訊號與類比
運算放大器(op-amp)
運算放大器,簡稱運放,是一塊小小的晶片,它只做一件事,而且做得格外起勁:盯著兩根輸入線,把它們之間的差值放大到驚人的程度。把它想像成一個拿著大喇叭、較真到極點的裁判——給它兩個僅差一絲的電壓,運放就會把這點差距放大成輸出端的巨大擺動。單憑這股「裸增益」其實沒法直接用:稍微一碰,輸出就一頭撞向某個極端。
訣竅在於回授:把一部分輸出繞回輸入端,就能把這股狂野的增益馴服成既精準又聽話的東西。於是同一塊晶片可以把麥克風訊號正好放大十倍,可以把兩個訊號相加、相減,也可以比較兩個電壓、果斷地給出判斷。幾顆運放加幾個電阻,就能變成一台助聽器、一個感測器讀取電路或一個濾波器——正因如此,運放才成了幾乎每一個類比與混合訊號電路裡默默幹活的主力。
分析帶負回授的運放時,有兩條好用的「黃金法則」讓計算幾乎像變魔術:假設沒有電流流進輸入端,再假設這塊晶片會努力讓兩個輸入端保持相同電壓(即「虛短」)。這兩條法則只在負回授下成立——一旦撤掉回授,比如用作比較器時,輸出就只會一頭撞向正、負電源中的某一端。1968 年問世的傳奇型號 741 讓運放變得便宜又普及——直到今天,工程師只要想對訊號做點處理,第一個想到的往往就是它。
又稱
另見