把運(yùn)放電路同相輸入和反向輸入調(diào)換會(huì)出現(xiàn)什么情況？

記得是從剛剛學(xué)模電的時(shí)候開始，每次看到一個(gè)運(yùn)放電路，就會(huì)想，如果把這個(gè)電路的同相輸入端和反向輸入端換一下，那么電路的傳輸特性會(huì)變成什么樣子呢？

很可惜的是，不論是教材，還是參考書，都不會(huì)講這種例子。教材最典型的格式是，給出一個(gè)運(yùn)放電路，分析其工作情況，然后給出結(jié)論，完畢。其實(shí)如果能多寫一點(diǎn)發(fā)散思維的內(nèi)容，運(yùn)放將會(huì)變得更容易理解。

今天看到一個(gè)音色調(diào)節(jié)電路，核心原理是最基本的反相放大器，于是我又想起了互換輸入端的事情了。正好有點(diǎn)時(shí)間，拿multisim仿真了一下，把結(jié)果寫在這里。

如上圖所示，這是一個(gè)典型的反相放大器，電壓傳輸特性為：

在Multisim中將此電路繪出，仿真結(jié)果如下：

黃色的線是輸入信號(hào)，紫色的是輸出，放大倍數(shù)和理論計(jì)算結(jié)果基本一致。

那么現(xiàn)在我們把輸入端的線路換一下：

可以看到輸出波形變了，但是可能還看不太出來問題，把時(shí)間軸拉長一點(diǎn)：

這下看明白了，放大波形完全消失，輸出變成了電容C1對(duì)階躍信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

為什么會(huì)這樣呢？

其實(shí)貓膩藏在最開始的10μs里。我們來重點(diǎn)關(guān)注一下這一小段時(shí)間內(nèi)發(fā)生了什么。

這是可以正常放大的接法：

這是不能正常放大的接法：

看到了嗎？在剛開始的幾微秒內(nèi)，一種接法的輸出很平靜，另一種急速變化并且達(dá)到運(yùn)放輸出的峰值。這是為什么呢？

在信號(hào)接入反相輸入端時(shí)，當(dāng)R4左端電位剛剛有點(diǎn)提高，運(yùn)放反向輸入端電位也因此提高，因而輸出負(fù)電位，這樣就和輸入電位相抗衡，造成輸入端電位不能有太大變化，只能在運(yùn)放的線性放大區(qū)內(nèi)小幅度改變，因此輸出也很平穩(wěn)。這就是大名鼎鼎的負(fù)反饋。

而當(dāng)信號(hào)接入同相輸入端時(shí)，R4左端電位剛剛有點(diǎn)提高，運(yùn)放同相輸入端電位也因此提高，因而輸出正電位，因?yàn)檫\(yùn)放的放大作用，這個(gè)電位會(huì)比輸入信號(hào)的電位高很多，繼而進(jìn)一步增加輸入的電位，由此形成正反饋，直到輸出電壓達(dá)到峰值為止。

總之，反相放大器之所以只能把信號(hào)接入反相輸入端，是因?yàn)橹挥羞@樣才能形成負(fù)反饋，否則無法工作在線性放大區(qū)，只能輸出峰值。

絕大部分情況下，如果把運(yùn)放的兩個(gè)輸入端換一下，那么都會(huì)破壞原先的負(fù)反饋機(jī)制，造成整個(gè)電路工作異常。

這個(gè)例子雖然簡單，但是卻指向了模電最重要的核心思想之一：負(fù)反饋。