運算放大器或“Op Amps”有 五 個主要的部分：
VS+ 和 VS- 稱為電源軌，為運算放大器供電。從概念上講，VOUT 可以輸出介于 VS+ 和 VS- 之間的任何電壓;在實踐中，它被限制為略小于VS +/大于VS-，具體取決于特定的運算放大器和負載（從運算放大器汲取多少電流）。這是由于內部晶體管上的電壓降。
V+和V-是運算放大器的輸入端，是差分輸入端，即運算放大器根據這兩個輸入端的差值工作。顧名思義，運算放大器對差分輸入進行放大（倍增），然后將其傳遞到輸出端。大多數運算放大器的倍增值或增益都非常高，約為100,000倍，但我們可以使用一些技術使運算放大器具有更合理的增益（例如2倍或10倍），我們將在下面的章節中看到這一點。V+也稱為同相輸入，V-為反相輸入。
比較器
比較器是一種比較兩個模擬電壓，然后根據哪個電壓較高的電壓產生二進制數字輸出（高或低，1或0，真或假）的器件。換句話說，比較器回答了這個問題：V+高于V-嗎？
在上例中，我們將運算放大器的正極電源連接到+5V，負極電源連接到0V（接地）。V-由分壓器（電阻R1和R2）提供+2.5V基準電壓。運算放大器提出的問題是：V+是否大于2.5V？
當V+（黃色跡線）高于2.5V（紅色跡線）時，輸出（綠色跡線）變為高電平/真（+5V），當V-低于2.5V時，輸出變為低電平/假電平（0V/GND）。
通過更改 V- 處的值，我們可以更改問題 – 例如，V+ 是否大于 1V？
緩沖器
運算放大器的輸入是高阻抗的，這意味著它們不會消耗相對較大的電流。當提供給運算放大器的源信號也是高阻抗時，這一點尤為重要，這意味著它不能提供很大的電流，否則信號會失真，因為運算放大器或負載的電流會將電壓拉低。
在上面的例子中，負載的輸入是高阻抗的（1k電阻限制可以提供的電流）。結果，信號（黃色跡線）在到達負載時嚴重失真（綠色跡線）。
通過將運算放大器的輸出反饋回V-，我們可以使運算放大器的增益（乘數）達到1（單位），運算放大器將從其電源軌（低阻抗）提供額外的電流。
由于構成運算放大器的內部元件上的壓降，我們可以看到，在這種負載下，運算放大器的輸出電壓最高為2.5V，但是我們可以通過為運算放大器正極供電+9V來解決這個問題：
通過在緩沖配置中使用運算放大器，并為其提供足夠的功率/電壓，我們可以將高阻抗源轉換為低阻抗輸出。
為了解緩沖器配置的工作機制，請考慮以下三種情況（請記住輸出和V-相連）：
正差分輸出：V+ > V-。運算放大器乘以差分并增加輸出電壓，從而增加V-處的電壓并減小差分輸入的大小。
負差分輸出：V+ < V-。運算放大器使差值成倍并降低輸出電壓，從而也降低了V-處的電壓，并再次減小了差分輸入的尺寸。
零差分輸出：V+ = V-。運算放大器輸出保持不變。
我們可以看到，運算放大器將始終調整輸出/V-，以減少差分輸入，直到輸出與 V+ 輸入相匹配并保持穩定。另一種說法是輸出跟蹤 V+ 輸入。
放大器
最后，我們來看看運算放大器的同名實現——實際放大。通過將反饋縮放到 V- 輸入，我們可以在輸出上獲得 1 以外的增益（倍增）。
在上面的例子中，我們有一個0.5V 1kHz正弦波輸入，其中心電壓為2.5V。請注意，我們還再次為正電源提供+9V電壓。分壓器上的比率為1：1，反饋到V-輸入，增益為2。輸出可能不完全符合您的預期，因為它以 5V 為中心，但從技術上講，這是正確的——所有電壓都乘以 2。2.5V中心變為5V，3V峰值變為6V，2V波谷變為4V（2V-3V之間的1V峰峰值幅度乘以4V-6V之間的2V峰峰值幅度）。
如果我們要選擇2.5V作為放大的中心電壓（或偏移電壓），那么我們必須將增益反饋電壓參考至+2.5V（必要時可由單獨的緩沖運算放大器提供）：
現在我們的峰值為3.5V，波谷為1.5V，這仍然提供2V的峰峰值幅度（因此增益為2倍）。
當然，我們也可以通過向運算放大器的負電源軌提供負電壓（當然也可以向V+輸入端提供以0V為中心的輸入信號），實現以0V為中心的輸入和輸出：
通過改變反饋分壓器的比率，我們可以改變增益，例如下面的3:1分壓器可以獲得4倍增益：
帶磁滯的比較器（施密特觸發器）
滯后可以描述為不愿改變。滯后本質上是說，一旦我改變了，就需要說服我再次改變。當輸入在閾值附近徘徊時，這對于防止輸出翻轉（快速變化）非常有用。例如，我們可能有一個風扇，當溫度高于30°C時打開；我們可能會發現，風扇一打開，溫度就下降到30°C以下（例如29.99°C），導致風扇再次關閉。風扇一關閉，溫度又回升到30°C，風扇再次打開。
這個循環可能會非常迅速地重復，這既可能損壞風扇電機，又會讓附近的任何人感到煩惱。向該系統添加滯后意味著：當溫度達到 31°C 時風扇打開，但在溫度降至 29°C 以下之前可能不會再次關閉。
通過將輸出反饋回 V+ 輸入，可將磁滯添加到比較運算放大器配置中：
在這種情況下，我們可以看到輸出在2.5V閾值之后遲遲不發生變化，直到輸入再超出約1V。
通過在輸入中添加一些噪聲，我們可以看到磁滯的作用：
在上述電路中，當噪聲輸入超過閾值時，輸出會快速打開和關閉。
加上磁滯后，我們就得到了一個簡潔的單開關：
運算放大器規格
當然，有許多不同型號的運算放大器可供選擇，其規格和成本各不相同。其中一些規格包括運算放大器對輸入變化的反應速度（帶寬，這將決定運算放大器可處理的最高頻率）、運算放大器可工作的最高電壓、輸出與電源電壓（軌）的匹配程度、運算放大器可輸出的電流大小等；在供應商網站上進行參數搜索和數據表檢查，將有助于為特定應用選擇正確的運算放大器。
小結
運算放大器是模擬信號處理電路的重要組成部分，在數字應用中也可用作比較器。Proteus為設計和測試運算放大器電路提供了大量工具和示例設計，包括基于圖形的靜態分析和實時交互仿真。741 噪聲分析示例的特點是，741 運算放大器完全取自集成電路的內部元件，因此可以進行更詳細的分析。
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