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

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端,在图所示电路中,像把输出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I e经由A点流向R 2时,I 1和I 2电流基本相等。由以上条件,对R2使用欧姆定律,则得出V out=- I 1xR 2。I 1为负是因为I 2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R 2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V out和V in的比,即 Vout/Vin= (-I 1xR 2) / (I 1xR 1) =- R 2/R 1。所得增益为-,表示波形反相。
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。

应用

积分器

将原来反相放大器R 2电阻,换成一颗电容器C 2 , 此时输入信号V i与输出信号V o之关系,形成一积分关系。

微分器

将原来反相放大器R 1电阻,换成一颗电电容器C ,此时输入信号V i与输出信号V o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V o之关系,若R 1 = R 2 = R 3 =...= R n = R f,就可简化为V o =-(V 1+V 2+V 3+...+V n),形成一加法关系。

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