操作放大器是一个具有高放大倍数的电路单元。虽然是电路单元，但内部可以分开。多级放大电路一般包括输入级、中间级和输出级。这些都可以通过三极管或者MOS管道施工完成，但分立元件不如集成元件性能好。运输需要很多NPN，PNP配对管，虽然分立元件也可以买到配对型号的管道，但毕竟不是一起生产的，参数还是一样的。但一起生产集成芯片，可以轻松实现参数配对。此外，集成芯片可以更好地温补内部模块，减少整个电路的温漂。
截取部分运输的内部结构图，如图1所示。

图1 运输内部结构图

红、绿、蓝分别对应输入级、中间级和输出级。输入级是差动放大电路，具有很强的零点漂移抑制能力。中间级采用共射级放大电路，这里采用达林顿管，驱动能力更强，放大倍数更大。射极跟随器用于降低输出阻抗，并具有放大电流的功能。通过运输输入级，我们可以了解运输输送的工作原理。放大同相输入信号与反相输入信号的差值后，输出信号与同相端输入信号相同，输出信号与反相端输入信号相反。

以上简要介绍了运输和放电的内部结构，但我们在实际使用中看不到内部电路的设计。我们通常使用五个接口：输入、正负电源输入和输出。如图2所示。

图2 运放端口

IN 同相输入端，IN-对于相反的输入端，运放会将进行Uid = IN －IN-放大差值后输出。现在这个放大倍数可以很高，比如1万倍。图3是运输特性图，横坐标是运输两个输入端的差值，纵坐标是输出。输出信号的电压不能无限高，其电压由输出电源提供，因此输出最大的是输出电源。（但事实上，许多输出信号甚至无法达到电源的电压，轨道到轨道输出是一种输出芯片，可以非常接近电源电压）

图3 运输的传输特性

图4 运放原理图

我们必须知道的两条黄金规则——虚短和虚断。这两条规则只适用于线性放大区，图3的传输特性和图4的和图4的传输原理。那么它是如何产生的呢？我们从运输的传输特性知道运输的输出OUT是有限的，运放的放大倍数可以做到很大。那么得出的值就会很小很小。那么我们可以认为它几乎为0，也就是Uid = IN －IN-=0，所以 IN = IN-，该规则为虚短规则，相当于同相和反相输入端短路。

输入阻抗特别大，可以达到MΩ等级，所以流入的电流特别小，可以看作是断路，没有电流流入运输，即i = i- = 0.这两条规则非常重要，这对早期了解交通工作和建设电路非常有帮助。当你在后期使用它们，需要高精度的放大时，你需要考虑这两条规则之间的理想和实际我稍后会说。

现在我们简单了解了交付的工作原理及其特点。当我们在书中使用它时，我们将使用理想的模型，许多参数将是理想的，那么理想的参数是什么呢？
(1)输入阻抗无限大。
（2）输出阻抗几乎为0。
(3)等同相端和反相端。
(4)同相端和反相端无电流流经，其电流值等于0。
(5)共模抑制比无限大。(理想运放只放大两个信号的差异，同一部分不放大)
(6)带宽接近无限。
(7)内部无噪声干扰。
（8）温漂为0.
(9)开环差模电压放大倍数无限。
(10)信号输入范围无限。
(11)电源抑制比无限大。
(12)环路不振荡。
这是我现在想到的理想因素，后来想到会补充，那么我们想到的有多理想，实际使用有多少东西要考虑，介绍实际使用会介绍。

运放的开环增益是很大的，但我们看到所有的运放应用都是有加反馈回路的。我的理解是，有几个原因。首先，开环增益的特征曲线在生产过程中是固定的，后期使用不能人为改变，带来了极大的不便。一个小信号放大了1万倍，电源不能提供这么多电。如果添加负反馈，我们可以在后期人工控制。其次，开环增益是受温度等外部环境因素影响的参数。如果引入反馈，开环增益的变化将被消除，这只与电阻值有关。(其实这里也可以推导一下。想想后面要写的内容，我就懒了。

这是同相放大，我们可以根据虚短和虚断建立方程：，因此放大倍数大于1，同时输出和输入同相。
输入阻抗是运放阻抗，无限大。

图5 同相放大

虚短：
虚断：
可以推断，反相放大的增益可以小于1，输出和输入反相。
输入阻抗为R1.

图6 反相放大

我们可以看到同相输入和反相输入的差别：同相输入阻抗大，反相输入阻抗小；在实际使用运放做跟随器的话，同相和反相都可以做，我们该怎么选择呢？

加减法、微分、积分电路相对简单。根据虚短和虚断，必要时可以用叠加定理计算。这里不推导。这里有一个差动放大电路。U3反相输入端电压为Vi1，U2反相输入端电压为Vi2。虚断：U3输出端流经R6，R10，R5到U电流相等
另外，，，R1=R2=R3=R4=R5=R6=R，Vref=可以计算出输出只与两个信号的差异有关。

图7 差动放大电路

原理是一样的，虚短与虚短，叠加定理。

图8 电压-电流转换器

图9 改进型电-电流转化器

当运放的供电电源发生变化时，运放的输入失调电压会随之变化。PSRR就是用来描述这两者的变化关系，单位为dB，记电源电压变化，输入失调电压变化，则电源抑制比计算为，如果一款运放的电源抑制比为80dB,也就是说变化10mV，变化1μV。在高精度的应用中，尤其要注意这个参数。

对于电压反馈运放，增益带宽积为常数。对于电流反馈运放，增益带宽积并没无多大的意义，因为电流反馈运放中增益和带宽不存在线性关系。增益带宽积有个使用前提，必须在一定频率范围内，增益带宽积才是一个常数，所以在选择运放的时候，要注意这个范围。单位增益到底怎么看呢，我们可以结合运放的开环增益曲线，在0dB（即增益为1）时，所对应的频率为单位增益带宽。那假如我们现在有100KHz，10mVp的信号，需要放大10倍到100mVp，我们在选运放应该这么选，，k是我们留出的裕量，我们这个是必须要留出来的，视情况可以少留一些，但是不能不留。

我们前面说到，理想运放的正相输入端和反相输入端都接地，输出应该为0，因为都接地时两个输入端没有差值。但实际都接地时，输出是不为0的。我们想要让输出端电压为0，那么我们需要在两个输入端补偿一个电压，这个补偿的电压就是输入失调电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺（即上述的标准硅工艺）的输入失调电压在±1~10mV之间；采用场效应管做输入级的，输入失调电压会更大一些。对于精密运放，输入失调电压一般在1mV以下。输入失调电压越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。

输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内，输入失调电压的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移大小。一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间，精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。需要注意的是，这个参数手册一般给出的范围内的变化均值，但温漂不是线性变化的，在你所测试的环境的温漂可能比数据手册要大很多，挑选时要注意。（我就吃过这个亏，换了几个芯片都是这个现象，最后才知道是这个原因）

理想运放虚断，正相和反相输入端没有电流流经，但是实际，图1运放的前级就是三极管搭建的差动放大电路，三极管是流控型器件，要让它工作在线性区，必须给基极提供偏置电压，基极必须要有电流流经。三极管工艺的运放的偏置电流比较大，我们是必须要考虑的。那对于FET工艺的管子呢，它是电压控制型器件，栅极电流很小，可低至fA级别。但FET管子不耐高压，输入端必须要有ESD保护二极管，二极管是必须有漏电流才能工作的，这个漏电流比栅极电流要大的多。所以不管哪种运放都有偏置电流，我们在设计的时候的要考虑。这两种工艺的运放前级电路见图11.

图11 运放的前级电路

偏置电流对电路影响是很大的，低的偏置电流流过电阻就会产生一定的压降，会使两端输入更加不相等。不过还是可以补偿的，通过串接电阻，使两路都产生相等的压降，这样就可以补偿偏置电流了。

所谓失调就是运放的两个输入端电路设计不对称（很难完全对称），导致了失调电压和失调电流的产生，失调电流就是两个输入端偏置电流的差值。

运放共模输入范围是运放输入电压的一个区间，它表征的是运放能够线性工作的区间，即输入电压共模值在这个区间内，当输入电压发生变化时，输出电压能够线性的发生变化。在有干扰的情况下，需要在电路设计中注意这个问题。同时挑选运放的时候也要注意这点。

共模抑制比定义为当运放工作于线性区时，运放差模增益与共模增益的比值。共模抑制比是一个极为重要的指标，它能够抑制差模输入中的共模干扰信号。由于共模抑制比很大，大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多，用数值直接表示不方便比较，所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的共模抑制比在80~120dB之间。前边我们在讲同相和反相放大的时候就有说过同相放大会有共模电压，这个时候就要求运放有很高的共模抑制比。

输出峰-峰值电压定义为，当运放工作于线性区时，在指定的负载下，运放在当前大电源电压供电时，运放能够输出的最大电压幅度。除低压运放外，一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±10V。一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压，这是由于输出级设计造成的，现代部分低压运放的输出级做了特殊处理，使得在10k负载时，输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内，所以称为满幅输出运放，又称为轨到轨（raid-to-raid）运放。需要注意的是，运放的输出峰-峰值电压与负载有关，负载不同，输出峰-峰值电压也不同；运放的正负输出电压摆幅不一定相同。对于实际应用，输出峰- 峰值电压越接近电源电压越好，这样可以简化电源设计。但是现在的满幅输出运放只能工作在低压，而且成本较高。

输入阻抗反映输入对运放性能的影响，选择运放时输入阻抗越大越好。

输入阻抗反映运放输出端带负载能力，越小越好。值得注意的是，输出阻抗不是固定不变的。运放阻抗分为开环输出阻抗和闭环输出阻抗。设Ro为开环输出阻抗，Rout为闭环输出阻抗。Ro是运放生产出来就固定好的，一般达到几十欧。但Rout是和你的环路搭建有关，Rout=Ro/（1+Aol×β）。Aol为开环增益，Aol=Vout/Vin.闭环增益（1/β）为Vout/Vfb。环路增益（Aol×β）为Vfb/Vin。开环增益随频率也会变化，可查阅手册，看看在你使用的频率对应的开环增益（一般会标注你使用的负载，电源电压条件下的曲线）到底是多少。然后计算一下你的闭环输出阻抗是多少。这个参数也是很重要的，如果你的下一级输入阻抗不够，这样运放的驱动能力就不强。

我们一般使用运放作为电压跟随器，就是为了增强前一级的驱动能力，还可以起到缓冲隔离的作用。

运放的功耗也是必须要考虑的，有时需要低功耗运放。

运放的东西还是很多的，大家想详细了解的话，推荐大家看唐老师讲电赛的B站UP主。好了就这些，如果大家看的有什么问题，欢迎提出。觉得不错的可以点个赞哦，你的鼓励就是我更新的最大动力。