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【元器件科普】运算放大器：模拟电路的万能积木
运算放大器（Op-Amp，简称”运放”）本质上是一个超高增益的电压放大器。它得名于早期模拟计算机时代，被用来实现加、减、积分、微分等数学运算。如今已成为模拟电路中最核心的”积木”之一。
一、三个关键引脚
| 引脚 | 名称 | 作用 |
|---|---|---|
| V+ | 同相输入端 | 输出信号与该端同相位 |
| V- | 反相输入端 | 输出信号与该端反相位 |
| Vout | 输出端 | 放大后的信号输出 |
二、核心原理：差分放大
Vout = A × (V+ − V−)
A是开环增益，通常在10^5到10^7倍。哪怕输入端只差1微伏，输出端也可能冲到电源电压极限。因此运放极少单独开环使用。
三、两大”魔法”：虚短与虚断
虚断
运放输入阻抗极高，流入两个输入端的电流几乎为零，分析时可以认为两个输入端不取电流。
虚短
当运放工作在负反馈闭环状态时，自动调整输出使两个输入端电压几乎相等（V+≈V−）。这不是真的物理短路，而是负反馈把两边差异压到了微伏级别。
四、三种基础电路
| 电路类型 | 特点 | 增益公式 |
|---|---|---|
| 反相放大器 | 输出与输入反相 | Vout/Vin = −Rf/Rin |
| 同相放大器 | 输出与输入同相 | Vout/Vin = 1 + Rf/Rin |
| 电压跟随器 | 增益为1，隔离前后级 | Vout = Vin |
五、应用场景
- 信号放大：放大传感器输出的微弱信号
- 数学运算：加法器、减法器、积分器、微分器
- 有源滤波：低通、高通、带通滤波器
- 电压比较器：比较两个电压大小，输出高/低电平
本文整理自网络公开资料，仅供学习参考。
