用于反相放大器的運(yùn)算放大器電路具有高性能、易于計(jì)算的值以及電源、交流耦合等多種選項(xiàng)。

運(yùn)算放大器反相放大器電路非常易于設(shè)計(jì)，只需極少量的附加電子元件即可實(shí)現(xiàn)。

在最簡(jiǎn)單的形式中，運(yùn)算放大器反相放大器只需要在電子電路設(shè)計(jì)過程中使用兩個(gè)額外的電阻。這使得電路非常簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)仍能提供非常高的性能水平。

該反相放大器也可以用作虛擬地球混頻器或求和放大器，但值得注意的是，該運(yùn)算放大器電路的輸入阻抗不如反相格式高。作為求和放大器，該運(yùn)算放大器電路在混音器以及許多其他需要將電壓相加的電子電路設(shè)計(jì)中有許多應(yīng)用。

對(duì)于許多人來說，運(yùn)算放大器反相放大器是他們最喜歡的放大器電路形式，具有簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)過程和高水平的性能。

運(yùn)算放大器反相放大器電路

反相運(yùn)算放大器電路的基本圖非常簡(jiǎn)單，除了運(yùn)算放大器集成電路本身之外，只需要幾個(gè)電子元件。

顯然，該電路基于一個(gè)運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器是一個(gè)具有兩個(gè)輸入的差分放大器：反相和同相。

該電路由一個(gè)從輸入端到電路反相輸入端的電阻和另一個(gè)從輸出端連接到運(yùn)算放大器反相輸入端的電阻組成。同相輸入接地。

基本反相運(yùn)算放大器電路

在該運(yùn)算放大器電路中，反饋由從輸出到反相輸入的電阻和從反相輸入到地的總電阻(即輸入電阻以及信號(hào)源的源電阻)決定。

反相放大器增益

反相放大器電路的主要特性之一是它產(chǎn)生的總增益。這很容易計(jì)算。

確定該運(yùn)算放大器電路的增益很簡(jiǎn)單。電壓增益Av實(shí)際上是輸出電壓(Vout)除以輸入電壓(Vin)，即輸出電壓大于輸入電壓的次數(shù)。

確定電壓增益的公式也很容易。由于運(yùn)算放大器的輸入不吸收電流，這意味著流經(jīng)電阻R1和R2的電流相同。使用歐姆定律 Vout /R2 = -Vin/R1。因此，電路Av的電壓增益可以計(jì)算為：

和在=?R2R1Av=-R2R1

哪里：

Av = 電壓增益

R2為反饋電阻值

R1為輸入電阻值

例如，當(dāng)兩個(gè)電阻之間的比率為10時(shí)，R2為47 kΩ，R1為4.7 kΩ，因此可以構(gòu)建需要10增益的放大器。同樣，使用R2的33kΩ電阻和R1的3.3kΩ電阻可以獲得相同的增益。

雖然幾乎可以為R1和R2選擇任何一組值，但實(shí)際選擇的關(guān)鍵通常取決于其他方面，如我們將在下面看到的輸入電阻，以及將電阻值保持在合理的范圍內(nèi)，詳見下面的提示和技巧部分。

反相放大器輸入阻抗

通常需要知道電路的輸入阻抗，在這種情況下是反相放大器。具有低輸入阻抗的電路可能會(huì)加載前一個(gè)電路的輸出，并且如果耦合電容不大，則可能會(huì)產(chǎn)生諸如改變頻率響應(yīng)之類的效應(yīng)。

確定反相運(yùn)算放大器電路的輸入阻抗非常簡(jiǎn)單。它只是輸入電阻R1的值。

反相放大器虛擬地球說明

很容易解釋為什么放大器電路的輸入阻抗等于R1。

同相輸入接地，因此在地電位時(shí)正確。

運(yùn)算放大器的增益非常高，這意味著對(duì)于電源軌電壓內(nèi)的輸出(模擬放大器)，反相和同相輸入之間的電壓差必須非常小。由于同相輸入位于地電位，因此反相輸入必須幾乎地位。正是由于這個(gè)原因，該電路有時(shí)被稱為虛擬接地放大器。

帶運(yùn)算放大器芯片的運(yùn)算放大器反相放大器

運(yùn)算放大器反相放大器設(shè)計(jì)提示和技巧

運(yùn)算放大器反相放大器非常容易設(shè)計(jì)，但與任何設(shè)計(jì)一樣，有一些提示和技巧可以使用。

不要讓 R2 太高： 雖然運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高，但在任何運(yùn)算放大器電路中，最好確保R2的值不要選擇得太高，否則其他電路效應(yīng)可能會(huì)使其負(fù)載，增益值可能不是預(yù)期的。通常明智的做法是將R2的值保持在100kΩ以下，作為粗略的經(jīng)驗(yàn)法則。

不要將 R1 設(shè)置得太低： 在該運(yùn)算放大器電路中，不要使R1值過低也是明智的。請(qǐng)記住，它決定了反相放大器電路的輸入電阻。如果交流耦合輸入電路，則需要選擇串聯(lián)耦合電容器的值，使其電抗在所需的最低頻率下足夠低。降低R1的值會(huì)增加所需的電容器值。此外，使R1過低會(huì)增加前一級(jí)的負(fù)載。

記住帶寬： 盡管運(yùn)算放大器具有很高的增益值，但隨著頻率的增加，增益值開始下降。即使反相放大器中有反饋，也需要考慮增益帶寬積。不要試圖從單級(jí)運(yùn)算放大器電路中獲得太多增益，否則頻率響應(yīng)可能會(huì)受到影響。

這些只是運(yùn)算放大器反相放大器電路設(shè)計(jì)的三個(gè)技巧，多年來一直被發(fā)現(xiàn)很有用。主要概念是對(duì)在異常情況下電路中可能發(fā)生的事情保持開放的心態(tài)。它還有助于避免將電路設(shè)計(jì)延伸得太遠(yuǎn)，對(duì)單個(gè)級(jí)的期望過高。在設(shè)計(jì)電路時(shí)牢記技巧和要點(diǎn)有助于避免以后出現(xiàn)問題。

反相放大器單端操作

運(yùn)算放大器電路通常采用差分電源供電，例如+12V和-12V。這在許多應(yīng)用中是完全可以接受的，但在許多電子電路設(shè)計(jì)中，可能只有一個(gè)電源可用。

在這些情況下，實(shí)現(xiàn)所謂的反相放大器運(yùn)算放大器電路的單端版本相對(duì)容易 - 這僅使用一個(gè)電源和地。

采用單端電源的運(yùn)算放大器反相放大器

與雙電源軌版本相比，用于反相放大器電路的運(yùn)算放大器電路的單電壓電源版本使用更多的元件，但放大器元件的設(shè)計(jì)保持不變。

實(shí)際上，為同相輸入創(chuàng)建了一個(gè)中間點(diǎn)。通過這種方式，運(yùn)算放大器看到的條件與采用雙電源工作的條件相同。

電子電路設(shè)計(jì)過程中需要注意的幾點(diǎn)：

半供應(yīng)點(diǎn)： 電源電壓一半的點(diǎn)設(shè)置為連接到同相輸入。這是由電阻R3和R4組成的分壓器鏈產(chǎn)生的。鑒于運(yùn)算放大器的高輸入阻抗，可以使用47kΩ的值 - 運(yùn)算放大器輸入所需的電流很小，這些值對(duì)于大多數(shù)運(yùn)算放大器都是有利的。如果選擇的值過高，則反相輸入的阻抗可能會(huì)抵消電壓。

解耦：半電源軌電源需要去耦至地，因?yàn)榉聪噍斎胄枰@示為信號(hào)接地，同時(shí)還要保持在半電源電壓。選擇電容C1的值，使其阻抗與電阻R3和R4在所需的最低頻率下相同 - 這在該頻率下給出-3dB點(diǎn)。如果需要低于此值的完全平坦的響應(yīng)，則必須使用更大的電容器。

通過為R3和R4設(shè)置相對(duì)高值的電阻，電容的值不需要太高就可以獲得低頻率斷點(diǎn)的值。

半軌電壓選擇： 選擇半軌電壓接近電源軌的50%。通過這種方式，電路將實(shí)現(xiàn)最大的輸出電壓上下擺動(dòng)，而不會(huì)削波。

必須注意確?？傠娫窜夒妷鹤阋允惯\(yùn)算放大器正常工作 - 請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)手冊(cè)，確保所選電源軌值對(duì)于所選的運(yùn)算放大器來說是可接受的。

電路耦合：?jiǎn)味穗妷很夁\(yùn)算放大器反相放大器需要交流耦合的輸入。應(yīng)選擇電容C2和C3，以通過最低信號(hào)頻率，而不會(huì)產(chǎn)生過度衰減。

應(yīng)選擇這些電容器，使其阻抗與所需最低頻率下的電路阻抗相匹配。這使得該點(diǎn)成為每個(gè)電路的-3dB點(diǎn)。

請(qǐng)記住，假設(shè)電路由低阻抗源驅(qū)動(dòng)，電路的輸入阻抗可以是R2的輸入阻抗。對(duì)于輸出電路，可以假設(shè)運(yùn)算放大器的阻抗為零，因此輸出電路的電阻或阻抗是預(yù)期負(fù)載的電阻或阻抗。

運(yùn)算放大器電路的單端電源軌版本適用于只有一個(gè)電源軌的應(yīng)用。通常，采用電池電源供電的電路只有一個(gè)電源，這種解決方案通常用于這些應(yīng)用。

有些運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)為在單端模式下工作，但可用的運(yùn)算放大器可以采用這種方法。

運(yùn)算放大器是差分放大器，因此有兩個(gè)輸入：對(duì)于反相放大器，來自輸出和輸入信號(hào)的負(fù)反饋都施加到反相輸入，而同相輸入則接地。

用于反相放大器的運(yùn)算放大器電路具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括相對(duì)較低的輸入阻抗、低輸出阻抗和所需的增益水平(在運(yùn)算放大器和整個(gè)電路所需增益的限制范圍內(nèi))。它還需要很少的電子元件來產(chǎn)生高性能電路。