运算放大器常见的8种应用电路详解

在电子电路设计中，运算放大器（简称运放）是极为关键的组成部分，因其具备高增益、高输入阻抗以及低输出阻抗等优良特性，可灵活应用于多种场景。下面将依次介绍运算放大器常见的8种典型应用电路，助您深入掌握运放的特性与应用。

一、电压跟随器

电压跟随器堪称运放的基础应用之一，其内部电路结构简洁，输出端直接与运放的反相输入端相连，而输入信号则施加于同相输入端。如图1所示，该电路不改变输入信号的相位与幅值，即增益恒为+1，输出电压Vout始终等于输入电压Vin。它犹如一个 “信号搬运工”，虽不 “放大” 信号，却能在前后级电路之间起到良好的隔离作用，避免后级电路对前级造成负载影响，适用于信号源内阻较高或需阻抗匹配的场合。

图1 电压跟随器示意图

二、放大器反相器

反相器电路则与电压跟随器有着截然不同的特性。在图2中，输入信号接入反相输入端，两个等值电阻 R 交叉连接在输入端与输出端之间。当两个电阻相等时，反相器对信号不进行幅值放大，仅实现信号反相，增益为-1，即输出电压Vout为输入电压Vin的反相形式，Vout = -Vin。此电路输入阻抗由电阻R决定，为高输入阻抗电路提供了反相信号输出的便捷途径，常用于需要信号反相处理的音频电路或模拟信号处理系统。

图2 放大器反相器示意图

三、同相放大器

同相放大器能够在保持输入信号相位的同时，实现信号幅值的放大，如图3所示。输入信号作用于同相输入端，通过合理选择电阻RA与RB的比值，可灵活调节放大倍数，增益公式为1 + RA/RB。其输入阻抗较高，能有效减轻信号源的负担，广泛应用于信号放大与阻抗变换场景，例如在传感器信号放大电路中，可将微弱的传感器信号放大至后续处理电路所需的幅值。

图3 同相放大器示意图

四、反相放大器

反相放大器（图 4）兼具信号反相与放大功能。输入信号进入反相输入端，借助反馈电阻RA与输入电阻RB构成的负反馈网络，实现对输入信号的可控放大，增益为-RA/RB。它能根据实际需求精准调整放大倍数与相位，适用于需要反相放大信号的通信系统、自动化控制等领域，可对微弱信号进行放大并反相处理，以适应后续电路的信号处理要求。

图4 反相放大器示意图

五、桥式放大器

桥式放大器是由两个运放协同工作的创新电路架构，如图5所示。两个运放共享同一输入信号，它们的输出端连接至负载电阻RL两端。若两个运放的增益A1和A2大小相等，输出信号将整合两个运放的增益优势，输出电压可达2（A1 * Vin）。该电路巧妙利用两个运放的协同作用，使输出信号幅值倍增，在音频功率放大、高精度信号放大等对信号幅值要求较高的应用中表现出众，能为扬声器等负载提供更强的驱动能力。

图5 桥式放大器示意图

六、电压加法器

电压加法器，即求和放大器，可将多个输入电压进行加法运算并输出相应的反相信号。在图6中，多个输入电压（V1、V2等）经相应电阻接入反相输入端，输出电压与各输入电压之和成反比关系。若所有输入电阻阻值相等且等于反馈电阻RA，输出电压Vout = -（V1 + V2 + ...）；若输入电阻不等，则输出为各输入电压按权重（RA与各输入电阻比值）的加权和。此电路在信号合成、多路信号合并等场景中极为实用，可将来自不同传感器或信号源的多个信号整合为一路输出信号，供后续处理电路分析。

图6 电压加法器示意图

七、电压减法器

电压减法器，亦称差分放大器，利用运放的反相与同相输入端实现输入电压的差分运算。从图7可见，它巧妙地将两个输入电压V1和V2分别接入反相与同相输入端，输出电压呈现为两输入电压之差与电路增益的乘积关系。在电阻匹配条件下（R = R3，RA = R4），输出电压为RA/R乘以（V2 - V1），增益通常为+1。该电路擅长处理差分信号，可用于信号比较、误差放大等应用，如在测量电路中，可精确获取两个测量点之间的电位差，进而实现高精度的测量与控制。

图7 电压减法器示意图

八、电压比较器

电压比较器主要承担输入电压与参考电压的对比功能，并依据对比结果切换输出状态，其基本电路如图8所示。输入电压Vin与由R1、R2分压产生的参考电压Vref分别加于运放的两个输入端。当Vin高于Vref时，输出呈现高电平；反之，当Vin低于Vref时，输出切换至低电平。此电路在信号检测、电平转换、窗口比较等数字与模拟混合电路应用中不可或缺，通过合理设置参考电压与引入正反馈（可转换为施密特触发器），还能有效抑制振荡，提升电路稳定性与可靠性。