信号与模拟

运算放大器(op-amp)

运算放大器,简称运放,是一块小小的芯片,它只做一件事,而且做得格外起劲:盯着两根输入线,把它们之间的差值放大到惊人的程度。把它想象成一个拿着大喇叭、较真到极点的裁判——给它两个仅差一丝的电压,运放就会把这点差距放大成输出端的巨大摆动。单凭这股「裸增益」其实没法直接用:稍微一碰,输出就一头撞向某个极端。

诀窍在于反馈:把一部分输出绕回输入端,就能把这股狂野的增益驯服成既精准又听话的东西。于是同一块芯片可以把麦克风信号正好放大十倍,可以把两个信号相加、相减,也可以比较两个电压、果断地给出判断。几只运放加几个电阻,就能变成一台助听器、一个传感器读取电路或一个滤波器——正因如此,运放才成了几乎每一个模拟和混合信号电路里默默干活的主力。

分析带负反馈的运放时,有两条好用的「黄金法则」让计算几乎像变魔术:假设没有电流流进输入端,再假设这块芯片会努力让两个输入端保持相同电压(即「虚短」)。这两条法则只在负反馈下成立——一旦撤掉反馈,比如用作比较器时,输出就只会一头撞向正、负电源中的某一端。1968 年问世的传奇型号 741 让运放变得便宜又普及——直到今天,工程师只要想对信号做点处理,第一个想到的往往就是它。

又称
op-ampopamp运放運算放大器