运算放大器或运算放大器的配置可以通过两种方式完成，如反相运算放大器和非反相运算放大器。在这两种配置中的任何一种配置中，输出都被反馈给其输入，这被称为反馈。这种反馈用于不同的功能电路，如振荡器、滤波器、放大器、不同类型的电压调节器、整流器等。我们知道运算放大器包括两个输入端子，如正极和负极，但反馈的连接可以是正极或负极。


一旦输出连接到运算放大器的正极端子，则反馈被称为正极。类似地，如果它连接到负极端子，那么它被称为负极。输出到输入的连接可以通过外部电阻器或反馈电阻器来完成。因此，反馈连接被用来根据应用精确地控制增益。


什么是反相运算放大器？

反相运算放大器或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。顾名思义，放大器将输入信号反相并改变它。


反相运算放大器是一种运算放大器电路，用于产生与输入相差180度的输出，这意味着，如果输入信号为正（+），则输出信号将相反。反相运算放大器是通过一个带有两个电阻器的运算放大器设计的。


反相运算放大器配置

反相运算放大器的电路图如下所示。在该电路中，负极端子通过反馈连接，以创建闭环操作。在使用运算放大器时，我们需要记住两个基本规则，比如输入端没有电流流动，另一个是V1总是等于V2。


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反相运算放大器电路

这是因为正极输入端子在接地时处于OV。在上述配置中，通过使用反馈来连接运算放大器，以创建闭环操作。在处理运算放大器时，关于反相放大器有两条非常重要的规则需要记住，它们是：“没有电流流入输入端”和“V1总是等于V2”。


然而，在实际的运算放大器电路中，由于输入结点和反馈信号“X”处于相等的电势，上述两个规则在一定程度上被打破。当正输入电压为零伏时，该结被称为“虚拟地球”。因此，由于这个虚拟地球，运算放大器的输入电阻等于输入电阻值（Rin）。


这里，反相运算放大器的闭环增益可以通过两个外部电阻器的比率来固定。

一旦我们通过“Ri”电阻器将输入信号施加到运算放大器的反相端子，非反相端子就连接到地。此外，提供反馈以稳定电路。现在，可以通过反馈电阻器“Rf”来控制输出。


反相运算放大器的工作和操作

上述电路提供的电压增益如下所示


Av=伏/伏


哪里


Vi-V1=IiRi


V1-V0=如果Rf


但是，我们知道，完美的运算放大器包括无限的输入阻抗，因为没有电流流入其输入端子。I1＝I2＝0。因此，Ii等于If。因此，


Vi-V1=IfRi


V1-V0=如果Rf


我们已经知道，在一个完美的运算放大器中，运算放大器两个输入端的电压总是相等的。


因为非反相端子接地，所以在非反相端子处出现的电压是V1＝V2＝0。因此，方程式将是，


Vi-0=IfRi


0-Vo=IfRf


从上面的方程中，我们可以得到，


-Vo/Vi=IfRf/IfRi


Vo/Vi=–（IfRf/IfRi）


Vo/Vi=–（Rf/Ri）


可以更改此等式以获得Vout为


Vout/Vi=–（Rf/Ri）


Vout=–（Rf/Ri）x Vin


反相运算放大器的电压增益是，


反相运算放大器增益（Av）=–（Rf/Ri）


这规定了反向放大器的电压增益可以通过“Rf”到“Ri”的分数来决定，包括指示反向相位的负号。此外，反相放大器的输入阻抗为“Ri”。


与直流放大器一样，这些放大器提供了出色的线性特性，使其成为理想的放大器。此外，它们经常用于将i/p电流改变为跨电阻形式的o/p电压，否则为跨阻抗放大器形式。


输出电压（Vout）方程表明，对于放大器的固定增益，如Vout＝Vin x gain，运算放大器电路是线性的。因此，这种特性对于将较小的传感器信号改变为更好的电压非常有帮助。


电压特性

反相放大器的电压特性如下图所示。可以注意到，一旦输入信号像Vin一样是正的，那么输出电压像Vout一样是负的。此外，一旦施加输入电压，输出电压将线性变化。


Voltage Characteristics


电压特性

一旦输入信号的幅度超过向运算放大器施加的两个电源，该特性将饱和，否则输出将变为恒定。


+VCC=+VSAT&–VCC=-VSAT


反相运算放大器波形

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，可以得出以下波形。从以下波形可以清楚地看出，与输入相比，输出的幅度是两倍，比如Vout＝Av*Vin，相位与输入相反。


Inverting Op Amp Waveforms


反相运算放大器波形

反相运算放大器已解决的问题

1). 对于以下反相放大器电路，计算输入阻抗和输出电压。


Inverting Amplifier Example Circuit


反相放大器示例电路

输入阻抗是通过4kΩ的输入电阻Ri设置的。因此Zin=4kΩ。


Vout=Vin平均值


平均值=−Rf/Ri


平均值=−20k/4k


平均值=−5


Vout=100毫伏*（−5）


Vout=−500毫伏


2). 一种反相放大器，包括增益=8和10kΩ的输入阻抗。输入阻抗（Zi）告诉“Ri”必须是什么？


锌=里亚尔


Ri=10k


那么Rf=？


我们知道，Av=−Rf/Ri


Rf=10（−8）


Rf=80公里


3). 对于以下反相放大器电路，请计算闭环增益。


Op Amp Circuit Example


运算放大器电路示例

上述电路的增益公式为


增益（Av）=Vout/Vin=-Rf/Rin


现在我们必须将电路中的上述给定值替换为


Rin=20kΩ，Rƒ=80kΩ


电路增益可以测量为Av=-Rƒ/Rin=-80k/20k=-4


因此，对于反相放大器电路，闭环增益为-4。


为什么反相运算放大器比非反相运算放大器好？

在反相运算放大器中，偏移电压被包括在输出中，因此它小于几mV，而在非反相运算放大器，偏移电压可以通过非反相增益来改变&同样，该电压被包含在输出电压中。


与非反相放大器相比，反相放大器为系统提供了额外的稳定性。在反相放大器中，使用负反馈，这是稳定系统始终需要的。


优势

这个反相放大器的优点包括以下内容。


  • 这些不贵

  • 它的尺寸很小

  • 多才多艺

  • 可靠性

  • 灵活性

  • 这个运算放大器的两个输入端总是为零。此外，仅差分模式信号将存在。

  • 带有反相放大器的设备具有较强的抗干扰能力。

  • 它使用负面反馈。

  • 增益因子非常高。

  • 这个运算放大器的输出将通过输入信号异相。

缺点

这个反相放大器的缺点包括以下内容。


  • 它的输入阻抗很小（等于r1）

  • 它具有高增益，但反馈必须保持失真较小。

  • 输入信号不应包括噪声，因为小值将在输出处相乘并获得。

  • 信号被反转。

反相运算放大器应用

这个反相放大器的应用包括以下内容。


  • 反相放大器可以用作跨电阻放大器，也称为跨阻抗放大器。该放大器作为电流-电压转换器工作，用于功率较小的应用。

  • 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。

  • 这种运算放大器在两个端子上保持相等的电压电势，因此它可以用于许多领域。

  • 这些运算放大器用于存在RF信号的混频器概念中。

  • 它可以用作移相器。

  • 这些类型的运算放大器用于需要平衡信号的地方。

  • 它在集成应用程序中得到了实际应用。

  • 基于运算放大器的反相电路更加稳定；失真相当低&提供了卓越的瞬态响应。

  • 运算放大器用于所有使用线性IC的电子设备

  • 这些用于模拟滤波和信号处理。

  • 这些应用于通信、过程控制、显示器、计算机、测量系统、电源和信号源等各个领域。

  • 这些适用于线性运算放大器应用。

为什么要使用反相放大器？

反相放大器主要用于不使用高i/p阻抗的基于高频的应用，因为：；与非反相型配置相比，反相运算放大器的转换速率较高。


为什么要使用单位增益放大器？

电压跟随器也称为单位增益放大器、隔离放大器或电压缓冲器。电压跟随器电路内的输出电压（Vo）等于输入电压（Vin）。因此，这个放大器的增益是1，不会改变输入信号。


反相放大器的公式是什么？

反相放大器的公式（Av）=–（Rf/Ri）


如何将运算放大器用作非反相放大器？

通过将输入施加到运算放大器的正端子并将运算放大器的输出电压信号作为反馈连接到反相端子的输入，运算放大器可以用作非反相放大器。


因此，这一切都是关于反相运算放大器或反相运算放大器的概述。通常，运算放大器被用作模拟电子电路中的基本部件。因此，它被用于滤波、信号调节和执行不同的算术运算。在运算放大器的两个端子之间使用不同的电子元件，用于放大所施加信号的电压电平。这里有一个问题要问你，一个运算放大器有多少个端子？