篇名運算放大器(OPA)原理之探討作者蔡佳志。國立金門農工。子三甲王少軒。國立金門農工。子三甲翁明陽。國立金門農工。子三甲運算放大器(OPA)原理之探討前言:近幾年來，電子元件不段地演變‧創新，使得科技興盛，其中運算放大器(OPA)因其性能優越，使用簡便及價格低廉等優點，已經變成使用廣泛，普及化的固態電子裝置，不但在高級的電子儀器裡，運算放大器(OPA)屢用不鮮，就是一般消費性電子產品中，以運算放大器(OPA)為組成要項的線性積體電路也相當普遍，因是之固對依個電子本科系學生‧技術員‧工程師而言，熟悉了解運算放大器(OPA)的理論，基本功能及其應用技巧乃為必備應有的知識，在今日科技領域中，運算放大器(OPA)廣泛使用，也從基本型演化出多種型態，每種都有屬於它的特性及優略，所以想了解這眾多的運算放大器(OPA)家族，就一定需要知道最基本運算放大器(OPA)之內部電路解析，基本之特性及其作用，其次再從常見之運算放大器(OPA)下手，一步ㄧ步的往下深深一般。摘要:1運算放大器(OPA)初步須知。2.理想運算放大器(OPA)之特性。3.運算放大器(OPA)基本電路。4.結論。ㄧ將許多電晶體‧電阻‧電容等元件連接組合在一起小晶片上，在將此晶片加以封裝，即成為一獨立元件，這就是所謂線性積體電路，亦稱IC運算放大器(OPA)。下圖為運算放大器(OPA)的結構方塊圖:定電流源反相輸入高差輸動高增益電壓放大器低阻抗輸出放大器輸出入放非反相輸入阻大抗器VCC運算放大器(OPA)最重要的特性是:(1)高的輸入阻抗，因此在輸入端產生的電流可忽略。(2)非常高非常的開路增益。(3)非常低的輸出阻抗，所以放大器接負載時並不影響輸出。標準運算放大器(OPA)符號圖如下:+V正電源乂乂乂指的是opa的型態或編號-反相輸入(以負號表示)乂乂乂輸出端+非反相輸入(以正號表示)其他接腳其他接腳-v負電源二實際的運算放大器(OPA)與理想運運算放大器(OPA)的特性極為接近，為了運算放大器(OPA)之設計及增億計算的方便，因此一般在討論時，均把它看成理想運算放大器(OPA)來操作。其內部等效電路圖如下:V1－反相輸入端輸出端Ro=0Vi＋VoRi＝∞AvoViV2－＋非反相輸入端(A)理想的OPA－反相輸入端Ro輸出端＋VoRiAvoVi－＋非反相輸入端(B)實際的OPA理想運算放大器(OPA)具下列特性:(1)輸入電子無限大Ri=∞，即輸入電流為零Ii=0。(2)輸出電阻為零Ro=0。(3)開環路電壓增益無限大Av=-∞(4)頻帶寬度無限大BW=∞(5)輸入抵補電壓等於零時Vo=0(電路平衡)。即當Vi1=Vi2時，Vo=0。(6)共模拒斥比無限大CMRR=∞，即因共模增益等於零Ac=0。(7)特性不受溫度變化而漂移。(8)響應時間為零，即無時間延遲。三1電壓比較器:一個電壓比較器是用來比較一個輸入端的電壓與另一個輸入端的電壓。如下圖所示為最基本的的電壓比較器，在這簡單的電路(開路增益模式)組合中，只要兩個輸入端有任何少許的差別，將推動輸出端到達飽和(saturation)。輸出達到飽和的方向取決定輸入信號的極性，當反向輸入端電壓比非反向輸入端電壓為正時，輸出電壓將擺到負飽和(-Vsat)。同理當反向輸入端電壓比非反向輸入端為負時輸出電壓將擺到正飽和(+Vsat)。R1v1-voutv2+R2RLvout=vsat×sing(v2-v1)以下基本電路需先了解運算放大器(OPA)之重要觀念:虛接地(Virtualground)如下圖(a)所示為加有反饋元件的反相運算放大器(OPA)電路，由於加在運算放大器(OPA)中的電阻R1與Rf為有限值，因而形成電壓並聯反饋電路。對理想運算放大器(OPA)而言:(1)音輸入電阻無限大(Ri＝∞)以沒有電流流入放大器的輸入端，即Ii=Vi/Ri=Vi/∞，輸入端如同開入不吸取電流，因此流過R1的電流I1也”完全”流經Rf，所以I1=If。(2)因開路電壓增益無限大(Av)，所以放大器的差動輸入電壓為零，即Vi=Vo/Av=Vo/∞,所以輸入在實效上是短路的。因此非反向輸入端的電位V+將等於紡線輸入端的電位V-，即因Vi=V+－V-=0，所以V-=V+。綜合上敘述，在運算放大器(OPA)中，兩輸入端間電位差為零伏特，如同短路。且又沒有電流流入這兩個輸入端，因此輸入端好像在一條虛設的短路線，此時Vi=0，Ii=0，在各個