如果电路的输入和输出之间存在线性关系，则称该电路为线性。类似地，如果电路的输入和输出之间存在非线性关系，则称该电路为非线性。

运算放大器可用于线性和非线性应用。以下是运算放大器的基本应用-

• 反相放大器
• 同相放大器
• 电压跟随器

本章将详细讨论这些基本应用程序。

反相放大器

反相放大器通过其反相端通过电阻$ R_ {1} $获取输入，并产生其放大版本作为输出。该放大器不仅放大输入，而且将其反相(改变其符号)。

下图显示了反相放大器的电路图–

请注意，对于运算放大器，反相输入端子上的电压等于其非反相输入端子上的电压。在物理上，这两个终端之间没有短路，但实际上，它们彼此短路。

在上面所示的电路中，同相输入端子接地。这意味着在运算放大器的同相输入端子上施加了零伏。

根据虚拟短路概念，运算放大器的反相输入端子上的电压将为零伏。

该终端节点处的节点方程如下所示-

$$ \ frac {0-V_i} {R_1} + \ frac {0-V_0} {R_f} = 0 $$

$$ => \ frac {-V_i} {R_1} = \ frac {V_0} {R_f} $$

$$ => V_ {0} = \ left(\ frac {-R_f} {R_1} \ right)V_ {t} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {-R_f} {R_1} $$

输出电压$ V_ {0} $与输入电压$ V_ {i} $的比是放大器的电压增益或增益。因此，反相放大器的增益等于$-\ frac {R_f} {R_1} $。

注意，反相放大器的增益为负号。这表明输入和输出之间存在180 ^0的相位差。

同相放大器

同相放大器通过其同相端子获取输入，并产生其放大版本作为输出。顾名思义，该放大器仅放大输入，而无需反转或改变输出的符号。

下图显示了同相放大器的电路图–

在上述电路中，输入电压$ V_ {i} $直接施加到运算放大器的同相输入端子。因此，运算放大器同相输入端的电压为$ V_ {i} $。

通过分压原理，我们可以计算出运算放大器的反相输入端的电压，如下所示：

$$ => V_ {1} = V_ {0} \ left(\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right)$$

根据虚拟短路的概念，运算放大器的反相输入端子上的电压与其非反相输入端子上的电压相同。

$$ => V_ {1} = V_ {i} $$

$$ => V_ {0} \ left(\ frac {R_1} {R_1 + R_f} \ right)= V_ {i} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = \ frac {R_1 + R_f} {R_1} $$

$$ => \ frac {V_0} {V_i} = 1 + \ frac {R_f} {R_1} $$

现在，输出电压$ V_ {0} $与输入电压$ V_ {i} $之比或同相放大器的电压增益或增益等于$ 1 + \ frac {R_f} {R_1} $。

注意，同相放大器的增益为正号。它表示输入和输出之间没有相位差。

电压跟随器

电压跟随器是一种电子电路，其产生跟随输入电压的输出。这是同相放大器的特例。

如果我们将反馈电阻的值$ R_ {f} $视为零欧姆，并且(或)将电阻的值1视为无穷欧姆，则同相放大器将成为电压跟随器。电压跟随器的电路图如下图所示-

在上述电路中，输入电压$ V_ {i} $直接施加到运算放大器的同相输入端子。因此，运算放大器的同相输入端的电压等于$ V_ {i} $。在这里，输出直接连接到运算放大器的反相输入端子。因此，运算放大器的反相输入端的电压等于$ V_ {0} $。

根据虚拟短路概念，运算放大器的反相输入端的电压与其运算放大器非反相输入端的电压相同。

$$ => V_ {0} = V_ {i} $$

因此，电压跟随器的输出电压$ V_ {0} $等于其输入电压$ V_ {i} $。

因此，电压跟随器的增益等于1，因为电压跟随器的输出电压$ V_ {0} $和输入电压$ V_ {i} $都是相同的。