运算放大器简介
运算放大器（简称"运放"）是一种具有高放大倍数的电路单元。它是一种包含多级放大电路的集成电路，其中包括输入级、中间级、输出级和偏置电路。
在运放中，红色、绿色和蓝色分别代表输入级、中间级和输出级。输入级采用差动放大电路，具有强大的零点漂移抑制能力；中间级通常采用争议较高的共发射级放大电路；输出级则使用带有强大负载能力的功率放大电路；而偏置电路的作用是为各级放大电路提供工作电压。
运放的特点
一个理想的运放必须具备以下特性：
无限大的输入阻抗（Zin=∞）：理想的运放不允许任何电流进入其输入端，即输入信号V+和V-的电流始终为零，也就是说输入阻抗无限大。
趋近于零的输出阻抗（Zout=0）：理想运放的输出端是一个完美的电压源，无论负载上的电流如何变化，输出电压都保持不变，即输出阻抗为零。
无限大的开环增益（Ad=∞）：理想运放在开路状态下，输入端的差动信号具有无限大的电压增益。这一特性使得运放非常适合于实际应用中的负反馈设计。
无限大的共模抑制比（CMRR=∞）：理想运放只对V+和V-之间的电压差（差分信号）有响应，即仅放大V+ - V-的部分。对于两个输入信号的相同部分（共模信号），它完全忽略不计。
差分信号和共模信号的定义：
共模信号：当双端输入时，两个信号的数值相同。
差分信号：当双端输入时，两个信号的相位相差180度。
三放大器的主要参数
共模输入电阻
共模输入电阻是描述运算放大器在线性工作区时，输入共模电压范围与偏置电流变化之比的参数。
直流共模抑制
直流共模抑制用于评估运算放大器对同时作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。
交流共模抑制
交流共模抑制（CMRAC）是衡量运算放大器对同时作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力的参数，其值为差模开环增益除以共模开环增益。
增益带宽积
增益带宽积是一个常数，定义为在开环增益随频率变化的特性曲线中，以-20dB/十倍频程滚降的区域。
输入偏置电流
输入偏置电流是指运算放大器在线性工作区时流入输入端的平均电流。
偏置电流温漂
偏置电流温漂表示输入偏置电流随着温度变化而产生的变化量。通常以pA/°C为单位表示，记作TCIB。
输入失调电流
输入失调电流是指流入两个输入端的电流之差。
输入失调电流温漂（TCIOS）
输入失调电流温漂表示输入失调电流随着温度变化而产生的变化量。通常以pA/°C为单位表示，记作TCIOS。
差模输入电阻
差模输入电阻是指输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，当一个输入端测量时，另一个输入端连接固定的共模电压。
输出阻抗
输出阻抗是指在运算放大器在线性工作区时，输出端的内部等效小信号阻抗。
输出电压摆幅
输出电压摆幅是指在不发生箝位的情况下，输出信号能够达到的最大峰峰值。一般在特定负载电阻和电源电压下定义。
功耗
功耗表示在给定电源电压下，器件消耗的静态功率。通常在空载情况下进行定义。
电源抑制比
电源抑制比用于衡量在电源电压变化时，运算放大器保持输出不变的能力。一般使用电源电压变化引起的输入失调电压的变化量表示。
转换速率
转换速率是指输出电压变化量与所需时间之比的最大值。通常以V/µs为单位表示，有时也分为正向变化和负向变化。
电源电流
电源电流是指在指定电源电压下，器件消耗的静态电流。这些参数通常在空载情况下定义。
单位增益带宽
单位增益带宽指在开环增益大于1时，运算放大器的最大工作频率。
输入失调电压
输入失调电压表示使输出电压为零时，需要在输入端施加的电压差。
输入失调电压温漂（TCVOS)
输入失调电压温漂指随着温度变化而引起的输入失调电压的变化。通常以uV/°C为单位表示。
输入电容
输入电容（CIN）是指在运算放大器在线性工作区时，任何一个输入端的等效电容（另一个输入端接地）。
输入电压范围
输入电压范围指在运算放大器正常工作（能够获得预期结果）时允许的输入电压范围。通常在指定的电源电压下进行定义。
输入电压噪声密度（eN)
对于运算放大器，输入电压噪声可以看作连接到任意一个输入端的串联噪声电压源。输入电压噪声密度通常以nV/√Hz为单位，并在特定频率下定义。
输入电流噪声密度（iN)
对于运算放大器，输入电流噪声可以看作两个噪声电流源，分别连接到每个输入端和公共端。输入电流噪声密度通常以pA/√Hz为单位，并在特定频率下定义。
理想运算放大器参数
理想运算放大器的参数包括差模放大倍数、差模输入电阻、共模抑制比、上限频率均为无穷大；输入失调电压及其温漂、输入失调电流及其温漂以及噪声均为零。
四放大器的工作状态
集成运算放大器可以处于两种工作状态，即线性状态和非线性状态。当将负反馈电路连接到集成运算放大器时，它处于线性状态；而如果加上正反馈电路或在开环情况下工作，则处于非线性状态。
集成运算放大器的线性应用
线性状态下的集成运算放大器具有以下特点：
具有虚断特性，输入端的电流为零（I-=I+=0A）。
具有虚短特性，输入端的电压相等（U+=U-）。
以下是几种常见的电路示例：
A. 反相比例放大器
电压放大倍数 A=-(R1/R3) * U- = -10
B. 同相比例放大器
电压放大倍数 A=1+R5/R6 = 11
C. 加法器
输出电压 Uout = U1 + U2 + U3，请注意反馈电阻需要设置为相同的值。
D. 减法器
输出电压 Uout = U±U-，同样需要使用相同大小的电阻。
集成运算放大器的非线性应用
当集成运算放大器处于开环或正反馈状态时，它将工作在非线性状态下。非线性状态下的集成运算放大器具有以下特点：
当同相输入端电压大于反向输入端电压时，输出电压为高电平。
当同相输入端电压小于反向输入端电压时，输出电压为低电平。
A. 电压比较器
当正相输入端的电压大于3V时，输出端电平为高。
关键词：罗姆放大器/比较器
