反相(同相)放大器详解

 

相关知识

反相放大器的特征

• 降低输入阻抗或保持一定值
• 可作为电流输入型使用
• 虚拟短路点在一定电位上产生
• 正相输入端口空闲
• 如果信号源阻抗低，更易获得满意的S/N
• 比例系数(即放大倍数)为-Rf/R

 反相放大器电路

                                                                                                      图1 

设计时可以把信号源电阻加入Rs进行计算。例如，信号源具有Rg的输出电阻时，使用Rs-Rg而不是Rs。但是如果信号源电阻Rg不稳定，发生大幅度的变化，Rs-Rg变化，放大倍数就会变化，这时采用正相放大器更为有益。 

科普一下

反相比例运算电路从电路输入端和地之间看进去的等效电阻等于输入端和虚地直接看进去的等效电阻，所以电路的输入电阻Ri=R，可见，尽管理想运放的输入电阻为无穷大，但是由于电路引入的是并联负反馈，反相比例运算电路的输入电阻却不大。

为了增大输入电阻,必须增大R。例如,在比例系数为-50的情况下,若要求Ri= 10 kΩ, 则R应取10 kΩ, Rf应取500 kΩ;若要求Ri=100 kΩ,则R应取100 kΩ, Rf应取5MΩ。实际上,当电路中电阻取值过大时,一方面由于工艺的原因,电阻的稳定性差且噪声大;另一方面,当阻值与集成运放的输入电阻等数量级时,反相比例运算电路的比例系数-Rf/R会发生较大变化,其值将不仅决定于反馈网络。因此，使用阻值较小的电阻,达到数值较大的比例系数,并且具有较大的输入电阻,是实际应用的需要。

上图是 TI的NE5532数据手册表，在+-15V的条件下的数据，到这也就不难看出图3为什么输出电压不是-4V了。

接下来我们谈谈R0这个电阻的作用，先看下面两个仿真

                                                                                                   图2 

从上面可以看出R0似乎不接也没关系，再看看下面这个

                                                                                                     图3 

发现了吗，它们的输出不一样了，我们的期望结果是-4V。-3.608V显然是不符合我们的设计要求。我们现在知道图3的Rs阻值是大于集成运放的输入电阻数量级的。接下来R0的作用就来了，看下图

                                                                                                       图4

从图4 看出加了R0之后，运放输出正常了，这是为什么呢？

在TTL电路中，三极管有偏置电流，这个电流会在e极的反馈电阻上会产生直流压降，虽然数字很小，但是运放的放大倍数很高，足以影响输出精度。在+端串一个和-端一样道的电阻，就能抵消偏置电流的影响 

R0为补偿电阻,为最小限度的减少偏置电流的误差，以保证集成运放输入级差分放大电路的对称性;其值为u=0(即将输入端接地)时反相输入端总等效电阻,即各支路电阻的并联,因此R0=Rs// Rf，电路中通过Rf，引人负反馈。

根据经验，最好加补偿电阻，提高电路稳定性。当然，一般情况下可以不加。

 

 

正相放大器的特征

• 能获得高输入阻抗
• 正相输出可用于自举
• 反向侧的输入端口可用于其他目的
• 比例系数为(1+Rf/Rs)

 正相放大器电路

 由于 正相放大器电路输入电阻非常大，信号源Rg的影响几乎可以不计。

另外，虽然同相比例运算电路具有高输入电阻、低输出电阻的优点，但因为集成运放有共模输入，所以为了提高运算精度,应当选用高共模抑制比的集成运放。从另一角度看,在对电路进行误差分析时,应特别注意共模信号的影响。

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