32、运算放大器的深入解析与应用

运算放大器的深入解析与应用

1. 开环放大器的理解

运算放大器（op - amp）最基本的用途之一就是作为放大器。若将输入源连接到一个输入端子，另一个输入端子接地，输出端子就会出现放大后的输入信号。

电压增益是运算放大器电路中的一个重要概念，它表示两个输入电压之差乘以多少倍能得到输出电压。例如，输入电压差为 2V，输出电压为 12V，那么放大器的电压增益就是 6。

当把输入信号直接加到运算放大器的 V - 端子时，这种电路被称为开环放大器。在开环运算放大器电路中，V + 输入接地，输入信号加在 V - 输入上，要放大的电压就等于 V - 输入的电压。该电路既适用于交流输入，也适用于直流输入。

开环运算放大器电路的电压增益非常高，可达数万甚至数十万。假设使用开环电压增益为 200,000 的运算放大器，电源为 ±9V，输入电压为 +0.000025V 时，输出电压为 +5V；输入电压为 +0.00004V 时，输出电压为 8V。

不过，输出电压不能超过电源电压，通常最大输出电压比电源电压低约 1V。若使用 ±9V 电源，最大输出电压为 ±8V。所以，开环增益为 200,000 的开环运算放大器电路能可靠放大的最大输入电压差为 0.00004V。若输入电压差大于此值，运算放大器会饱和，输出电压将达到最大值。

开环运算放大器电路的一个基本特点是，只要输入电压差不为零，运算放大器就会饱和，输出电压为最大值。若最大输出电压为 ±8V，输出电压就只有 +8V、0V 或 - 8V 这三种情况。虽然开环运算放大器电路看似用处不大，但实际上有很多实用的应用，比如作为电压比较器。

2. 理想运算放大器

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