搞不懂反相运算放大器？不要错过这一文，案例公式，几分钟就搞定 大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。今天给大家分享的是反相运算放大器。 主要从以下几个方面进行分享：什么是反相运算放大器？反相运算放大器原理反相运算放大器计算公式反相运算放大器电压特性反相运算放大器波形图反相运算放大器计算案例反相运算放大器怎么用？ 一、什么是反相运算放大器？ 反相运算放大器是使用负反馈连接的基本运算放大器电路配置，通俗易懂点来说也就是，放大器将输入信号反转并改变它。 反相运算放大器是一种运算放大器电路，用于产生与其输入相比反向180°的输出，意味着，如果输出信号为正（+），则输出信号将为负（-）。反相运算放大器是通过带有两个电阻的运算放大器设计的。 下图显示了理想反相放大器的电路图。输入通过电阻 R1 提供给反相输入端，非反相端接地。输出通过反馈电阻 Rf 反馈到反相输入端。
反相运算放大器电路 二、反向运算放大器原理 下图显示了使用一个运算放大器和两个电阻构建的反相运算放大器。在这里，Ri 将输入信号施加到运算放大器的反相端，同相端接地。此外，反馈电阻 Rf 提供稳定电路所需的反馈，从而控制输出。
反相运算放大器 关于反相运算放大器或任何运算放大器，有两个非常重要的规则是需要记住的：没有电流流入输入端子差分输入电压为零，V1 = V2 = 0（虚拟接地） 通过使用这两个规则，我们可以使用第一原理推导出计算反相运算放大器闭环增益的方程。如下图所示，电流 ( i ) 流过电阻网络。
反相运算放大器
反相运算放大器计算公式图 然后，反相运算放大器的闭环电压增益为：
反相运算放大器闭环电压增益公式 转换一下，Vout为 ：
反相运算放大器输出电压公式 反相运算放大器计算公式反相运算放大器计算公式 具体的过程，在上面已经推导出来了。 三、反相运算放大器工作原理详解 反相放大器电路采用负反馈并产生相对于输入的反相输出。因此，反相放大器的增益表示为负值。反相放大器的电压增益与运放开环增益无关，非常大。反相放大器的电压增益取决于所使用的电阻值，因此可以通过适当地选择R1和RF的值来准确控制增益。如果 Rf > R1，增益将大于 1。如果 Rf < R1，增益将小于 1。如果 Rf = R1，增益将为单位。因此，输出电压的大小可以大于、小于或等于输入电压，并且相位相差 180°。 四、反相运算放大器工作原理 1、电压特性 反相运算放大器的电压特性如下图所示。可以注意到，一旦输入信号 Vin 为正，则输出电压如 Vout 为负。此外，一旦施加输入电压，输出电压将线性变化。
反相运算放大器电压特性图 当输入信号幅度超过应用于运算放大器的正负电源时，特性曲线会饱和，或者换句话说，输出变为常数。 即 ：+V CC = + V SAT和 -V CC = -V SAT 2、波形图 反相运算放大器的输入和输出波形如下所示。假设放大器的增益和正弦波是输入信号，可以绘制以下波形。从以下波形中可以清楚地看出，输出的幅度是输入的两倍，例如 Vout = Av * Vin 并且相位与输入相反。
反相运算放大器波形 五、反相运算放大器计算公式案例 1、案例一 设计一个增益为 -10 且输入电阻等于 10kΩ 的反相放大器。 对于反相放大器，Av= – R f /R 1 因此，Rf = -Av x R1= – (-10) x 10 kΩ Rf = 100 kΩ 2、案例二 在下图所示的电路中，R1 = 10 kΩ，Rf = 100 kΩ，Vin = 1V。25 kΩ 的负载连接到输出端。计算电流 i1，输出电压 Vout ，负载电流 iL 。
反相运算放大器电路图 (i) 输入电流 i1 i1 = Vin / R1= 1 V / 10KΩ i1 = 0.1 mA (ii) 输出电压 Vout V out = – (R f / R 1 ) * V in = – (100kΩ/10kΩ) x 1 V V out = – 10 V (iii) 负载电流 iL： i L = V out / R L = 10 V / 25KΩ i L = 0.4 mA 3、案例三 在下图中，显示了运算放大器配置，其中两个反馈电阻在运算放大器中提供必要的反馈。电阻R2是输入电阻，R1是反馈电阻。输入电阻R2的电阻值为1KΩ ，反馈电阻R1的电阻值为10KΩ。将计算运算放大器的反相增益。负端提供反馈，正端接地。
反相运算放大器电路图 运算放大器电路的反相增益公式 ：增益(Av) = (Vout / Vin) = -(Rf / Rin) 在上述电路中，Rf = R1 = 10k 和 Rin = R2 = 1k 所以，增益(Av) = (Vout / Vin) = -(Rf / Rin)增益(Av) = (Vout / Vin) = -(10k / 1k) 所以增益将是 -10 倍，输出将是 180 °异相。 现在，如果我们将运算放大器的增益增加到 -20 倍，如果输入电阻相同，反馈电阻的值将是多少？所以， 增益(Av)= -20 且 Rin = R2 = 1k。-20 = -(R1 / 1k) R1 = 20k 因此，如果我们将 10k 值增加到 20k，则运算放大器的增益将为 -20 倍。 我们可以通过改变电阻的比例来增加运算放大器的增益，但是，不建议使用较低的电阻作为 Rin 或 R2。由于较低的电阻值会降低输入阻抗并对输入信号产生负载。在典型情况下，输入电阻使用 4.7k 到 10k 的值。 当需要高增益并且我们应该确保输入中的高阻抗时，我们必须增加反馈电阻的值。但也不建议在 Rf 上使用非常高值的电阻。较高的反馈电阻会提供不稳定的增益裕度，并且对于有限带宽相关操作来说不是可行的选择。典型值 100k 或略高于反馈电阻器中使用的值。 我们还需要检查运算放大器电路的带宽，以便在高增益下可靠运行。 六、反相运算放大器怎么用？ 反相运算放大器可用于各种地方，例如运算放大器求和放大器。 1、加法放大器或运算放大器加法器电路 在下图中，显示了一个求和放大器，其中一个反相运算放大器在其反相端子上混合了几个不同的信号。反相放大器输入实际上处于地电位，这在混音相关工作中提供了出色的混音器相关应用。 如下图所示，不同的信号使用不同的输入电阻在负极端子上加在一起。可以添加的不同信号输入的数量没有限制。每个不同信号端口的增益由反馈电阻 R2 与特定通道的输入电阻的比值决定。 2、跨阻放大器电路 运算放大器反相放大器的另一种用途是将放大器用作跨阻抗放大器。 在这样的电路中，运算放大器将非常低的输入电流转换为相应的输出电压。因此，跨阻抗放大器将电流转换为电压。 它可以转换来自光电二极管、加速度计或其他产生低电流的传感器的电流，并使用跨阻抗放大器将电流转换为电压。
跨阻放大器电路 在上图中，反相运算放大器用于制造跨阻抗放大器，它将光电二极管产生的电流转换为电压。该放大器在光电二极管上提供低阻抗，并与运算放大器输出电压隔离。 在上述电路中，仅使用了一个反馈电阻。R1 是高值反馈电阻。我们可以通过改变这个 R1 电阻的值来改变增益。运算放大器的高增益使用稳定条件，其中光电二极管电流等于通过电阻器 R1 的反馈电流。 由于我们没有在光电二极管上提供任何外部偏置，因此光电二极管的输入失调电压非常低，从而在没有任何输出失调电压的情况下产生很大的电压增益。光电二极管的电流将转换为高输出电压。 3、反相运算放大器的其他应用 移相器积分器在信号平衡相关工作中线性射频混频器各种传感器使用反相运算放大器作为输出当任何系统设计有不同类型的传感器时，在输出级使用反相放大器用于需要信号平衡的地方。放大器用于每个使用线性 IC 的电子设备用于模拟滤波和信号处理用于各种领域，如通信、过程控制、显示器、计算机、测量系统、电源和信号源适用于线性运算放大器应用
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