反相放大器工作原理

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。反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能。

原理簡介

如圖所示，反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能。“反相”的意思是正、負號顛倒。這個放大 器應用了負反饋技術。所謂負反饋，即將輸出信號的一部分返回到輸入，在圖所示電路中，象把輸出Vout經由R2 連接（返回）到反相輸入端（-）的連接方法就是負反饋。

運算放大器具有以下特點，當輸出端不加電源電壓時，正相輸入端（+）和反相輸入端（-）被認為施加了相同的電壓，也就是說可以認為是虛短路。所以，當正相輸入端 （+）為0V時，A點的電壓也為0V。

運算放大器的輸入阻抗極高，反相輸入端（-）中基本上沒有電流。因此，當Ie經由A點流向R2時，I1和I2電流基本相等。由以上條件，對R2使用歐姆定律，則得出Vout=- I1xR2。I1為負是因為I2從電壓為0V的點A 流出。換一個角度來看，當反相輸入端（-）的輸入電壓上升時，輸出會被反相，向負方向大幅度放大。由于這 個負方向的輸出電壓經由R2與反相輸入端相連，因此，會使反相輸入端（-）的電壓上升受阻。反相輸入端和正 相輸入端電壓都變?yōu)?V，輸出電壓穩(wěn)定。

通過這個放大器電路中輸入與輸出的關系來計算一下增益。增益是Vout和Vin的比，即 Vout/Vin= （-I1xR2） / （I1xR1） =- R2/R1。所得增益為-，表示波形反相。

反相放大器工作原理

由輸入電阻的反饋電阻的比例不同，反相放大器又可分為三種類型的電路。即：

（1）反相器。反饋電阻和輸入電阻的比例關系為：R2=R1。

（2）反相放大器。反饋電阻和輸入電阻的比例關系為：R2》R1。

（3）反相衰減器。反饋電阻和輸入電阻的比例關系為：R2《R1。

其中反相器又稱倒相器電路，因輸出、輸出變化趨勢相反、其絕對值相等而得名；反相放大器，具有信號反相和放大雙重作用；反相衰減器，具有信號反相和衰減雙重作用。三種電路均有普遍應用。

分析其電路原理的出發(fā)點，仍為電阻串聯分壓唱主角，運放器件為配角。或可從輸入電流角度進行分析亦可。如上圖，將其偏置電路單獨畫出，更能說明問題。

圖2 反相放大器三種偏置電路

上圖a電路，R1、R2組成串聯分壓電路，信號極性決定了信號電流方向，向從下往下的，即從信號端流向輸出端。因流入R1、R2的為同一電流，R1=R2，分壓點為0V，故可推知OUT端必然為-1V。輸出端的-1V（分壓點的0V）是由輸出級Q2的導通程度所決定的，是據輸入信號自行調整的。

也可換個角度進行分析。因流入R1的信號電流為+1mA，須令流經R2的電流為-1mA，才能使其分壓點為0V。而運放器件的任務，就是自動控制R2兩端電壓（或控制R2中流經與R1等量的反向電流），使其反相輸入端變?yōu)?V（反相放大器的控制目標）而已。

由此推知，當R2》R1時，為得出流經R2電流仍為R1等量的反向電流，而OUT端必然要調整輸出為-3V；當R2《R1時，為得出流經R2電流仍為R1等量的反向電流，而OUT端必然要調整輸出為-0.5V。

整個運放電路，說穿了，嗨，就是玩轉著電阻串聯分壓的一個游戲。只要掌握了電阻串聯分壓電路的分析能力，也就是找到了分析運放電路原理的金鑰匙。