<p><strong>什么是运算放大器？</strong><br />
运算放大器(Operational Amplifier)是一种差分放大器，具有高输入电阻、低输出电阻、高开放增益（开环增益），并具有可放大+输入引脚与-输入引脚间的电压差的功能。</p>
<p>每个电路由正侧电源引脚、负侧电源引脚、+输入引脚、-输入引脚、输出引脚等5个引脚构成。</p>
<p>*通常电源、输入、输出分类以外的引脚名称未进行统一</p>
<p><strong>运算放大器、比较器的图解符号</strong></p>
<p><img alt="运算放大器、比较器的图解符号" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f9a37c50-97fc-4a56-9475-69410bbd8fbb" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1%EF%BC%9A%E8%BF%90%E7%AE%97%E6%94%BE%E5%A4%A7%E5%99%A8%E3%80%81%E6%AF%94%E8%BE%83%E5%99%A8%E7%9A%84%E5%9B%BE%E8%A7%A3%E7%AC%A6%E5%8F%B7_0.jpg" /></p>
<p><strong>运算放大器的电源引脚名称示例</strong></p>
<p><img alt="运算放大器的电源引脚名称示例" data-entity-type="file" data-entity-uuid="a621bb12-3e17-4396-b76a-7a4f6fab9b8d" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9A%E8%BF%90%E7%AE%97%E6%94%BE%E5%A4%A7%E5%99%A8%E7%9A%84%E7%94%B5%E6%BA%90%E5%BC%95%E8%84%9A%E5%90%8D%E7%A7%B0%E7%A4%BA%E4%BE%8B_0.jpg" /></p>
<p>运算放大器要求的功能有高输入电阻（阻抗）和低输出电阻。 在下图【电压控制电压源放大器模型】中，输入电压和输出电压的关系如以下公式所示。</p>
<p><strong>电压控制电压源放大器模型</strong></p>
<p><img alt="电压控制电压源放大器模型" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5acf6d1c-bb82-4683-82b4-47e7abdc9b02" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3%EF%BC%9A%E7%94%B5%E5%8E%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%94%B5%E5%8E%8B%E6%BA%90%E6%94%BE%E5%A4%A7%E5%99%A8%E6%A8%A1%E5%9E%8B_0.jpg" /></p>
<p><img alt="公式" data-entity-type="file" data-entity-uuid="25c7449c-473c-4138-b3e0-066f4777cc6b" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE4_78.png" /></p>
<p>信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。</p>
<p>但是，当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。</p>
<p>关于以下第2项，放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。</p>
<p>此时，当Ro远远小于RL(Ro=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。</p>
<p>这样的运算放大器被称为理想运算放大器。</p>
<p>一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。</p>
<p><img alt="电路结构" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5d3c1a3a-829a-4945-9d38-f70f0b11fcf7" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5_22.jpg" /></p>
<p>信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。</p>
<p>但是，当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。</p>
<p>关于以下第2项，放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。</p>
<p>此时，当Ro远远小于RL(Ro=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。</p>
<p>这样的运算放大器被称为理想运算放大器。</p>
<p>一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。</p>
<p><img alt="6" data-entity-type="file" data-entity-uuid="07c2eaf0-a3d6-41d6-9cee-498f2365a9d4" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE6_17.jpg" /></p>
<p>运算放大器按其放大率放大引脚间的电压差，因此输出电压表示如下。</p>
<p><img alt="输出电压" data-entity-type="file" data-entity-uuid="59550dc9-4e6f-469a-8918-295ebaec2baf" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE7_49.png" /></p>
<p>当运算放大器的开放增益Av足够大时，可视为左边近似于0、Vs=VOUT。</p>
<p>增益较低时，公式左边不可近似于0，这样，输出电压会发生误差。</p>
<p>之所以希望运算放大器有高开放增益，是因为通过该增益可尽量缩小输出电压误差。</p>
<p>高开放增益从其他角度来看，意味着应尽量减小+输入引脚和-输入引脚间的电位差。即，开放增益越大，VIN+=VIN-的关系成立的可能性就越大。该+输入引脚和-输入引脚的电位基本相等的关系被称为虚短、虚断或虚拟接地。</p>
<p>构成负反馈电路使用时，该关系成立，可利用虚拟接地的特性设计应用电路。</p>
<p><strong>什么是比较器</strong></p>
<p>比较器(Voltage Comparator)的引脚结构与运算放大器相同，即由+输入引脚、-输入引脚、正侧电源引脚、负侧电源引脚、输出引脚等5个引脚构成。 该电路使用任一输入引脚为基准引脚来固定电压，放大该基准电压与输入另一个引脚的电压间的差，输出High或Low。</p>
<p>+输入引脚的电位 > -输入引脚的电位成立时，输出High级<br />
-输入引脚的电位 > +输入引脚的电位成立时，输出Low级</p>
<p>运算放大器与比较器的很大差异是有无相位补偿电容。<br />
由于运算放大器构成负反馈电路使用，因此需要在IC内部设置防振相位补偿电容。<br />
而比较器未构成负反馈电路，因此未内置相位补偿电容。<br />
由于相位补偿电容限制了输入-输出间的响应时间，因此无相位补偿电容的比较器具有比运算放大器更好的响应性。<br />
另一方面，根据该相位补偿电容的有无，将运算放大器作为比较器使用时，因受相位补偿电容限制，其响应性远远低于比较器。<br />
运算放大器作为比较器使用时需要注意。</p>
<p>文章来源：<a href="https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/opamps/op_what1">罗姆</a></p>