電子電路中的運算放大器,有同相輸入端和反相輸入端,輸入端的極性和輸出端是同一極性的就是同相放大器,而輸入端的極性和輸出端相反極性的則稱為反相放大器。反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能。
原理簡介
如圖所示,反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能?!胺聪唷钡囊馑际钦⒇撎栴嵉埂_@個放大 器應用了負反饋技術。所謂負反饋,即將輸出信號的一部分返回到輸入,在圖所示電路中,象把輸出Vout經由R2 連接(返回)到反相輸入端(-)的連接方法就是負反饋。
運算放大器具有以下特點,當輸出端不加電源電壓時,正相輸入端(+)和反相輸入端(-)被認為施加了相同的電壓,也就是說可以認為是虛短路。所以,當正相輸入端 (+)為0V時,A點的電壓也為0V。
運算放大器的輸入阻抗極高,反相輸入端(-)中基本上沒有電流。因此,當Ie經由A點流向R2時,I1和I2電流基本相等。由以上條件,對R2使用歐姆定律,則得出Vout=- I1xR2。I1為負是因為I2從電壓為0V的點A 流出。換一個角度來看,當反相輸入端(-)的輸入電壓上升時,輸出會被反相,向負方向大幅度放大。由于這 個負方向的輸出電壓經由R2與反相輸入端相連,因此,會使反相輸入端(-)的電壓上升受阻。反相輸入端和正 相輸入端電壓都變為0V,輸出電壓穩定。
通過這個放大器電路中輸入與輸出的關系來計算一下增益。增益是Vout和Vin的比,即 Vout/Vin= (-I1xR2) / (I1xR1) =- R2/R1。所得增益為-,表示波形反相。
反相放大器工作原理
由輸入電阻的反饋電阻的比例不同,反相放大器又可分為三種類型的電路。即:
(1)反相器。反饋電阻和輸入電阻的比例關系為:R2=R1。
(2)反相放大器。反饋電阻和輸入電阻的比例關系為:R2》R1。
(3)反相衰減器。反饋電阻和輸入電阻的比例關系為:R2《R1。
其中反相器又稱倒相器電路,因輸出、輸出變化趨勢相反、其絕對值相等而得名;反相放大器,具有信號反相和放大雙重作用;反相衰減器,具有信號反相和衰減雙重作用。三種電路均有普遍應用。
分析其電路原理的出發點,仍為電阻串聯分壓唱主角,運放器件為配角?;蚩蓮妮斎腚娏鹘嵌冗M行分析亦可。如上圖,將其偏置電路單獨畫出,更能說明問題。
圖2 反相放大器三種偏置電路
上圖a電路,R1、R2組成串聯分壓電路,信號極性決定了信號電流方向,向從下往下的,即從信號端流向輸出端。因流入R1、R2的為同一電流,R1=R2,分壓點為0V,故可推知OUT端必然為-1V。輸出端的-1V(分壓點的0V)是由輸出級Q2的導通程度所決定的,是據輸入信號自行調整的。
也可換個角度進行分析。因流入R1的信號電流為+1mA,須令流經R2的電流為-1mA,才能使其分壓點為0V。而運放器件的任務,就是自動控制R2兩端電壓(或控制R2中流經與R1等量的反向電流),使其反相輸入端變為0V(反相放大器的控制目標)而已。
由此推知,當R2》R1時,為得出流經R2電流仍為R1等量的反向電流,而OUT端必然要調整輸出為-3V;當R2《R1時,為得出流經R2電流仍為R1等量的反向電流,而OUT端必然要調整輸出為-0.5V。
整個運放電路,說穿了,嗨,就是玩轉著電阻串聯分壓的一個游戲。只要掌握了電阻串聯分壓電路的分析能力,也就是找到了分析運放電路原理的金鑰匙。
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