运算放大器是模拟电子学的主干。它是一种直流耦合电子元件，它利用电阻反馈来放大来自差分输入端的电压。 运算放大器因其多方面的优点而广受欢迎，可用于不同的场合。运算放大器电路由诸如带宽、输入和输出阻抗、增益裕度等重要参数。不同种类的运算放大器具有这些不同的规格参数。 有各种封装的运算放大器可供选用，一些芯片在一个封装中有两个或更多个运算放大器。LM358、LM71、LM38是一些常用的运算放大器芯片。通过我们的运算放大器电路讲座，您可以了解更多关于运算放大器的知识。

    

     

    运算放大器具有两个差分输入引脚、一个输出(Vout)引脚以及电源引脚。这两个差分输入引脚是 反相（负)引脚或和 同相(正)引脚 。 运算放大器放大这两个输入管脚之间的电压差，并通过其输出管脚提供放大输出。

    根据输入类型，运算放大器可以归类为反相或同相。在以前的同相运算放大器教程中，我们已经看到了如何在同相配置中使用放大器。在本教程中，我们将学习如何使用反相配置运算放大器。.

     

反相运算放大器配置

    之所以称之为反相，是因为运算放大器使输出信号的相位角相对于输入信号正好反转180度。与以前一样，我们使用两个外部电阻器来构建反馈电路，并在放大器上形成一个闭环电路

    在同相配置中，我们在放大器上提供正反馈，但是对于反相配置，我们在运算放大器电路上产生负反馈

    让我们看看用于反相运算放大器配置的连接图。

    

     

    在上面的图像中，我们可以看到strong>R1和R2在运算放大器电路上提供必要的反馈。R2是信号输入电阻器， R1电阻器是反馈电阻器。这个反馈电路迫使差分输入电压几乎为零。

    反馈连接在运算放大器的负端子上，正端子连接地。反相输入端的电压电势与同相输入端的电压电势相同。因此，通过同相输入，虚地点被创建，虚地与地具有相同的电位。运算放大器将用作差分放大器工作。

    因此，在反相运算放大器的情况下，没有电流流入输入端子，并且输入电压等于两个电阻器之间的反馈电压，因为它们都共享一个公共虚拟接地。由于虚拟接地，运算放大器的输入电阻为R2。这个R2与闭环增益有关系，增益可以用外部电阻作为反馈的比率来决定。

    由于没有电流流入运放输入端，并且差分输入电压为零，因此可以计算反相电路的闭环增益。

     

反相运算放大器增益

    

     

    在上图中，示出了两个电阻R2和R1，它们是与反相运算放大器一起使用的分压器反馈电阻。R1是反馈电阻（RF），R2是输入电阻（RIN）。如果我们计算流过电阻器的电流，那么--

i = (Vin – Vout) / (Rin (R2) – Rf (R1))

     

    因为Dout是分压器的中点，所以我们可以得出：

    

     

    如前所述，由于虚拟接地，DOUT＝0。所以，

    

     

    因此，反向运算放大器的闭环增益将是

增益(Av) = (Vout / Vin) = -(Rf / Rin)

     

    因此，从这个公式中，当其他三个变量已知时，我们能得到四个变量中的任何一个。

    我们在公式中可以看到的负号，这说明与输入信号的相位相比，输出将相差180度。

     

反相放大器的应用实例

    

     

    在上图中，示出了运算放大器配置，其中两个电阻在运算放大器中提供必要的反馈。电阻R2是输入电阻，R1是反馈电阻。输入电阻R2阻值为1k欧姆，反馈电阻器R1阻值为10K欧姆。我们将计算反相运算放大器的增益。反馈在负极端子中提供，正极端子与接地连接。

增益(Av) = (Vout / Vin) = -(Rf / Rin)

     

    以上电路中 Rf = R1 = 10k，Rin = R2 = 1k，所以

增益(Av) = (Vout / Vin) = -(Rf / Rin)
增益(Av) = (Vout / Vin) = -(10k / 1k)

     

    所以增益将是- 10倍，输出将有180度的相移。

     

    现在，如果我们将运算放大器的增益增加到-20倍，如果输入电阻相同，反馈电阻值是多少？

 增益 = -20 and Rin = R2 = 1k.
-20 = -(R1 / 1k)
R1 = 20k

     

    因此，如果将10K的值增加到20K，运算放大器的增益将是-20倍。

    我们可以通过改变电阻的比例来增加运算放大器的增益，然而，使用较低的电阻作为Rin或R2是不明智的。由于电阻的较低值降低了输入阻抗并对输入信号产生负载。在典型的情况下，输入电阻用4.7K到10K的值.

    当有高增益要求时，我们应该确保高的输入阻抗，我们必须增加反馈电阻器的值。但是在RF上使用非常高的电阻也是不可取的。 过高的反馈电阻导致不稳定的增益裕度，并受运放带宽参数的限制。在反馈电阻中使用的典型值为100K或略高于该值。

     我们还需要检查运算放大器的带宽，以便在高增益下可靠工作。

     

加法器电路

    反相运算放大器可用于各种场合。其中一个重要应用是加法器。

    

     

    在上图中，示出了一个虚拟混合器或加法器，其中反相运算放大器在其反相端子上混合了多个不同的信号。反相放大器输入实际上处于地电位，这在音频混音器电路中是一个优秀的应用。

    正如我们所看到的，不同的信号通过不同的输入电阻加在负端子上。对输入信号的数目没有限制。每个不同信号端口的增益由反馈电阻R2和特定信道的输入电阻的比值决定。

     

跨导放大电路t

    反相放大器的另一个用途是跨导放大器。

    在这样的电路中，运算放大器将非常低的输入电流转换为相应的输出电压。因此，跨阻抗放大器能将电流转换为电压。.

    它可以转换来自光电二极管、加速度计或其他产生小电流的传感器的电流，将电流转换为电压信号。

    

     

    在上图中，一个反相运算放大器构成了跨导放大器，它将光电二极管产生的电流转换成电压。放大器在光电二极管两端提供低阻抗，并产生与运算放大器输出电压的隔离。

    在上述电路中，只使用一个反馈电阻器。R1是高值反馈电阻。我们可以通过改变这个R1电阻值来改变增益。运算放大器的高增益使用光电二极管电流等于通过电阻R1的反馈电流。

    由于我们没有在光电二极管上提供任何外部偏压，所以光电二极管的输入偏置电压非常低，从而在没有任何输出偏置电压的情况下产生大的电压增益光电二极管的电流将被转换成高输出电压。

     

    反向运算放大器的其他应用是-

1. 移相器
2. 积分器
3. 信号平衡相关工作
4. 线性射频混频器
5. 各种传感器信号的放大器输出.