做项目想学习一下运放，发现网上找资料几乎很少找到有用的资料，于是重新学习一遍。学

了又忘忘了又学的路上徘徊。

        让我们一起来学习LM358双路低功耗的差分式运算放大器，它可以单电源或双电源供电。具

有较高的开环增益、内部补偿、高共模范 围和良好的温度稳定性，以及具有输出短路保护的特

点。广泛应用于传感器的放大电路、直流放大模块、音频放大电路和传 统的运算放大电路中。

1、内部结构图

内部结构图我也不是很懂，依稀记得上大学时老师讲的内部是由三部分放大电路组成

1、输入级-(差分放大电路)：由两个完全对称的共射极放大电路组成。主要作用抑制温漂(温度变

化引起器件参数变化)、提高共模抑制比等，把差模电压转换成电流差。总之就是为了稳定

2、中间级-增益级(共射极放大电路) ：由共射极放大电路组成。主要作用放大电压 提供80~100dB

的开环增益，所有运放噪声、失调、漂移，都在这一级被放大，80 dB = 10^(80/20) = 10⁴ 

3、输出级-互补级输出(共集电极放大电路)：主要作用驱动负载

2、虚短 和 虚断

虚短（Virtual Short）理想运放开环增益 A∞，当负反馈成立后，两输入端之间的电压差被强行压

缩到 0：V⁺ ≈ V⁻"，这只是电压相等，并不是真的短路。

虚断（Virtual Open）理想运放输入阻抗 ∞，因此两个输入端不会吸入任何电流：I⁺≈ I⁻ ≈ 0

3、基本运算放大电路

1、反向运算放大电路

虚短  V+≈V-≈0

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入、R1和R2类似串联

此时Vin到Vout相当于串联：I1=（Vin-V-）/ R1，I2=（V- - Vout）/R2

由于虚短V-≈0换算 I1=Vin/R1，I2=-Vout/R2

由串联电路电流相等 I1=I2，Vin/R1=-Vout/R2

结合公式 Vout=  -(R2/R1)*Vin

我们通过circuitjs在线电路验证，R1=1K、R2=10K，10倍增益，输入一个峰值500mV的正玄波

左图为输入信号，右图为输出信号。输入峰值500mV、输出峰值5V 相位相差180度（半个周期）

满足Vout=  -(R2/R1)*Vin

2、同向运算放大电路

虚短  V+≈V- 

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入、R1和R2类似串联

由此可得输出电压 Vout=I*(R1+R2)

             又因为虚短 V+≈V-  因此可以求出R1上的电流  I=Vin/R2

                                                                结合公式  Vout=Vin*(R1+R2)/R2

我们通过circuitjs在线电路验证，R1=1K、R2=10K，11倍增益，输入一个峰值500mV的正玄波

左图为输入信号，右图为输出信号。输入峰值500mV、输出峰值5.5V

满足Vout=Vin*(R1+R2)/R2

3、电压跟随器

虚短  V+≈V- 

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入V+和V-

由此可得 Vout=Vin

我们通过circuitjs在线电路验证，输入一个峰值5V的正玄波

左图为输入信号，右图为输出信号。输入峰值5V、输出峰值5V

满足Vout=Vin

4、加法器

虚短  V+≈V- = 0

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入V+和V-

由此可得 I3=I1+I2

展开  I3=(V- -Vout)/R3，I1=(Vin1-V-)/R1，I2=(Vin2-V-)/R2

展开   I3=-Vout/R3，I1=Vin1/R1，I2=Vin2/R2

展开      -Vout/R3=（Vin1/R1）+（Vin2/R2）

带入可得 -Vout=（（Vin1/R1）+（Vin2/R2））*R3

R1=R2=R3  结合公式  Vout=-（Vin1+Vin2）

我们通过circuitjs在线电路验证

Vin1输入一个峰值5V频率10Hz的正玄波

Vin2输入一个峰值5V频率200Hz的正玄波

红线 VIn1 10HZ 5V

绿线 VIn2  200Hz 5V

黄线 Vout   正负10V

我们可以得到一个非常好玩的波形，惊奇的发现Vin1+Vin2=-Vout

5、减法器

虚短  V+≈V- 

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入V+和V-

由V+ ≈ V- 可得  （Vin2-V+）/R1 = V+ /R2 ，（Vin1-V-）/R4 = （V-  -  Vout）/R3

化简得 2V+ =Vin2，Vout = 2V-  -  Vin1

结合公式  Vout = Vin2 - Vin1

我们通过circuitjs在线电路验证

Vin1输入一个峰值3V频率40Hz的正玄波

Vin2输入一个峰值5V频率40Hz的正玄波

我们可以看到 绿色 - 黄色 = 红色

 

6、积分电路

虚短  V+≈V- 

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入V+和V-

通过R1的电流和C1的电流相等

得 I=Vin1/R1，I=C*dUc/dt=-C*dVout/dt

若Vin1为恒定电压 Vout=-U*t/(R1*C1)

我们通过circuitjs在线电路验证

Vin1输入一个峰值2V频率1Hz的正玄波

波形没太看懂

7、微分电路

虚短  V+≈V- 

虚断  理想运放输入阻抗 ∞ ，因此V-没有电流流入V+和V-

       Vout=-i*R2=-(R2*C1)dV1/dt

我们通过circuitjs在线电路验证

Vin1输入一个峰值2V频率1Hz的正玄波

波形没太看懂

4、总结

总结下来运算放大器只要明白“虚短”和“虚短”两个概念就可以推出计算公式，求出输出电压

虚短 V+ ≈ V-

虚断 I+ ≈ 0，I- ≈ 0