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运算放大器是模拟电路中最重要的器件之一。它具有两个输入端：同相输入端标记为正号，反相输入端标记为负号，以及一个输出端。运放的主要功能是放大两个输入端之间的电压差，具有极高的增益特性。
理想运算放大器具有几个重要的理想特性。首先是无穷大的开环增益，意味着即使很小的输入电压差也能产生很大的输出。其次是无穷大的输入阻抗，表示几乎没有电流流入输入端。第三是零输出阻抗，确保输出能力强。此外还有无穷大带宽和零偏置特性。这些理想特性为分析运放电路提供了重要的理论基础。
反相放大器是运算放大器最基本的应用电路之一。在这个电路中，输入信号通过输入电阻连接到运放的反相输入端，而同相输入端接地。反馈电阻连接在输出端和反相输入端之间。电路的电压增益等于负的反馈电阻与输入电阻的比值，输出信号与输入信号反相。这种配置广泛应用于信号放大和处理电路中。
同相放大器是运算放大器的另一种基本应用。在这个电路中，输入信号直接连接到运放的同相输入端，而反相输入端通过由反馈电阻和接地电阻组成的分压网络连接。电路的电压增益等于1加上反馈电阻与接地电阻的比值，因此增益恒大于1。输出信号与输入信号同相，且电路具有很高的输入阻抗，适合作为缓冲放大器使用。
运算放大器在现代电子技术中有着极其广泛的应用。它可以用作信号放大器和缓冲器，设计各种有源滤波器，构建积分器和微分器进行模拟计算。运放还可以作为比较器判断信号大小，设计振荡器产生周期信号，用作电压跟随器提供高输入阻抗。在仪表放大器和模数转换系统中，运放也发挥着关键作用。这些应用使运放成为模拟电路设计中不可或缺的核心器件。