作为电子工程师，运算放大器算是很常见的一种IC了。如果今天还说加法电路，减法电路、乘法电路、指数电路什么的，未免对不起大家。那么，今天就说说一些设计的细节问题。

第一、偏置电流如何补偿

对于我们常用的反相运算放大器，其典型电路如下：

在这种情况下，R3为平衡电阻，这样，在可以很好的保证运放的电流补偿，使正负端偏置电流相等。甚至取值更大时，会产生更大的噪声和飘逸。但是，应大于输入信号源的内阻。

善于思考的工程师都会想到，当为同相放大器的时候，其原理又是什么呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路：

当计算出的Rp为负值时，需要将该电阻移动到正相端，与R1串联在输入端。

这里额外多插入一句，同相比例运放具有高输入阻抗，低输出阻抗的特性，广泛应用在前置运放电路中。

第二、 调零电路种种

今天运放已经发展的很迅速，附注功能各式各样，例如有些运放已经具有了调零的外接端口，此时依据数据手册进合适的电阻选择就可以完成运放调零。例如LF356运放，其典型电路如下：

另外一些低成本的运放或许不带这些自动调节功能，那么作为设计师的我们也不为难，通过简单的加法电路、减法电路等可以完成固定的调零(虽然有时这种做法有隔靴挠痒的作用)。

当要进行通常在补偿电路中增加一个三极管电路，利用PN结的温度特性，完成运放的温度补偿。例如在LF355典型电路中将三极管电路嵌入在V+和25K反馈电阻之间。

第三、 相位补偿如何选择

当我们阅读一个集成运放数据手册的时候，会发现集成运放的内部其实是一个多级的放大器，因此，不可避免的对系统引入了极点使得电路需要进行相位补偿。通常采用超前补偿、滞后补偿和滞后-超前补偿。

所谓的超前补偿就是相移减小的补偿，通俗的讲就是使电路出现零点，在该频率处的输出信号比输入信号的相位超前45°。通过计算将出现极点的频率点人工设计出一个零点，从而使系统变得稳定。

滞后补偿通常可以理解为使相移增大的补偿。可以使主极点频率降低，使放大器频带变窄，这样，就可以使运放电路在有限的带宽内只有一个极点，使运放电路变得容易调整。

第三种就是超前-滞后补偿，即采用合适的方法来处理运放单元。总之，万变不离其踪。

第四、 容性负载该怎么处理

在平时的电子电路设计中，会由于不小心或者不注意负载的特性，而使电路变得震荡，这时，我们就应该注意负载的特性了。

通常情况下，当负载为容性，通过估计其电容值小于2000pF时，通过在负载和运放的输出端串联一个小的电阻来消除震荡。电阻R2的大小为10-300Ω之间。

当负载较大时，我们采用如下的方案进行消除：

补偿电容C2与反馈电阻R3构成超前补偿网络，形成新的零点，抵消容性负载Cl和运放输出电阻Ro构成的新极点，从而达到消除震荡的目的。此时的补偿电容C2大小为C2=Cl(Ro+Rk)/R3 ,Rk取经验值10-300Ω。

以上为运放电路设计中容易出现的问题和合适的解决方案，希望对大家有所启发。

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运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位看完后有所斩获。

遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系， 然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路 稍稍变换一下，他们就找不着北了

虚短和虚断的概念

由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等

“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故 通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。

1）反向放大器：

图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。
流过R1的电流：I1 = (Vi - V-)/R1 ………a
流过R2的电流：I2 = (V- - Vout)/R2 ……b
V- = V+ = 0 ………………c
I1 = I2 ……………………d
求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi
这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

2）同向放大器：

图二中Vi与V-虚短，则 Vi = V- ……a
因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2 的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I = Vout/(R1+R2) ……b
Vi等于R2上的分压， 即：Vi = I*R2 ……c
由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。

3）加法器1：

图三中，由虚短知：V- = V+ = 0 ……a
由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- –Vout)/R3 ……b
代入a式，b式变为V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变为-Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。

4）加法器2：

请看图四。因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。
故 (V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a
(Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b
由虚短知：V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故 Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！

5）减法器

图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有 (V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a
(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b
如果R1=R2， 则V+ = V2/2 ……c
如果R3=R4， 则V- = (Vout + V1)/2 ……d
由虚短知 V+ = V- ……e
所以 Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了。