运算器的历史
使用真空管设计的第一个放大器于1930年前后完成，该放大器可以执行加法和减法的工作。
运算放大器最初的设计目的是将电压模拟为数字，进行加、减、乘、除运算，是实现模拟计算机(analog computer )的基本结构模块。 但是，理想运算放大器在电路系统设计上的用途远远超过加减乘除的计算。 当今的运算放大器，即使使用晶体管(transistor )和真空管(vacuum tube )、分立)、集成电路(integrated circuits )元件，运算放大器的性能也接近理想的运算放大器的要求。 早期的运算放大器是使用真空管设计的，但现在大部分是集成电路式的元件。 但是，在系统对放大器的需求超过集成电路放大器的需求的情况下，为了实现这些特殊规格的运算放大器，大多使用分立元件。
放大器
20世纪60年代后期，仙童半导体(Fairchild Semiconductor )首次推出了广泛使用的集成电路运算放大器。 型号为A709，设计者为jjdjj？ 害怕孤独的日记本。 但是，709很快被以下新产品A741代替，741具有更好的性能，更稳定，使用方便。 741运算放大器已成为微电子产业发展史上独一无二的象征，经过几十年的发展仍未被取代，许多集成电路制造商至今仍在生产741。 即使在今天，A741仍然是各大学电子工程系中说明运算放大器原理的典型教材。
运算器原理
如上所述，运算放大器具有两个输入端子a (反相输入端子)、b (非反相输入端子)、输出端子o )，分别也被称为反相输入端子、非反相输入端子、输出端子. 在a端子和公共端子(公共端子为与电路内的基准节点相当的电压零点) )之间施加电压，如果其实际方向从a端子高于公共端子，则输出电压u的实际方向从公共端子开始，两者的方向正好相反。 将输入电压u施加在b端子和公共端子之间时，u和u的实际方向正好与公共端子相同。 为了区别，在a端子和b端子上分别标上“-”和“”的符号，但请不要误认为是电压基准方向的正负极性。 电压的正负极性请另行或用箭头表示。 反相放大器和非反相放大器如下图所示。
运算器原理图
通常，运算放大器可以简单地被认为是具有与一个信号输出端口(Out )同相和反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，从而可以使用运算放大器来制造同相、反相和差动放大器。
放电的供电方式分为二电源供电和一电源供电两种。 双电源运算放大器可以在零电压两侧改变输出，也可以在差动输入电压为零时将输出归零。 使用单电源供电的运算放大器时，输出在电源和接地之间的某个范围内发生变化。
运算放大器的输入电位通常必须高于有负电源的值，低于有正电源的值。 使用特殊设计的运算放大器，可以在负电源到正电源的整个区间内改变输入电位，即使比正电源稍高或比负电源稍低也是可以接受的。 该运算放大器被称为轨到轨输入运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端子的信号电压差成比例，音频段中有输出电压=A0(E1-E2 )。 其中，a0是运算放大器的低频开环增益(例如100dB，即100000倍)，e1是同相端子的输入信号电压，e2是反相端子的输入信号电压。
运算器的类型
根据集成运算放大器的参数进行分类，集成运算放大器可以分为以下几类。
1 .通用型运算放大器
通用型运算放大器是为通用而设计的。 这种器件的主要特点是价格低廉，产品量广，其性能指标适合一般使用。 例如A741 (单运行)、LM358 (双运行)、LM324 (四运行)、以及以场效应管为输入级的LF356就属于这种情况。 这些是目前应用最广泛的集成运算放大器。
运算放大器
2 .高阻运算放大器
这种集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般的rid>； 1G~1T、IB为几引脚至几十引脚。 实现这些指标的主要措施是利用场效应晶体管的高输入阻抗特点，用场效应晶体管构成运算放大器的差动输入级。 使用FET作为输入级，不仅输入阻抗高、输入偏置电流低，而且具有高速、宽带、低噪声等优点，但输入偏移电压大。 常见的集成器件包括LF355、LF347 (四运算放大器)以及高输入阻抗CA3130、CA3140等。
3 .低温漂移型运算放大器
精密设备和弱信号检测等自动控制设备中，一直希望运算放大器的偏置电压小，不随温度变化。 低温漂移型运算放大器是为此而设计的。 目前常用的高精度、低温漂移运算放大器有由OP07、OP27、AD508及MOSFET组成的斩波稳定型低漂移器件ICL7650等。
4 .高速型运算放大器
在高速A/D和D/A转换器、视频放大器中，集成运算放大器的转换速率SR必须高，单位增益带宽BWG必须足够大，不适合通用型集成运算放大器那样的高速APP应用。 高速运算放大器的主要特点是具有高压摆率和宽的频率响应。 常见的运算放大器有LM318、A715等，其SR=50~70V/us，BWG>； 为20MHz。
5 .低功耗运算放大器
运算放送
大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250μA。目前有的产品功耗已达μW级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。
6．高压大功率型运算放大器
运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V,μA791集成运放的输出电流可达1A。
7.可编程控制运算放大器
在仪器仪表得使用过程中都会涉及到量程得问题.为了得到固定电压得输出,就必须改变运算放大器得放大倍数.例如:有一运算放大器得放大倍数为10倍,输入信号为1mv时,输出电压为10mv,当输入电压为0.1mv时,输出就只有1mv,为了得到10mv就必须改变放大倍数为100.程控运放就是为了解决这一问题而产生得.例如PGA103A,通过控制1,2脚的电平来改变放大的倍数.
运算器的主要参数
1.共模输入电阻(RINCM)
该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
2.直流共模抑制(CMRDC)
该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。
3.交流共模抑制(CMRAC)
CMRAC用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
4.增益带宽积(GBW)
增益带宽积AOL * ?是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
5.输入偏置电流(IB)
该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
6.输入偏置电流温漂(TCIB)
该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。TCIB通常以pA/°C为单位表示。
7.输入失调电流(IOS)
该参数是指流入两个输入端的电流之差。
8.输入失调电流温漂(TCIOS)
该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。TCIOS通常以pA/°C为单位表示。
9.差模输入电阻(RIN)
该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。
10.输出阻抗(ZO)
该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端的内部等效小信号阻抗。
11.输出电压摆幅(VO)
该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值，VO一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。
12.功耗(Pd)
表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率，Pd通常定义在空载情况下。
13.电源抑制比(PSRR)
该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力，PSRR通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。
14.转换速率/压摆率(SR)
该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。SR通常以V/µs为单位表示，有时也分别表示成正向变化和负向变化。
15.电源电流(ICC、IDD)
该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流，这些参数通常定义在空载情况下。
16.单位增益带宽(BW)
该参数指开环增益大于1时运算放大器的最大工作频率。
17.输入失调电压(VOS)
该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。
18.输入失调电压温漂(TCVOS)
该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以µV/°C为单位表示。
19.输入电容(CIN)
CIN表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容(另一输入端接地)。
20.输入电压范围(VIN)
该参数指运算放大器正常工作(可获得预期结果)时，所允许的输入电压的范围，VIN通常定义在指定的电源电压下。
21.输入电压噪声密度(eN)
对于运算放大器，输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源，eN通常以 nV / 根号Hz 为单位表示，定义在指定频率。
22.输入电流噪声密度(iN)
对于运算放大器，输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源，连接到每个输入端和公共端，通常以 pA / 根号Hz 为单位表示，定义在指定频率。
理想运算放大器参数：差模放大倍数、差模输入电阻、共模抑制比、上限频率均无穷大；输入失调电压及其温漂、输入失调电流及其温漂，以及噪声均为零。
运算放大器的应用
运算放大器是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。