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。

### 信号极性判断的电路设计方法 在电路设计中,判断信号极性通常涉及使用比较器、运算放大器或专用集成电路(ASIC)来检测信号相对于参考电平(通常是地)的正负变化。以下是一些常见的实现方法: #### 1. 使用比较器判断信号极性 比较器是一种用于比较两个电压电平的器件,其输出根据输入电压的相对大小而变化。通过将输入信号与参考电平(如地电位)进行比较,可以快速判断信号的极性。 - **电路实现**:将输入信号连接到比较器的非反相输入端(+),并将参考电平(如0V)连接到反相输入端(-)。当输入信号高于参考电平时,比较器输出高电平;当输入信号低于参考电平时,比较器输出低电平。 - **示电路**: ```circuit VCC | | [比较器] | \ Vin ----|+ >---- Vout | / GND ----|- ``` - **特点**:响应速度快,适合实时检测信号极性[^1]。 #### 2. 使用运算放大器判断信号极性 运算放大器(Op-Amp)可以通过配置为比较器或差分放大器来判断信号极性。 - **比较器模式**:与上述比较器类似,将输入信号与参考电平进行比较。 - **差分放大器模式**:用于检测两个输入端之间的电压差,从而判断信号极性。 - **示电路**: ```circuit VCC | | [运放] | \ Vin--+ >---- Vout | / GND--+----- ``` - **特点**:灵活性高,可通过反馈网络调整增益偏置。 #### 3. 使用桥式电路判断信号极性 桥式电路(如惠斯通电桥)可以用于检测信号极性变化。通过测量桥式电路中某个支路的电流方向,可以判断信号的极性。 - **原理**:当输入信号极性变化时,桥式电路中的电流方向也会变化,从而导致输出电压的变化。 - **特点**:适用于高精度测量,但需要复杂的校准。 #### 4. 使用数字逻辑电路判断信号极性 在数字电路中,可以通过模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号,然后使用数字逻辑电路判断信号极性。 - **实现步骤**: 1. 使用ADC将模拟信号转换为数字信号。 2. 通过数字逻辑电路(如FPGA或微控制器)分析信号的符号位。 - **特点**:适合复杂系统集成,但需要额外的数字处理资源。 #### 5. 使用三极管判断信号极性 三极管可以作为电子开关来检测信号极性。通过控制基极电压,可以判断信号的正负极性。 - **电路实现**:将输入信号连接到三极管的基极,并通过集电极发射极检测电流流动方向。 - **示电路**: ```circuit VCC | | [三极管] | \ Vin --|基极 >---- Vout | / GND --发射极 ``` - **特点**:简单且成本低,适合低频信号检测[^3]。 --- ###
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