引言
运算放大器（或简称运放）是许多电子设计的基本组成部分之一，其应用范围从简单的小信号放大到复杂的模拟信号处理。它们用途广泛，几乎可以应用于大多数设计。虽然原理很简单，但在应用中需要考虑很多的参数。下面让我们重温一下运放的基礎电子知识文章。
反馈
每个运放都可以进行反馈，从下图1的典型负反馈原理图开始了解。
图1. 典型反馈原理图 (图片来源: ADI)
负反馈是将输出信号的一部分“反馈”到输入端的过程，但要使反馈为负，必须使用外部电路和附加器件将输出反馈到运放输入的负端(或「反相输入」端)，目的是使输入端之间的差分输入电压接近于零， 以下面的公式（1）表示
当中
是闭环增益
是开环增益
是反馈系数
开环增益（ Open-Loop Gain ）
开环增益（ ）是放大器在没有闭合时反馈环路情况下的增益，因此称为「开环」。对于精密运算放大器，该增益可能非常高，能达到大约为 160 dB或以上。从直流到主导极点转折频率，该增益表现平坦。此后，增益以6 dB/8倍频程(20 dB/10倍频程)下降。 (注：8倍频程指频率增加一倍，10倍频程指 频率增加十倍。) 如果运算放大器只有一个单极点，则开环增益继续以该速率下降，如图2 (单极点响应)所示。
图2. 开环增益(波特图) - 单极点响应 (图片来源: ADI)
实际上，一般运算放大器有一个以上的极点，如下图3所示。
图3. 开环增益(波特图) - 双极点响应 (图片来源: ADI)
在图3所示，第二个极点会使开环增益下降至12 dB/8倍频程(40 dB/10倍频程)的速率增加一倍。如果开环增益在达到第二个极点的频率之前降至0 dB以下，则运算放大器在任何增益下均会无条件地保持稳定。在规格书上，一般将这种情况称为“单位增益稳定（Unity Gain Stable）”。具体情况，可以在如ADI 公司 ADA4857 的规格书上，有关开环增益频率响应图 (图4) 看到。
图4. ADA4857 开环增益频率响应 (图片来源: ADI)
注意 : 开环增益的不稳定状态
如果达到第二个极点的频率且闭环增益大于 1 (0 db)，则放大器可能不稳定。有些运算放大器设计只是在较高闭环增益下才保持稳定， 这就是所谓的非完全补偿运算放大器。然而，运算放大器可能在较高频率下拥有更多额外的寄生极点，前两个极点一般都是最重要的。
开环增益并不是一项精确控制的参数。其范围相对较大，在规格参数中，多数情况下均表示为典型值而非最小/最大值。有些情况下，一般指高精度运算放大器，该参数会有一个最小值。另外，开环增益可能因输出电压电平和负载而变化。这就是所谓的开环增益非线性度。该参数与温度也有一定的相关性。一般来说，这些影响很小，多数情况下都可以忽略不计。事实上，一些运算放大器的数据手册中未必包含开环增益非线性度。
闭环增益（ Close-Loop Gain ）
闭环增益指放大器在反馈环路闭合时的增益。闭环增益有两种形式：信号增益和噪声增益。
信号增益和噪声增益
闭环放大器增益的经典表达方式涉及开环增益。设 
为实际闭环增益，
为噪声增益， 为放大器的开环增益，则：
这样，一般情况下如果开环增益很高，则电路的闭环增益大多數是噪声增益。
图5. 信号增益与噪声增益 (图片来源: ADI)
请留意，用于确定运算放大器稳定性的是噪声增益，而非信号增益。大多数现代运算放大器都能在单位增益下稳定，但某些特殊用途的放大器无法做到这一点。与标准单位增益稳定型运算放大器相比，非完全补偿运算放大器可提供独特的优势，比如更低的噪声电压和更宽的带宽。
增益带宽积 （ Gain-Bandwidth Product ）
对于单极点响应，开环增益以6 dB/8倍频程下降。这就是说，如果我们将频率增加一倍，增益將下降到一半。相反，如果使频率减半，则开环增益会增加一倍。如图6所示，结果产生了所谓的增益带宽积。如果用频率乘以开环增益，其积始终为一个常数，但这积必须处于整条曲线中以6 dB/8倍频程下降的部分。这样，我们就得到了一个品质因素，可以据此决定某个运算放大器是否适合特定的应用。请注意，增益带宽积仅对电压反馈 (VFB)运算放大器有意义。
图6. 信号增益与噪声增益 (图片来源: ADI)
例如，如果我们有一个需要闭环增益为10和100 kHz带宽的应用，那么我们是否需要一个至少1MHz增益带宽积的运算放大器?
这样解释有点过分简化。在现实中，由于增益带宽积的可变性，以及在闭环增益与开环增益相交的位置，响应实际上要下降3 dB，而且最好应留一点额外余量。在上述应用中，增益带宽积为1MHz的运算放大器只是最少要求
压摆率
压摆率(SR)是指放大器输出因放大器输入突然变化而发生变化的速率，其测量单位通常是V/μs。大信号最大工作频率可以通过下式确定：
f = SR/ 2πVp，其中Vp为峰值电压。
某些放大器具有非常大的压摆率，试图以漂亮的数字来获得工程师的青睐，但有时未必真正用的上，因为最大工作频率受到失真的限制。最简单的判断方法是查看失真曲线，了解具体应用在无法接受的失真时对应的频率是多少。同样，清楚知道系统要求，这点也是至关重要的。然后，将该频率代入压摆率计算公式，计算到底需要多大的压摆率。
图6. OP177 最大输出幅度与频率 (图片来源: ADI)
带宽
有些人认为带宽越高越好，但经验丰富的模拟工程师知道，带宽足够适合应用要比带宽过高更好。评估任何参数的最佳方法是翻阅数据手册，查看特性曲线，只有这样才能真正了解放大器的特性。带宽曲线中是否有过高的峰化？有些制造商将这种现象说成是–3dB带宽较大，但它也可能说明器件存在稳定性问题。即使–3dB带宽看起来较大，但放大器的增益平坦度可能会因为峰化而降低。因此，带宽能够满足您的需求即可，带宽较宽的放大器需要更加注意稳定性和PCB布局布线。
輸出类型
通常，运算放大器的“输出类型”是根据放大器的输出结构和应用类别来分类的，在Digi-Key网站內 线性器件 - 放大器 - 仪器、运算放大器、缓冲放大器 产品类别中已经列出不同输出类型，方便大家挑选合适的运算放大器。
“输出类型”大致可分为:
差分 : 这类运算放大器具有正输出和负输出， 它将两个输入端电压的差以一固定增益放大
轨对轨 : 这类运算放大器(或称满摆幅)的输入和输出电压摆幅非常接近或几乎等于电源电压值 (通常在毫伏范围内)，这类型在运算放大器中是最普遍。
漏极开路 : 这类运算放大器的输出连接到 IC 内部晶体管的基极。 因此，运放工作时，晶体管的漏极导通：只能吸收电流，如图5所示。 这类运放一般用于电流检测，可应用范围不多，所以市场上的选择较少。
图7. 漏极开路运算放大器输出电路图
推挽式 : 推挽式放大器是指使用NPN晶体管和PNP晶体管的放大器。晶体管相互匹配，因此它们具有大致相同的增益、速度和电流规格。晶体管交替工作在信号的正、负两个半周期成一推一挽形式的功率放大器。不过和漏极开路一样，应用层面并不大，国外也没有多少厂商会开发这种输出级运放，所以市场上的选择比较少。
图8. A类、B类、AB类输出級推挽式放大器 (图片来源: ADI)
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