芯片数据手册中常见的三角形符号代表运算放大器（Operational Amplifier），简称运放（Op-Amp）。
运放起源于模拟计算机时代，用于实现加减、微分、积分等数学运算，因此得名。
什么是放大器？
放大器是一种将输入小电压信号放大并在输出端呈现的电子器件。
增益（Gain）指输出信号与输入信号幅度之比，即放大倍数。例如，输入为1V、输出为5V时，增益为5。
典型运放有五个引脚：
- 输出引脚：输出信号由此引出。
- 同相输入（+）和反相输入（−）：分别接收正向和反向输入信号。
- 电源引脚：提供正负供电电压，运放为有源器件，需外部电源驱动。
电源电压通常需高于所需输出电压约1–2V。若期望输出±10V，则建议使用至少±12V电源，否则可能导致信号失真。
许多运放采用正负双电源供电。可通过两个9V电池串联，并以中间点作为接地参考，构成双电源系统。建议在电源两端并联电容以稳定电压。
运放放大什么信号？
运放并非单独放大同相或反相输入信号，而是放大两者之间的电压差（ΔVin）。
设同相输入为 V+，反相输入为 V−，开环增益为 AOL，输出为 Vout，则关系式如下：
其中 ΔVin = V+ − V−，公式可简化为：
理想运放开环增益无穷大，实际器件如LM358可达10万倍以上。
由于增益极高，即使输入压差极小（如1mV），理论输出也可能远超电源电压。受限于电源范围，实际输出会被钳位至接近±VCC，导致饱和。
结论如下：
- 当 V+ > V− 时，Vout ≈ +VCC
- 当 V+ < V− 时，Vout ≈ −VCC
例如：当反相端接5V，同相端接3V时，因 V+ < V−，输出为−9V；反之则输出+9V。
运放极为敏感，输入微小变化即可引发输出跳变。例如，设定参考电压为2.5V，当同相端电压升至2.51V时输出高电平；降至2.49V时输出低电平。
运放比较器电路实测验证
搭建基于LM358P的比较器电路进行验证：
将反相输入端通过电阻分压接入4.5V参考电压，同相端连接电位器（0–9V可调）。根据原理：
- 当同相端电压 < 4.5V，输出 ≈ −9V
- 当同相端电压 > 4.5V，输出 ≈ +9V
实测显示：当同相端电压低于反相端（4.38V），输出为−9.1V；高于时输出为7.67V（略低于+9V，因内部晶体管压降）。
另一实验中，反相端接地，同相端输入4V峰峰值、100Hz正弦波：
结果表明：当 Vin > 0V，输出 +Vsat；Vin < 0V，输出 −Vsat。
若信号从反相端输入，则输出特性相反：
参考电压可设为非零值（如1V），此时比较阈值随之改变：
测试结果显示：当输入信号超过1V时输出高电平，低于1V时输出低电平。
总结
本文介绍了运算放大器的基本概念，明确其核心功能是放大两输入端之间的电压差，且具有极高的开环增益。通过多个电路实例演示了运放在比较器模式下的工作特性，验证了其对微小压差的高度敏感性及输出饱和现象。这些特性使其广泛应用于信号检测、电压比较等场景。