同相放大运放电路分析和反相放大运放电路分析

出处:网络 发布于:2022-11-21 17:08:40 | 126 次阅读

    运放是模拟电源反馈及各种信号调理电路常用的器件,根据输入信号连接到运放的同相端还是反相端,我们可以将其分为同相输入放大电路,和反相输入放大电路。这两种放大电路有什么区别呢,或者有什么优缺点呢?本文就这一基本话题进行讨论。
    一.同相放大运放电路分析
    同相放大的运放中,输入信号是和运放的同相端连接的,信号源面对的是一个无穷大的阻抗,如图一所示。


    图1 同相放大运放的示意图
    根据理想运放的特性,两个输入端的输入阻抗均为高阻抗,所以运放输入引脚上的电流为0,同时又由于运放两端的电压是相同的,所以负输入端电压为VIN.此时,我们可以根据电阻分压关系求出VIN和VOUT之间的关系。


    图2 同相放大的运放的输入输出关系
    从上图2可知,输出比输入的增益是永远大于1的,所以输出信号永远是大于输入信号的,而这一点在电路使用中会受到一定的限制,所以在电源反馈电路中比较少见。
    同样的,我们通过图2的基本关系,可以知道,当RF远小于RG时,或者RG远大于RF时,输入信号VIN就等于输出信号VOUT,这时候运放就是一个单倍增益的运放(同相放大)。


    图3 同相单倍增益运放输入和输出关系
    此时对应的电路形态就是RG无穷大阻抗(开路),RF无穷小阻抗(短路),相当于输入反相端和输出直接短路相连接即可。
    这里值得注意的是RF这个电阻在电流反馈放大运放中,是永远不可以去除的,因为涉及到运放稳定性,有关电流反馈放大运放的话题我们后面会去探讨。而在有的电压反馈运放电路中,也会保留RF电阻,这样可以限制流过输入ESD电路的电流。
    二.反相放大运放电路分析


    图4 反向放大运放示意图
    反向放大运放输入信号通过RG1电阻接到反相放大输入端,同时输出信号也通过反馈电阻RF1接到反相输入端,同相端我们放置一个参考电压VREF。
    经过推导后,我们得到直流工作点的输入和输出关系为,图5所示。
    图5 反相放大运放电路的直流输入输出关系
    当我们仅仅分析直流工作点下的小信号扰动时,我们可以将VREF视为0,则可以看到基本关系变为图6所示。
    图6 小信号状态下的反相运放的输入输出关系
    从图6中可知,反相输入时,运放的增益可以大于1也可以小于1,这取决于RF和RG的值的相对关系,而和运放本身的参数无关。由于是反相放大,因此输出和输入之间有一个负号(180度相移)。
    这个电路,如果仅从交流小信号来说,输入同相端是接地的,那么信号输入阻抗为RG所决定。
    总结,通过分析同相放大和反相放大运放的增益关系差异,同时引出单倍增益运放的概念,且分析了反馈电阻和增益电阻的主要作用,对理解运放基本反馈放大电路有一定的帮助。你理解了吗

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