電子電路中的運算放大器,有同相輸入端和反相輸入端,輸入端的極性和輸出端是同一極性的就是同相放大器,而輸入端的極性和輸出端相反極性的則稱為反相放大器。
圖一運放的同向端接地=0v,反向端和同向端虛短,所以也是0v,反向輸入端輸入電阻很高,虛斷,幾乎沒有電流注入和流出,那么r1和r2相當(dāng)于是串聯(lián)的,流過一個串聯(lián)電路中的每一只組件的電流是相同的,即流過r1的電流和流過r2的電流是相同的。
流過r1的電流:i1=(vi-v-)/r1………a
流過r2的電流:i2=(v--vout)/r2……b
v-=v+=0………………c
i1=i2……………………d
求解上面的初中代數(shù)方程得
vout=(-r2/r1)*vi
這就是傳說中的反相放大器的輸入輸出關(guān)系式了。
圖二中vi與v-虛短,則vi=v-……a
因為虛斷,反向輸入端沒有電流輸入輸出,通過r1和r2的電流相等,設(shè)此電流為i,由歐姆定律得:
i=vout/(r1+r2)……b
vi等于r2上的分壓,即:vi=i*r2……c
由abc式得vout=vi*(r1+r2)/r2,這就是傳說中的同相放大器的公式了。
集成運算同相放大器和反相放大器的選擇[2]
運算放大器可以接成同相放大也可以接成反相放大,那使用同相放大好還是反相放大好呢?我們先來看同相放大和反相放大的區(qū)別:
同相放大器
優(yōu)點:輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等,接近無窮大
缺點:放大電路沒有虛地,因此有較大的共模電壓,抗干擾能力相對較差,使用時要求運放有較高的共模抑制比,另一個小缺點就是放大倍數(shù)只能大于1;
反相放大器
優(yōu)點:兩個輸入端電位始終近似為零(同相端接地,反相端虛地),只有差模信號,抗干擾能力強;
缺點:輸入阻抗很小,等于信號到輸入端的串聯(lián)電阻的阻值。
另外就是二者的增益計算公式不同,相位相反
由此可見,對比它們要在以下幾個方面:輸入輸出阻抗,共模的抗干擾
1、同相放大器的輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等,接近無窮大,同相放大器的輸入電阻取值大小不影響輸入阻抗;而反相放大器的輸入阻抗等于信號到輸入端的串聯(lián)電阻的阻值。因此當(dāng)要求輸入阻抗很高的時候就應(yīng)選擇同相放大器!
2、同相放大器的輸入信號范圍受運放的共模輸入電壓范圍的限制,反相放大器則無此限制。因此如果要求輸入阻抗不高且相位無要求時,首選反相放大,因為反相放大只存在差模信號,抗干擾能力強,可以得到更大的輸入信號范圍。
3、在設(shè)計中要求放大倍數(shù)相同的情況下盡量選擇數(shù)值小的電阻配合,這樣可以減小輸入偏置電流的影響和分布電容的影響。如果很計較功耗,則要在電阻數(shù)值方面折中。