我們都知道反相放大器能將輸入的信號反相放大,這是很基本的知識,學過電路的一般都知道。反相放大器的公式為Vout=-Vin*Rf/Rin.根據已知的公式,能很輕松的完成設計,但反相放大器與生俱來的有個小缺陷,反相輸入放大器的輸入阻抗不是很高,而我們在電路設計中一般希望放大器的輸入阻抗要高,這樣放大器才不會從信號源吸收電流,才不會影響待放大信號以及對電路的放大結果產生影響。為什么這么說呢?請看下面一個反相輸入放大器的圖(以下反相輸入放大器簡稱為反相放大器,打字好累啊,能少打幾個是幾個)。

根據公式,Vout=-Vin*Rf/Rin,可得知放大倍數為10K/1K=10倍。好了,先請記住這個結果。
下面根據運放“虛短虛斷”的特點來分析下,上圖同相輸入端接地,電位為0,根據運放虛短的特點,運放的3腳同相輸入端和4腳反相輸入端的電位相等,所以4腳反相輸入端的電位也為0電位。電阻Rin的右端相當于連接到0電位,運放等效戴維南電路如下圖:

現在想象一下,我們把整個放大電路看成一個黑盒子(如下圖),我們從Vin這個信號源處往這個黑盒子里面看,從下圖能看出來,這個Rin就決定了反向放大器的輸入阻抗,所以這個反相放大器的輸入阻抗就為Rin的大小1K.

因為Rin的存在,導致反相放大器輸入阻抗低,從而導致反相放大器在工作時會對信號源產生影響,從而對放大結果產生影響,下面我們來講講是怎么對反相放大器的放大結果產生影響的?我們常見的信號源Vin,一般都不是理想的電壓源,它會有內阻,假定上圖的這個信號源的內阻為Rz,大小為1K.根據這個修改下原理圖如下:

如上圖,可明顯的看出,信號源內阻Rz和Rin是串聯的,根據反相放大器公式,Vout=-Vin*Rf/(Rz+Rin),可求得結果為10k/(1k+1k)=5倍,還記得最開始的計算結果嗎?放大結果不是10倍嗎?對,我們預想的電路是想將輸入信號放大10倍,而現在的結果大相徑庭,誤差足足一倍,而且同樣的電路輸入不同內阻的信號源,也就是Vin的內阻Rz不同的話,放大結果還會不一樣。現在你明白了反相放大器的這個缺點是怎么產生的了吧?

因運放的反相輸入端為0電位,根據上圖的電流流向,可以很輕松的判斷出輸出Vout為負電壓,這也就是反相放大器的計算公式前面有個負號的原因,因為輸入電壓被反相了。反向放大器的公式推導,很多朋友都分享過,此處不再累述,根據上圖電流流向也能很輕松的將公式推導出來。
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原文標題:反相輸入放大器與生俱來的坑,你踩過沒有?
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