初學者真的能掌握運用嗎？
理解運算放大器 (op-amp) 的重要性已被廣泛認可，一些類比電路教科書將多達三分之一的內容用於介紹運算放大器。然而，許多人在閱讀後發現自己迷失了方向，不知道如何應用所學到的知識。通常，這是因為教科書過於專注於概念和原則，讓初學者不知所措。出於實用目的，我們在這裡使用運算放大器，而不是製造它們。對於大多數情況來說，掌握運算放大器的兩種常見應用通常就足夠了。
隨著積體電路的進步，運算放大器作為獨立組件變得越來越不常見。它們通常整合在晶片內，幾乎不需要關注，或者在它們曾經必不可少的應用中被 CPU 取代，例如在控制理論中。例如，眾所周知的 PID 控制演算法曾經是透過運算放大器實現的，但現在通常在微控制器中實現。接下來，我們將介紹運算放大器的兩個主要用途。
運算放大器的基本理論
左圖顯示了一個運算放大器符號－一個有五個引腳的三角形。 V+和V-代表電源正負，例如可以是5V和0V。 Un 和 Up 輸入以及 Uout 輸出組成了其他引腳。右圖為運轉的特性曲線：當Up大於Un時，輸出電壓接近正電源電壓，反之亦然。輸出電壓 Uout = A(Up – Un) + 2.5，其中 A 是運算放大器的增益係數，是固定參數，通常為數萬。
比較
這是LM358運算的內部結構，它包含兩個運算子。
透過將一個運算連接到電源和接地，並透過訊號產生器輸入正弦波，我們可以將Un從0V調整到5V。當Un低於正弦波時，輸出保持高電平；當它高於時，輸出變低。在實際應用中，正弦波可以用感測器電壓代替。
例如，可以使用光敏電阻器來創建一個簡單的電路，其中輸出在光照下較低，在黑暗中較高。這是運算放大器的第一個常見用途：作為電壓比較器。
擴音器
我們主要使用運算放大器的兩個區域：非線性或飽和區域和窄線性區域。後者是運算放大器的真正潛力所在，但它非常狹窄，需要一個稱為負回饋的概念來有效地利用它。負回授本質上將放大器變成了運算放大器。
圖中，將輸出連接到Un，透過不斷調整，Un電壓接近Up的電壓。一旦引入負回授，由於運算放大器的高靈敏度，我們假設Up等於Un。這使我們能夠建造各種電路來進行比例、加法和積分等運算，所有這些都可以透過運算放大器來實現。
然而，對於初學者來說最常見的應用是比例放大器。
實際使用範例
假設RS是一個小採樣電阻（10毫歐姆），用來偵測系統電流。如果負載流過 1A 電流，RS 將產生約 10mV。透過使用特定電阻值的運算放大器對其進行放大，我們可以輕鬆測量電流。
摘要
對於初學者來說，運算放大器的兩個主要應用是用作比較器和用作比例放大器。
個人經驗：
請記住兩點：1) 差分增益其實是無限的，2) 輸入電阻是無限的。這大大簡化了運算放大器的應用。例如，比較器無限放大任何輸入差異，直到輸出電壓與電源匹配。借助電阻器，運算放大器可以對任何電壓執行比例運算。至於電壓跟隨器，它們將輸出穩定在輸入電平。添加二極體或電阻器，或使用特定網絡，可以創建更複雜的功能，例如磁滯和正弦波振盪器。不要死記硬背公式，而是一步步分析，以便更好地理解。
