运算放大器的工作原理

运算放大器

(Operational Amplifier,简称 OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模

(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电
压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。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图

1-1。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。

开环回路

运算放大器如
图

1-2。当一个

理想运算放大
器采用开回路
的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下：

Vout = ( V+ -V-) * Aog

其中

Aog 代表运算放大器的开环回路差动增益(open-loop differential gai 由于运

算放大器的开环回路增益非常高，因此就算输入端的差动讯号很小，仍然会让输出
讯号「饱和」

(saturation)，导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开环回路出