運算放大器是一種具有高增益、高輸入阻抗和低輸出阻抗的放大電路，通常用于模擬信號處理中。它可以對輸入的微小信號進行放大，并且能夠保持輸入和輸出的線性關(guān)系。

1.提高信噪比

運算放大器可以通過增加信號的幅度，使信號與噪聲之間的差別更加明顯，從而提高了信噪比。這對一些需要精確測量的應(yīng)用非常重要，如生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的心電圖儀和血壓計等。

2.濾波器

運算放大器結(jié)合其他被動元件可以形成各種不同類型的濾波器電路。例如，使用電容器和電阻器構(gòu)成的低通濾波器可以將高頻噪聲過濾掉，只留下低頻信號。類似地，使用電感器和電容器組合可以形成帶通或高通濾波器。

3.微分和積分

運算放大器還可以用于微分和積分電路中。微分電路可以將輸入信號求導(dǎo)，積分電路可以將輸入信號積分。這些電路在測量、控制和信號處理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

運算放大器(簡稱“運放”)是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運算的結(jié)果。由于早期應(yīng)用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學(xué)運算，故得名“運算放大器”。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當中。運放如圖有兩個輸入端a(反相輸入端)，b(同相輸入端)和一個輸出端o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當電壓U-加在a端和公共端(公共端是電壓為零的點，它相當于電路中的參考結(jié)點。)之間，且其實際方向從a 端高于公共端時，輸出電壓U實際方向則自公共端指向o端，即兩者的方向正好相反。當輸入電壓U+加在b端和公共端之間，U與U+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。為了區(qū)別起見，a端和b 端分別用“-”和“+”號標出，但不要將它們誤認為電壓參考方向的正負極性。電壓的正負極性應(yīng)另外標出或用箭頭表示。反轉(zhuǎn)放大器和非反轉(zhuǎn)放大器如下圖：

一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出端口(Out)和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運放制作同相、反相及差分放大器。

運放的供電方式分雙電源供電與單電源供電兩種。對于雙電源供電運放，其輸出可在零電壓兩側(cè)變化，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。采用單電源供電的運放，輸出在電源與地之間的某一范圍變化。

運放的輸入電位通常要求高于負電源某一數(shù)值，而低于正電源某一數(shù)值。經(jīng)過特殊設(shè)計的運放可以允許輸入電位在從負電源到正電源的整個區(qū)間變化，甚至稍微高于正電源或稍微低于負電源也被允許。這種運放稱為軌到軌(rail-to-rail)輸入運算放大器。

運算放大器的輸出信號與兩個輸入端的信號電壓差成正比，在音頻段有：輸出電壓=A0(E1-E2)，其中，A0 是運放的低頻開環(huán)增益(如 100dB，即 100000 倍)，E1 是同相端的輸入信號電壓，E2 是反相端的輸入信號電壓。

運算放大器的實際應(yīng)用——比較器

當去掉運放的反饋電阻時，或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài))，理論上認為運放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實際上是很大，如LM324運放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬倍)。此時運放便形成一個電壓比較器，其輸出如不是高電平(V+)，就是低電平(V-或接地)。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時，運放輸出低電平。

圖中使用兩個運放組成一個電壓上下限比較器，電阻R1、R1ˊ組成分壓電路，為運放A1設(shè)定比較電平U1;電阻R2、R2ˊ組成分壓電路，為運放A2設(shè)定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負輸入端之間，當Ui >U1時，運放A1輸出高電平;當Ui 《U2時，運放A2輸出高電平。運放A1、A2只要有一個輸出高電平，晶體管BG1就會導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED就會點亮。

若選擇U1>U2，則當輸入電壓Ui越出[U2，U1]區(qū)間范圍時，LED點亮，這便是一個電壓雙限指示器。

若選擇U2 > U1，則當輸入電壓在[U2，U1]區(qū)間范圍時，LED點亮，這是一個“窗口”電壓指示器。

此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。各種各樣的新式產(chǎn)品以及新式的設(shè)備在我們的生活中應(yīng)用越來越重要，運算放大器可能我們都不曾聽說，但是，在生活中我們卻處處使用，這就是這些科技帶動我們生活的主要變化，運算放大器的作用，在我們生活中的哪些方面發(fā)揮著重要作用呢?

運算放大器主要是一種能夠?qū)⑿盘柗糯蟮囊环N技術(shù)，這種技術(shù)在我們的電路中應(yīng)用廣泛，尤其是集成電路的應(yīng)用中，在應(yīng)用的時候，最大的問題就是傳感器能夠提供的電流信號非常弱小，我們應(yīng)該怎么才能將這種信號放大化呢?那就是使用運算放大器，這種運算放大器的作用是能夠使用一些特殊的方法，讓信號變得較強，就能夠檢測出信號的強弱。

現(xiàn)在我們的這種運算放大器的作用主要是使用在我們的汽車電子、通信方面以及消費等等各個方面中，尤其是在通信中非常重要，以前我們的小靈通的手機信號非常弱，但是現(xiàn)在我們使用的任何一部手機的信號都要比我們的小靈通手機強很多倍，這也是一種運算放大器的運用。

運算放大器在生活的處處都發(fā)揮著重要的作用，甚至改變著我們的生活狀態(tài)，這就是科學(xué)技術(shù)帶給我們的新生活。

一、運算放大器的作用

1、放大信號：運算放大器可以將輸入信號放大到輸出端，具有高增益的特性，可以使較小的信號放大到足夠大的程度，以滿足特定的應(yīng)用需求。

2、濾波處理：運算放大器可以與電容、電感等元件組成濾波電路，對信號進行濾波處理，去除雜波和干擾信號，使信號更加純凈。

3、測量電壓：運算放大器可以作為電壓測量的工具，通過對電壓變化的放大，可以檢測、測量和記錄電壓信號。

二、運算放大器的基本用途

1、基本算術(shù)運算：運算放大器可以用于實現(xiàn)加法、減法、乘法和除法等基本算術(shù)運算。例如，兩個輸入信號相加后輸出，可以實現(xiàn)加法運算。

2、反饋電路：運算放大器可以通過反饋電路實現(xiàn)比例放大、積分、微分等功能。例如，通過反饋電路實現(xiàn)積分操作，可以實現(xiàn)信號的時間積分，對于信號處理、控制等應(yīng)用具有重要意義。

3、比較器：運算放大器可以作為比較器使用，通過對不同的輸入信號進行比較，輸出高電平或低電平，實現(xiàn)電壓比較、開關(guān)控制等功能。

4、振蕩器：運算放大器可以與電容、電感等元件組成振蕩器電路，輸出正弦波、方波等信號，可以應(yīng)用于信號發(fā)生器、音頻放大器等領(lǐng)域。

總之，運算放大器具有較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括信號處理、控制、測量、放大、濾波、比較等方面，被廣泛應(yīng)用于電子電路設(shè)計、控制系統(tǒng)、儀表儀器等領(lǐng)域。