运算放大器同相放大和反相放大的区别

电子电路中的运算放大器,有同相输入端和反相输入端,输入端的极性和输出端是同一极性的就是同相放大器,而输入端的极性和输出端相反极性的则称为反相放大器。

图一运放的同向端接地=0V,反向端和同向端虚短,所以也是0V,反向输入端输入电阻很高,虚断,几乎没有电流注入和流出,那么R1和R2相当于是串联的,流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的,即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。

运放电路:同相放大还是反相放大?

运放电路:同相放大还是反相放大?

流过R1的电流:I1=(Vi-V-)/R1………a

流过R2的电流:I2=(V--Vout)/R2……b

V-=V+=0………………c

I1=I2……………………d

求解上面的初中代数方程得

Vout=(-R2/R1)*Vi

这就是传说中的反相放大器的输入输出关系式了。

运放电路:同相放大还是反相放大?

运放电路:同相放大还是反相放大?

图二中Vi与V-虚短,则Vi=V-……a

因为虚断,反向输入端没有电流输入输出,通过R1和R2的电流相等,设此电流为I,由欧姆定律得:

I=Vout/(R1+R2)……b

Vi等于R2上的分压,即:Vi=I*R2……c

由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2,这就是传说中的同相放大器的公式了。

集成运算同相放大器和反相放大器的选择[2]

运算放大器可以接成同相放大也可以接成反相放大,那使用同相放大好还是反相放大好呢?我们先来看同相放大和反相放大的区别:

同相放大器

优点:输入阻抗和运放的输入阻抗相等,接近无穷大

缺点:放大电路没有虚地,因此有较大的共模电压,抗干扰能力相对较差,使用时要求运放有较高的共模抑制比,另一个小缺点就是放大倍数只能大于1;

反相放大器

优点:两个输入端电位始终近似为零(同相端接地,反相端虚地),只有差模信号,抗干扰能力强;

缺点:输入阻抗很小,等于信号到输入端的串联电阻的阻值。

另外就是二者的增益计算公式不同,相位相反

由此可见,对比它们要在以下几个方面:输入输出阻抗,共模的抗干扰

1、同相放大器的输入阻抗和运放的输入阻抗相等,接近无穷大,同相放大器的输入电阻取值大小不影响输入阻抗;而反相放大器的输入阻抗等于信号到输入端的串联电阻的阻值。因此当要求输入阻抗很高的时候就应选择同相放大器!

2、同相放大器的输入信号范围受运放的共模输入电压范围的限制,反相放大器则无此限制。因此如果要求输入阻抗不高且相位无要求时,首选反相放大,因为反相放大只存在差模信号,抗干扰能力强,可以得到更大的输入信号范围。

3、在设计中要求放大倍数相同的情况下尽量选择数值小的电阻配合,这样可以减小输入偏置电流的影响和分布电容的影响。如果很计较功耗,则要在电阻数值方面折中。

### 同相比例放大器的工作原理 同相比例放大器是一种常见的电压放大电路,其核心元件是一个理想的运算放大器 (Op-Amp),通过正反馈负反馈实现特定的功能。在这种电路中,输入信号被施加到运算放大器同相输入端 (+),而反相输入端 (-) 则通过一个电阻网络连接到输出端。 #### 工作原理 当运放处于线性工作区域时,“虚短”“虚断”的概念适用[^2]。这意味着两个输入端之间的电位差几乎为零(即 \( u_- \approx u_+ \))。对于同相比例放大器而言,由于输入信号直接作用于同相输入端 (\( u_+ = u_i \)),因此反相输入端的电位也近似等于输入信号电平。这种特性使得同相比例放大器能够保持较高的输入阻抗,从而适合用于高阻抗源信号的应用场景[^4]。 根据基尔霍夫电流定律(KCL),可以推导出该类放大器增益表达式: \[ A_v = 1 + \frac{R_f}{R_1} \] 其中\( R_f \)代表反馈电阻值,\( R_1 \)表示接地路径上的串联电阻值[^5]。 #### 设计方法 在设计过程中需考虑以下几个方面: - **选择合适的元器件**: 根据具体应用场景选取性能匹配的运算放大芯片型号及其供电方式; - **设定合理的增益范围**: 结合实际需求调整\( R_f\) \( R_1\),确保满足预期功能的时兼顾稳定性; - **注意频率响应特性**: 对高频应用场合特别关注带宽限制等因素影响下的失真表现; - **评估噪声水平**: 考虑到低频条件下可能存在的热噪声等问题,在必要情况下采取措施降低干扰; 以下是基于上述原则的一个简单Python脚本子来帮助理解如何计算不配置下的理论增益: ```python def calculate_gain(Rf, R1): """Calculate the gain of a non-inverting amplifier.""" Av = 1 + (Rf / R1) return Av # Example usage with given resistor values in ohms resistor_feedback = 1e6 # Feedback resistor value in Ohm resistor_input = 100e3 # Input resistor value in Ohm calculated_gain = calculate_gain(resistor_feedback, resistor_input) print(f"The calculated voltage gain is {calculated_gain:.2f}") ``` 此代码片段定义了一个函数`calculate_gain`,它接受两个参数——反馈电阻(`Rf`)输入电阻(`R1`)- 并返回对应的电压增益.
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