什么是反相放大器？

反相放大器是一種電子電路中的運(yùn)算放大器，其特點(diǎn)是輸入端的極性與輸出端的極性相反。這意味著當(dāng)輸入信號進(jìn)入反相放大器時，經(jīng)過放大后輸出的信號與原始輸入信號的相位相反。

在反相放大器電路中，運(yùn)算放大器反相輸入接收來自放大器輸出的反饋。假設(shè)運(yùn)放是理想的，并應(yīng)用運(yùn)放輸入端虛擬短路的概念，反相端的電壓等于同相端的電壓。

運(yùn)算放大器的同相輸入接地。由于運(yùn)算放大器本身的增益非常高，并且放大器的輸出只有幾伏，這意味著兩個輸入端之間的差異非常小，可以忽略不計(jì)。由于運(yùn)算放大器的非反相輸入保持在地電位，這意味著反相輸入實(shí)際上必須處于地電位。

反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能，實(shí)質(zhì)上是一種模擬電路，常用于工業(yè)控制、電腦、音頻設(shè)備、汽車等領(lǐng)域。它的基本結(jié)構(gòu)通常由兩個電阻、一個放大器和一個電容組成。輸入信號通過電阻進(jìn)入放大器進(jìn)行放大，然后通過電阻和電容輸出到負(fù)載。

反相放大器具有許多優(yōu)點(diǎn)，如低噪聲、高精度、低成本、低失真和低功耗等。它可以用來放大微弱的輸入信號，并將其變換為輸出信號，以滿足某些應(yīng)用的需求。此外，反相放大器還可以用來控制電路的環(huán)路參數(shù)，如濾波器、振蕩器等，以滿足特殊的應(yīng)用要求。

總的來說，反相放大器是一種重要的電子元件，具有廣泛的應(yīng)用范圍，能夠?yàn)殡娐诽峁└咴鲆?、低噪聲和精確的信號放大和反相功能。

反相放大器的工作原理

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?、負(fù)號顛倒。這個放大 器應(yīng)用了負(fù)反饋技術(shù)。所謂負(fù)反饋，即將輸出信號的一部分返回到輸入，在圖1所示電路中，像把輸出Vout經(jīng)由R2 連接（返回）到反相輸入端（-)的連接方法就是負(fù)反饋。

運(yùn)算放大器具有以下特點(diǎn)，當(dāng)輸出端不加電源電壓時，正相輸入端（+）和反相輸入端（-)被認(rèn)為施加了相同的電壓，也就是說可以認(rèn)為是虛短路。所以，當(dāng)正相輸入端 (+)為0V時，A點(diǎn)的電壓也為0V。

運(yùn)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(dāng)Ie經(jīng)由A點(diǎn)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(fù)是因?yàn)镮2從電壓為0V的點(diǎn)A 流出。換一個角度來看，當(dāng)反相輸入端（-)的輸入電壓上升時，輸出會被反相，向負(fù)方向大幅度放大。由于這 個負(fù)方向的輸出電壓經(jīng)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?yōu)?V，輸出電壓穩(wěn)定。

通過這個放大器電路中輸入與輸出的關(guān)系來計(jì)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。

接下來小編給大家分享一些反相放大器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

反相放大器電路圖分享

1、使用運(yùn)算放大器的反相放大器電路圖

使用運(yùn)算放大器的反相放大器是一種使用運(yùn)算放大器的放大器，其輸出波形與輸入波形反相。輸入波形的幅度將被放大 Av（放大器的電壓增益），并且其相位將被反轉(zhuǎn)。在反相放大器電路中，待放大的信號通過輸入電阻R1施加到運(yùn)算放大器的反相輸入端。 Rf是反饋電阻。 Rf 和 Rin 共同決定放大器的增益。反相運(yùn)算放大器增益可以使用公式 Av = – Rf/R1 來表示。負(fù)號表示輸出信號為負(fù)。使用運(yùn)算放大器的基本反相放大器的電路圖如下所示。

使用運(yùn)算放大器的反相放大器的輸入和輸出波形如上所示。該圖是假設(shè)放大器的增益 (Av) 為 2、輸入信號為正弦波而繪制的。從圖中可以清楚地看出，與輸入相比，輸出的幅度是輸入的兩倍 (Vout = Av x Vin)，且相位與輸入相反。

2、單節(jié)電池1.5V 20dB反相放大器電路圖

該放大器電路的功耗非常低，總電流消耗為 675 nA。 20 kΩ 負(fù)載時的輸出電壓擺幅為 300 mVpp。高增益低功耗運(yùn)算放大器 CA3078 使這種超低功耗設(shè)計(jì)成為可能。

CA3037 被 Intersil 標(biāo)記為過時產(chǎn)品，但他們建議使用 ICL7611、ICL7612、CA5420A、CA3140 或 CA3160 進(jìn)行可能的替代。檢查他們的每個數(shù)據(jù)表，以確保您選擇最適合替換 CA3037 的零件。

3、簡單的反相放大器電路圖

這是一個反相放大器電路。該電路用于放大需要大（閉環(huán)）電壓增益的應(yīng)用，因?yàn)樗哂械洼斎胱杩?。該電路的輸出是與輸入具有不同相位的放大信號。該電路使用反饋。

R1為10K，R2為100K，輸入電壓為+1V。 R2 和 R1 形成分壓器，將反相輸入保持在 +0.91V。當(dāng)輸入不平衡時，輸出被迫變?yōu)樨?fù)值，直到輸出達(dá)到所需的+10V。此時，兩個運(yùn)算放大器輸入處于相同電壓。當(dāng)輸入電壓低于地電壓時，運(yùn)算放大器強(qiáng)制輸出電壓上升。

4、運(yùn)算放大器反相放大器電路圖

下圖所示為運(yùn)算放大器反相放大器電路。當(dāng)該比值小于放大器開環(huán)增益時，該電路給出的閉環(huán)增益為R2/R1，稱為反相電路。輸入阻抗的值等于R1。該閉環(huán)的帶寬等于單位增益頻率除以一加上閉環(huán)增益。

請注意，R3 應(yīng)選擇為等于 R1 和 R2 的并聯(lián)組合。它用于最大限度地減少由于放大器輸出端的偏置電流和失調(diào)電壓而導(dǎo)致的失調(diào)電壓誤差，并且閉環(huán)增益乘以放大器輸入端的失調(diào)電壓將相等。

運(yùn)算放大器輸入端的失調(diào)電壓由兩個部分組成：輸入失調(diào)電壓和輸入偏置電流。對于特定放大器，輸入失調(diào)電壓是固定的，但輸入偏置電流的貢獻(xiàn)取決于所使用的電路配置。對于放大器輸入端的最小失調(diào)電壓，兩個輸入端的源電阻應(yīng)相等，無需進(jìn)行電路調(diào)整。在這種情況下，最大失調(diào)電壓和由于失調(diào)電流導(dǎo)致的源電阻兩端的壓降。高源電阻的主要誤差項(xiàng)是由失調(diào)電流引起的，而低源電阻的主要誤差是由放大器失調(diào)電壓引起的。

可以通過調(diào)整 R3 的值并使用其兩端電壓降的變化作為高源電阻應(yīng)用中的輸入失調(diào)電壓微調(diào)來調(diào)整放大器輸出端的失調(diào)電壓。

失調(diào)電壓在交流耦合應(yīng)用中很重要，但在放大器輸出中則不然。輸出端的任何失調(diào)電壓都會降低放大器的峰峰值線性輸出，這是唯一的考慮因素。

為了使振蕩不發(fā)生，放大器及其反饋網(wǎng)絡(luò)的增益頻率特性必須使得對于放大器及其反饋網(wǎng)絡(luò)增益的任何頻率，通過放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)的相移不得超過180°。大于統(tǒng)一，這就是滿足條件的方法。由于這是條件穩(wěn)定的情況，相移不應(yīng)接近180°。顯然，當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)的衰減為零時，就會出現(xiàn)最關(guān)鍵的情況。

我們可以使用沒有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)姆糯笃鱽硖岣叻答伨W(wǎng)絡(luò)衰減較高的電路的性能。例如，由于反饋網(wǎng)絡(luò)的衰減為 6 dB，因此 LM101 可以在具有 15pF 補(bǔ)償電容器的反相放大器電路中以單位增益運(yùn)行，而在反饋網(wǎng)絡(luò)的非反相單位增益連接中需要 30pF具有零衰減。反相單位增益連接中的 LM101 壓擺率將是非反相連接的兩倍，并且 10 個連接的反相增益將產(chǎn)生非反相單位增益連接壓擺率的 11 倍，因?yàn)榉糯笃鲏簲[率取決于補(bǔ)償。權(quán)衡是穩(wěn)定性與帶寬。如果我們的穩(wěn)定性在上升，我們還發(fā)現(xiàn)帶寬正在減少，反之亦然。