3.1 反相放大器
本章焦点集中在反相放大器，在解释如何设计这个电路以前，应该简单讨论一下它是怎样工作的。这部分理论知识不是设计过程的一部分，对此不感兴趣的读者，可以自行进入下个部分。
运算放大器，或op-amp，将正相输入端和反相输入端的两个信号的差值放大。正信号用V+表示，负信号用V-表示，运算放大器（op-amp）的输出是A（V+-V-），如图3-1所示。
放大的结果可能是不可预知的，因此电路设计者把放大器输出反馈到一个输入端来约束op-amp（运算放大器）的输出。在反相放大器的情况下，输出通过一个反馈电阻Rf反馈到反相输入端。输入信号也通过电阻Ri连接到反相输入端。op-amp的正相输入端连接到地。图3-2显示了完整的电路。
图3-1 运算放大器
图3-2 反相放大器电路
因为正相输入端连接到地，op-amp的输出等于Av-，为了计算v-，我们需要解释在op-amp反相输入端上的三个电流：
1）i-——op-amp的输入电流。
2）iin——输入信号产生的电流。根据欧姆定律，它等于（vi-v-/Ri）。
3）io——反馈进入输入端的输出电流，等于（vo-v-/Rf）。
基尔霍夫电流定律表明进入一个节点的电流之和等于零。因此，-i--iin+io=0。一个理想的op-amp接受零输入电流，而真实世界的op-amp与理想中的很接近，我们可以把i-设为0A。这样，iin+io=0。重新整理得iin=-io，这表明（vi-v-/Ri）=-（vo-v-/Rf）。
到这里还不够，理想的op-amp调整输出电压以确保输入电压差值v+-v-尽可能低。因此，假设两个输入电压值相等是合理的。对于我们的反相放大器电路，这意味着v+=v-=0。
重新整理电流等式，我们得到viRi=-vo/Rf，或vo=-（Rf/Ri）vi。这个电路叫作反相放大电路是因为输出与输入反相。电阻决定放大系数。如果Rf大于Ri，输出就按倍数大于输入。
放大器的输出受限于它的两个电源，叫作电压轨（voltage rail）。电压轨决定放大器可以产生的最大和最小电压值。例如，当电压轨设为5V和-5V时，放大器的任何输出都将限制在+/-5V以内。