简述运算放大器的电路工作原理分析

集成运算放大器(简称集成运放或运放)在电子电路中应用非常广泛。运放的多数典型应用电路在各类电子技术教科书中都有详细和深入的分析，集成运算放大器(Integrated Circuit Operational Amplifier，简称IC Op-Amp)是一种集成电路，被广泛应用于模拟电路和信号处理系统中。它通常由数个晶体管、电阻、电容等元器件组成，并具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。

集成运算放大器通常由5个基本模块组成：差动放大器：由两个输入端口和一个输出端口构成，其作用是放大输入信号的差分信号。级联放大器：由多个级联的放大器组成，以增加整体的增益。输出级：将增强后的信号放大并驱动负载。偏置电路：为差动放大电路提供正确的工作电平。补偿电路：通过对集成电路内部的反馈路径进行补偿，可以提高其稳定性和频率响应。

集成运算放大器是建立在差动放大器原理的基础上的，其输入端口通常由两个反向并联的晶体管组成。当两个输入端口分别连接不同的信号时，晶体管的电流将发生变化，从而形成一个差分信号。这个差分信号会被级联放大器进行进一步的放大，并最终驱动输出级。集成运放通常有一个反馈回路来控制其放大倍数。这个反馈回路通常是通过一个电容或电阻之类的元件实现的。

1使用双电源的运放交流放大电路

为了使运放在零输入时零输出，运放的内部电路是按使用双电源的要求来设计的。运放交流放大电路采用双电源供电，可以增大动态范围。使用双电源的同相输入式交流放大电路。两组电源电压VCC和VEE相等。C1和C2为输入和输出耦合电容;R1使运放同相输入端形成直流通路，内部的差分管得到必要的输入偏置电流;RF引入直流和交流负反馈，并使集成运放反相输入端形成直流通路，内部的差分管得到必要的输入偏置电流;由于C隔直流，使直流形成全反馈，交流通过R和C分流，形成交流部分反馈，为电压串联负反馈。引入直流全反馈和交流部分反馈后，可在交流电压增益较大时，仍能够使直流电压增益很小(为1倍)，从而避免输入失调电流造成运放的饱和。

2使用单电源的运放交流放大电路

在采用电容耦合的交流放大电路中，静态时，当集成运放输出端的直流电压不为零时，由于输出耦合电容的隔直流作用，放大电路输出的电压仍为零。所以不需要集成运放满足零输入时零输出的要求。因此，集成运放可以采用单电源供电，其-VEE端接"地"(即直流电源负极)，集成运放的+Vcc端接直流电源正极，这时，运放输出端的电压V0只能在0～+Vcc之间变化。在单电源供电的运放交流放大电路中，为了不使放大后的交流信号产生失真，静态时，一般要将运放输出端的电压V0设置在0至+Vcc值的中间，即V0=+Vcc/2。这样能够得到较大的动态范围;动态时，V0在+Vcc/2值的基础上，上增至接近+Vcc值，下降至接近0V，输出电压uo的幅值近似为Vcc/2。

在使用条件许可的情况下，运放交流放大电路尽量采用双电源供电方式，以增大线性动态范围。当集成运放双电源使用时，正、负电源电压一般要对称。且电源电压不要超过使用极限，电源滤波要好。为了消除电源内阻引起的低频自激，常常在正、负电源接线与地之间分别加0.01～0.1 μF的电容退耦。使用单电源供电时，运放同相输入端电位要小于该运放的最大共模输入电压。确定输入信号是同相输入还是反相输入。若要求放大电路的输入电阻比较大，应采用同相输入式交流放大电路。因为反相输入式交流放大电路输入电阻的提高会影响电压增益。