运算放大器（简称“运放”）的出现，它天生自带“低失调、低偏流、内部补偿、宽频响”等良好品质，让ACUPS的控制电路强大。
一、运算放大器
1、定义运算放大器是一种放大倍数高（通常开环增益可达20万倍左右）、内部多级直接耦合的放大器。它有两个输入端（一个同相端“+”，一个反相端“−”）和一个输出端。输出信号可以是输入信号经过加、减、微分、积分等数学运算的结果——因为它用在模拟计算机里做数学运算，所以得名“运算放大器”。
2、电路符号如图所示，“+”代表同相输入端，“−”代表反相输入端。
（运算放大器的电路符号）
内部结构小揭秘运放内部包含三级：
输入级：差分放大电路，输入电阻高，能抑制零点漂移。
中间级：电压放大级，提高电压放大倍数。
输出级：输出电阻低，带负载能力强。
下面，我们就从“理想运放”开始，一步步了解它的各种典型用法。
二、理想运算放大器
1、定义：理想运算放大器，现实中没有，但用它做分析特别方便。
2、主要“指标”
开环电压增益 → 无穷大
输入阻抗 → 无穷大
输出阻抗 → 零
输入失调电压 → 零
共模抑制比 → 无穷大
频率响应 → 无限宽（什么频率都能放大）
输入输出关系：VO=GOL(VP−Vn)
其中：GOL—— 开环增益系数VP—— 同相端电压Vn—— 反相端电压VO—— 输出电压
两大重要特性：
1、因为GOL=∞，所以VP−Vn=0，即两个输入端电压差为零（“虚短”）。
2、因为输入阻抗无穷大，所以流入（或流出）输入端的电流为零（“虚断”）。
三、现实中的运放真实的运放两端会有很小的输入电流（微安到微微安级别），可能会引起输出不平衡。早期运放需要复杂的调零电路，现在工艺进步了，多数运放已经自带“免调零”功能，用起来很方便。
1、反相比例放大器
定义：反相比例放大器是一种将输入信号从反相端送入，输出信号与输入信号极性相反（反相）的放大电路。它工作在线性区，具备“虚短”和“虚断”的特点，线性放大性能很好。
电路特点：
输入信号ui经电阻R1送到反相端（−）。
同相端（+）经电阻R2接地。
反馈电阻RF连接在输出端和反相端之间。
反相端电压几乎为0V，称为“虚地”。
（反相比例放大器）
电压增益公式：uo=−RF/R1*ui
负号表示输出与输入反相。如果R1=RF，则uo=−ui，这时叫“反相器”或“反号器”。
输出电压计算：uo=−RF/R1*ui
静态平衡电阻：R2=R1//RF
2、同相比例放大器
定义：同相比例放大器的输入信号加到同相端（+），输出信号与输入信号极性相同（同相），同样工作在线性区，具备“虚短”“虚断”特性。
电路特点
反相端通过电阻R1接地。
反馈电阻RF跨接在输出端和反相端之间。
输入电阻非常高，这是它相比反相放大器的一大优点。
（同相比例放大器）
闭环增益公式uo/ui=1+RF/R1
没有负号，说明同相。
理想的输入阻抗为无穷大，实际的输入阻抗为Ri=2Ri//AV/Ril×GOL
理想的输出阻抗为0，实际的输出阻抗为Rout=AV/GOL*RO
电阻R2为静态平衡电阻，R2=R1//RF，保证放大电路静态时，运放同相输入端和反相输入端的对地等效电阻相等，降低失调电流对电路运算误差的影响。
其中，GOL为运算放大器的开环电压增益系数，它是由运算放大器在开环工作时输出电压增量和输入差模电压增量之比来确定的：GOL=20lg(ΔVo /ΔVi)
目前，常用的运算放大器的开环增益系数为60～140dB。
目前，一般运算放大器的Ril为几十千欧到几兆欧。
3、电压跟随器
定义：电压跟随器是一种特殊的同相比例放大器——当R1=∞（即反相端直接连到输出端，反馈电阻RF=0）时，增益为1，输出紧紧跟着输入变化。
（电压跟随器）
4、电压加法放大器
定义：加法放大器可以将多个输入电压按比例相加，输出它们的代数和（反相后）。广泛应用于波形平移、零点调节等场合。
（电压加法放大器）
5、电压差动放大器
定义：差动放大器放大两个输入电压的差值，同时抑制共模信号（比如干扰）。它常用于ACUPS的相位检测、电桥不平衡检测、传感器信号放大等场合。
基本要求
高输入阻抗
宽共模输入范围
高共模抑制比（CMRR）
（单端输出差动放大器）
本文由中伟博信更新于2026年5月14日
中伟博信 | 十二年ACUPS行业沉淀，只讲真知识，真经验