什麼是運算放大器？ 運算放大器・比較器是什麼？

什麼是運算放大器？

運算放大器(OperationalAmplifier)有高輸入電阻、低輸出電阻與高開放增益（開電路增益），可將+輸入端子與-輸入端子間的差電壓放大的差分放大器。
每個電路由正電源端、負電源端、+輸入端子、-輸入端子與輸出端的5個端子組成。

※通常端子的名稱除了電源、輸入、輸出以外並沒有統一。

訊號電壓V_sは為訊號源電阻R_s與運算放大器的輸入電阻R_i造成的電阻分割，被分壓而衰減的訊號輸入到運算放大器。
但是，R_i比R_s大很多時(R_i=∞)，算式的第1項接近於1， 可以視為V_s=V_i。
接著第2項中，放大後的輸入電壓A_vV_i因運算放大器的輸出電阻R_o與負載電阻R_L而被分壓輸出。
當R_o比R_L小很多時(R_o=0)，第2項會接近於1，訊號輸出不會衰減。
這樣的運算放大器稱為理想運算放大器。
一般希望運算放大器是高輸入電阻與低輸出電阻，電路設計也盡量接近理想運算放大器。

運算放大器是將+輸入端子與-輸入端子間的微小差電壓放大後輸出。
故希望運算放大器有高的放大率。
可以用【電壓隨耦器電路】來進行說明。
電壓隨耦器電路是輸入電壓與輸出電壓相同的電路，主要作為電壓緩衝器使用，有高輸入電阻與低輸出電阻特性的電路，輸入電壓V_s與V_OUT相等。

運算放大器是將端子間的差電壓用運算放大器的放大率來放大，故輸出電壓算式如下。

運算放大器的開電路增益A_v非常大時，左邊算式會接近於0，變成V_s=V_OUT。
增益低時，左邊算式無法接近於0，輸出電壓會產生誤差。
希望運算放大器有高開電路增益，因為可以由此增益使輸出電壓誤差盡可能縮小。
從另個觀點來看開電路增益大，意味著+輸入端子與-輸入端子的電位差盡可能縮小。即開電路增益越大V_IN+=V_IN-的關係會成立。這樣+輸入端子與輸入端子的電位幾乎一致的關係，也稱為虛擬短路、假想短路或虛擬接地。
組成負回授電路使用時，是建立在這種關係上，利用虛擬接地特性來設計應用電路。

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什麼是比較器？

比較器(Voltage Comparator)的端子結構與運算放大器相同，由 +輸入端子、-輸入端子、正電源端、負電源端與輸出端的5個端子所組成的。將某一方的輸入端子作為基準端子固定電壓，這個基準電壓與另一方的端子所輸入的電壓之差放大，可以輸出高或是低的電路。

當+輸入端子的電位 > -輸入端子的電位，高輸出
當-輸入端子的電位 > +輸入端子的電位，低輸出

運算放大器與比較器最大的不同在於有無相位補償電容。
運算放大器使用負回授電路，IC內部必須有防止震動用的相位補償電容。
另一方面，比較器並非由負回授電路所構成，沒有內建相位補償電容。
相位補償電容有限制輸入-輸出間的反應時間，沒有相位補償電容的比較器，比運算放大器反應性較優。
另外，若依有無相位補償電容而將運算放大器當作比較器使用，因為相位補償電容限制了反應性，與比較器相比反應性非常差。
將運算放大器當作比較器使用時，必須要注意。