1.器件介绍

        运算放大器是一种具有极高增益、直接耦合的差分电压放大器。它本质上是一个集成电路，其设计目标不是单独使用，而是作为各种模拟电路中的构建模块。

        可以把它想象成一个“万能放大模块”，通过外部元件的不同连接方式（反馈），它能实现放大、加减、积分、微分、滤波等多种数学运算，“运算放大器”因此得名。、

2.内部结构（详解待续）

运算放大器的内部结构 - 知乎

3.元件特性

输入端：两个差分输入端（反相输入端“-”和同相输入端“+”）。
输出端：单个输出端，提供放大的信号。
开环增益（A）：理论上非常高（通常在10^5~10^7倍）。
输入阻抗：非常高（理想情况下为无穷大）。
输出阻抗：非常低（理想情况下为零）。
带宽：有限，受增益带宽积（GBW）限制。

虚短：当运放工作在负反馈时，反相和同相输入端的电压近似相等。
虚断：输入端电流极小（理想情况下为零）。

很少有人讲运算放大器的馈电，这两个引脚都经常会省略，这里讲一下：

为什么运算放大器需要供电？

        运算放大器内部由大量的晶体管（BJT或FET）和电阻构成。这些有源器件需要外部电源来提供两个基本条件：

1. 建立静态工作点：使内部的晶体管工作在放大区，这是实现“放大”功能的基础。

2. 提供能量：运放输出的电压和电流信号的能量并非凭空产生，而是由电源提供的。运放实际上是一个能量控制器，它用微弱的输入信号来控制电源提供的能量，从而在输出端产生一个能量强得多但变化规律一致的信号.

供电方式：双电源 vs. 单电源      

双电源供电:

• 接法：使用一个正电源（+Vcc/Vdd）和一个负电源（-Vee/Vss），运放的GND引脚通常接在系统的参考地（0V）。

  • 例如：+15V, GND, -15V 或 +5V, GND, -5V。

• 特点：

  • 输入和输出都可以在正负电压之间摆动。例如，在±15V供电下，输出可能达到+13V到-13V（接近供电轨）。

  • 输入电压可以包含地电位（0V），设计电路时无需特别考虑偏置，非常方便。

  • 常用于传统的模拟电路、音频电路、仪器仪表等。

单电源供电:

• 接法：只有一路正电源（+Vcc），负电源引脚（-Vee）直接连接到系统的参考地（0V）。

  • 例如：+5V, GND。

• 特点：

  • 输入和输出信号被限制在正电压范围（地电位与正电源之间）。输出不可能低于0V。

  • 如果输入信号是交流信号（包含负电压），必须添加直流偏置电压，将整个信号“抬升”到正电压范围内（通常抬升至电源中点，如Vcc/2），否则负半周信号会被削波。

  • 广泛用于电池供电设备、嵌入式系统、消费电子等只有单一电源的场合。

有一种设计叫做浮动设计，运放负电源端可不可以接浮地信号，更大胆说任意信号？

        核心概念：运放的电源引脚定义了其“绝对电压”的参考系

        你需要首先理解：运算放大器本身并不“认识”绝对的0V（大地）。它只认识自己的电源引脚。        

        对于运放而言，它的整个世界就是 -Vee 和 +Vcc 之间的电压。

        它的所有行为——输入电压是否在共模范围内、输出电压能摆到多高——都是相对于它的负电源引脚（-Vee） 来定义的。

        当你把负电源引脚（-Vee）从一个固定的0V（系统GND）改接到一个“浮地信号”（我们称之为 V_ref）上时，你实际上做了这样一件事：
        你将运放的整个工作参考点，从“系统GND”抬升（或降低）到了“V_ref”。

4.典型应用电路

(笔记)运算放大器经典应用电路及工作原理 - tdyizhen1314 - 博客园