[科普中国]-反相放大器

电子电路中的运算放大器，有同相输入端和反相输入端，输入端的极性和输出端是同一极性的就是同相放大器，而输入端的极性和输出端相反极性的则称为反相放大器。反相放大器电路具有放大输入信号并反相输出的功能。

原理简介如图所示，反相放大器电路具有放大输入信号并反相输出的功能。“反相”的意思是正、负号颠倒。这个放大 器应用了负反馈技术。所谓负反馈，即将输出信号的一部分返回到输入，在图所示电路中，象把输出Vout经由R2 连接（返回）到反相输入端（-)的连接方法就是负反馈。

运算放大器具有以下特点，当输出端不加电源电压时，正相输入端（+)和反相输入端（-)被认为施加了相同的电压，也就是说可以认为是虚短路。所以，当正相输入端 (+)为0V时，A点的电压也为0V。

运算放大器的输入阻抗极高，反相输入端（-)中基本上没有电流。因此，当Ie经由A点流向R2时，I1和I2电流基本相等。由以上条件，对R2使用欧姆定律，则得出Vout=- I1xR2。I1为负是因为I2从电压为0V的点A 流出。换一个角度来看，当反相输入端（-)的输入电压上升时，输出会被反相，向负方向大幅度放大。由于这 个负方向的输出电压经由R2与反相输入端相连，因此，会使反相输入端（-)的电压上升受阻。反相输入端和正 相输入端电压都变为0V，输出电压稳定。

通过这个放大器电路中输入与输出的关系来计算一下增益。增益是Vout和Vin的比，即 Vout/Vin= (-I1xR2) / (-I1xR1) =- R2/R1。所得增益为-，表示波形反相。1

作用反相器是CMOS电路中的基本增益级，采用共源结构，负载可以是有源负载或者电流源。

典型电路设计用一个集成运放、一个51K电阻、一个255K电阻、一个18K电阻和一个82K电阻构成一个带有部分正反馈的反向比例运算放大器。引入部分正反馈可以实现高增益放大，具体结构描述如下：

1、组成基本负反馈放大器部分：51K电阻一头接输入端，另一头接在运放的反向输入端，255K电阻一头接在运放反向输入端，另一头接在运放输出端。18K电阻一头接在运放的同向输入端，另一头接地,基本负反馈放大器部分的增益为5。

2、进一步组成带有部分正反馈的反向比例运算放大器：在上述基本负反馈放大器基础上再添加一个 82K正反馈电阻，电阻一头接在运放的同向输入端，另一头接在运放输出端即可，它的正反馈系数为K=18/（18+82）=0.18.这样的话输入电阻约 为51K（如果觉得输入电阻太大，则可用49.9K和249K电阻分别取代51K和255K电阻）放大倍数为A/(1-A*K)=5 /(1-5*0.18)=5/0.1=50。

应用积分器将原来反相放大器R2电阻，换成一颗电容器C2 ， 此时输入信号Vi与输出信号Vo之关系，形成一积分关系。

微分器将原来反相放大器R1电阻，换成一颗电电容器C ，此时输入信号Vi与输出信号Vo之关系，即变形成一微分关系。

加法器若将反相放大器稍微变化一下，此时输入信号与输出信号Vo之关系，若R1 = R2 = R3 =...= Rn = Rf，就可简化为Vo =－(V1+V2+V3+...+Vn)，形成一加法关系。2

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学