(一）运算放大器
1.原理
运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。
图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示
图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。如图2所示。U-对应的端子为“-”，当输入U-单独加于该端子时，输出电压与输入电压U-反相，故称它为反相输入端。U+2-氯-5-甲基吡啶对应的端子为“＋”，当输入U+单独由该端加入时，输出电压与U+同相，故称它为同相输入端。 输出：U0= A(U+-U-) ； A称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）。
在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到:开环电压增益Aud=∞；输入阻抗ri=∞；输出阻抗ro摇臂式喷头=0；带宽f偏振式3d>水炮泥BW=∞；失调与漂移均为零等理想化参数。
2.理想运放在线性应用时的两个重要特性
输出电压UO与输入电压之间满足关系式：UO＝Aud（U+－U－）,由于Aud=∞，而净化水机UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。
由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”,这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
3. 运算放大器的应用
(1)比例电路
所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。
(a) 反向比例电路
反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端:
图3反向比例电路电路图
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R’＝R1 // RF发热板 。
输出电压U0与输入电压Ui称比例关系，方向相反，改变比例系数，即改变两个电阻的阻值就可以改变输出电压的值。反向比例电路对于输入信号的负载能力有一定的要求。
(b) 同向比例电路
同向比例电路如图4所示，跟反向比例电路本质上差不多，除了同向接地的一段是反向输入端:
图4 同相比例电路电路图
它的输出电压与输入电压之间的关系为：
； R’＝R1 // RF
只要改变比例系数就能改变输出电压，且Ui与U0的方向相同，同向比例电路对集成运放的共模抑制比要求高。
(c) 差动比例电路
差动比例电路如图5所示，输入信号分别加在反相输入端和同相输入端:
图5 差动比例电路电路图
其输入和输出的关系为：
可以看出它实际完成的是：对输入两信号的差运算。
(2)和/差电路
(a)反相求和电路
其电路图如图6所示（输入端的个数可根据需要进行调整）:
图6 反相求和电路图
其中电阻R'满足：
它的输出电压与输入电压的关系为：
它的特点与反相比例电路相同，可以十分方便的通过改变某一电路的输入电阻，来改变电路的比例关系，而不影响其它支路的比例关系。
(b)同相求和电路
其电路如图7所示（输入端的个数可根据需要进行调整）:
图7 同向求和电路图
它的输出电压与输入电压的关系为：
它的调节不如反相求和电路，而且它的共模输入信号大，因此它的应用不很广泛。
(c)和差电路
其电路图如图8所示,此电路的功能是对Ui1、Ui2进行反相求和，对Ui3、Ui4进行同相求和，然后进行的叠加即得和差结果。
图8 和差电路图
它的输入输出电压的关系是：
由于该电路用一只集成运放，它的电阻计算和电路调整均不方便，因此我们常用二级集成运放组成和差电路。它的电路图如图9所示: 图9 二级集成和差电路图 |
它的输入输出电压的关系是：
它的后级对前级没有影响（采用理想的集成运放），它的计算十分方便。 |
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(3) 积分电路和微分电路
(a)积分电路
其电路图如图10所示：它是利用电容的充放电来实现积分运算，可实现积分运算及产生三角波形等。
图10 积分电路图
它的输入、输出电压的关系为：
其中: 表示电容两端的初始电压值.如果电路输入的电压波形是方形，则产生三角波形输出。
(b)微分电路
微分是积分的逆运算，它的输出电压与输入电压呈微分关系。电路如图11所示:
图11 微分电路图
它的输入、输出电压的关系为：
(4) 对数和指数运算电路
(a)对数运算电路
对数运算电路就是是输出电压与输入电压呈对数函数。我们把反相比例电路中Rf用二极管
或三级管代替级组成了对数运算电路。电路图如图12所示：
图12 对数运算电路
它的输入、输出电压的关系为（也可以用三级管代替二极管）:
(b)指数运算电路
指数运算电路是对数运算的逆运算,将指数运算电路的二极管(三级管)与电阻R对换即可。电路图如13所示:
图13 指数运算电路
它的输入、输出电压的关系为：
利用对数和指数运算以及比例，和差运算电路，可组成乘法或除法运算电路和其它非线性运算电路。
