运算放大器的工作原理及作用

运算放大器是能对信号进行数学运算的放大电路，具有很高放大倍数的电路单元，是模拟电子电路的基本组成部分之一。

运算放大器的作用就是放大信号。传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路，此电路对于微弱信号的放大，只用单个放大器难以达到好的效果，必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段，而使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。这种同步检测电路类似于锁相放大器结构，包括传感器的方波激励，电流转电压放大器，和同步解调三部分。需要注意的是电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。

运算放大器是一种具有非常高增益的直流差分放大器，使用一个或多个外部反馈网络来控制其响应和特性。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如下图。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positive feedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

常用的集成运放有单运放、双运放、四运放。这些仅是为它在不同条件和功能要求而制造而己。

集成运放根据性能要求，可分为通用型和专用型。通用型的直流特性较好，性能上能够满足许多领域应用的需要，价格也便宜。专用型运放低功耗型与高输入阻抗型、高速型、高精度型及高电压型等等。虽然集成运放的产品种类很多，内部电路也各有差异，但从电路的中 总体结果上来看又有许多共同之处。它们实际上都是直接耦合的多级放大器，极高的电压放大倍数。