入端施加微弱的信号，并且没有电流会从信号源流向放大器的输入引脚。另一方面，输出阻抗非常低，它将在输出中产生相同的信号输入。
在上面的图像电压跟随器配置中。输出直接跨运算放大器的负极连接。此配置的增益为1x。
据我们所知，
增益（Av）= Vout / Vin So，1 = Vout / Vin Vin = Vout。
由于高输入阻抗，输入电流为0，因此输入功率也为0。电压跟随器可在其输出端提供较大的功率增益。由于这种行为，电压跟随器用作缓冲电路。
同样，缓冲器配置提供了良好的信号隔离系数。由于此功能，电压跟随器电路用于Sallen键型有源滤波器中，其中的滤波器级之间通过电压跟随器运算放大器配置相互隔离。
有数字缓冲电路也可以，像74LS125，74LS244等。
由于我们可以控制同相放大器的增益，因此可以选择多个电阻器值，并可以产生增益范围可变的同相放大器。
同相放大器用于音频电子行业，以及示波器，混频器以及使用模拟电子产品需要数字逻辑的各种场合。