运算放大器的基础概念与应用

运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的直流放大器。它最初设计用于执行数学运算，如加法、减法、微分和积分等，因此得名“运算”放大器。现代运放被广泛应用于信号处理、模拟计算、电压比较、滤波器设计等多个领域。 运放通常由差分输入级、增益级和输出级组成。差分输入级提供高输入阻抗和共模抑制比，增益级提供高增益，而输出级则提供足够的驱动能力。运放有两种工作模式：开环和闭环。开环模式下，运放仅依靠其内部固有的高增益进行放大；闭环模式则通过引入反馈网络来控制增益和改善性能，例如在反相和同相放大电路中使用负反馈。 运放的应用非常广泛，包括但不限于音频放大、传感器信号调理、滤波器设计、模拟计算机等领域。通过合理设计外部电路，运放可以实现从简单的信号放大到复杂的信号处理功能。此外，由于其成本低廉且易于使用，运放在电子设计中扮演着不可或缺的角色。