运算放大器基础1

运算放大器，运放，在电路设计中非常常见。通过运放，能够实现很多复杂的电路，但也因此成为最难理解的电子元器件。在此，我们以LM741作为例子，学习运放的基本特性。

LM741应该是史上最为成功的IC之一了。先来看一下它的引脚定义：

                                                    图1-LM741经典运放引脚定义

重点关注：

运放最简单的应用，就是作为比较器。由于运放的放大倍数很大，一般来说都会接上反馈来使用。但是，作为比较器时，可以不用接反馈，电路也相应简单：

                                          图2-运放作为比较器的简单电路图

图中，三角形符号用于表示运放，其中，只显示了正相输入、反相输入和输出，没有显示电源正负极。虽然符号里面没有电源正负极，但仿真软件（我使用的是EveryCircuit软件）在运放的设置参数中是有电源正负极输入的，目前设置的是±9V。

                                                        图3-运放的电源正负极设置

回到图2，在“正相输入”和“负相输入”接有电压表，在“输出”也接有电压表。

可以看到“正相输入”连接一个开关，开关可以切换到0.1V（100mV）和0V。“负相输入”直接接地。

在图2中，当前状态下，开关切换到0V，“正相输入”和“负相输入”都是接地，运放两个输入端电压相同。通过电压表读数，看到运放输出是0V。

当开关切换到0.1V，“正相输入”比“负相输入”大，运放输出是+9V，如下图：

                                                        图4-比较器输出正电压

好，现在我们将0.1V电源换个方向，这样实际“正相输入”的是-0.1V，比“负相输入”的电压要低，看看输出是什么？

                                                            图5-比较器输出负电压

输出是-9V。

想一想，比较器这种工作方式是不是符合预期？

我来解释一下：

我们在面板上搭建一个运放比较器实验电路，如下：

                                图6-面包板上用运放搭建比较器（LM741，LM324，LM358皆可）

等效电路图为：

                                                       图7-运放搭建比较器电路

首先，万用表查看稳压管两端电压，为3.37V，作为运放反相输入。

                                                       图8-万用表检查稳压管两端电压

其次，调节可变电阻，使其两端电压小于3.37V，比如2.09V，作为运放正相输入，由于电压小于反相输入，LED不点亮。

                     图9-万用表检查可变电阻两端电压，小于反相端，LED不点亮

最后，调节可变电阻，使其两端电压大于3.37V，比如3.43V，作为运放正相输入，由于电压大于反相输入，LED点亮（运放输出为5V）。

图10-万用表检查可变电阻两端电压，大于反相端，LED点亮