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同向运算放大器

2025-04-25 00:40:57杂谈21

在硬件工程师jack:反向运算放大器中,我们得到的输出电压是与输入反向的。

而在同向运算放大器中,输入信号加到了+端,意味着增益也为正。

同相运算放大器的反馈控制是通过将一小部分输出电压信号通过Rƒ – R1分压网络应用回反相 ( - ) 输入端,再次产生负反馈来实现的。这种闭环配置产生一个正相放大器电路,具有非常好的稳定性、非常高的输入阻抗Rin接近无穷大,因为没有电流流入正输入端子低输出阻抗Rout,如上图所示。

等效电位分压网络

把上面的图转换一下可以得到这个等效的分压图。目的就是用来计算闭环电压增益。

同向运算放大器增益

理想等电位: V1=Vin

电压的增益:Vout/Vin

那么我们就得到了同向运算放大器的增益为:1+Rf/R2

再对比一下反向运算放大器的增益Gain(av)=Vout/Vin=-Rf/Rin

忘记的可以看看:硬件工程师jack:反向运算放大器

电压跟随器

其实电压跟随器就是想要让输出输入一样。那么从同向运算放大器的增益公式入手:

1+Rf/R2 , 如果Rf/R2无限接近于0那么就可以完成输出对输入的跟随。

如果我们使反馈电阻器Rƒ等于零,(Rƒ = 0),电阻器R2等于无穷大,(R2 = ∞),那么得到的电路将具有固定增益“1”(单位)

由于输入信号直接连接到放大器的非反相输入端,因此输出信号不会反相,从而导致输出电压等于输入电压,因此Vout = Vin。由于其输入到输出隔离特性,这使得电压跟随器电路成为理想的恒压源或稳压器。

同相运算放大器电压跟随器

在这种同相电路配置中,输入阻抗Rin增加到无穷大,反馈阻抗Rƒ减小到零。输出直接连接回负反相输入,因此反馈为 100%,Vin恰好等于Vout,为其提供固定增益1或 1。当输入电压Vin施加到非反相输入时,放大器的电压增益因此给出为:

由于输入阻抗极高,电压跟随器可用于提供大功率增益,因为额外功率来自运算放大器电源轨并通过运算放大器输出到负载,而不是直接从输入。

应用案例

左侧的358组成了电压跟随器电路,引脚3上的电压就是输出电压。接着再作为右侧的同向运算放大电路的输入。最终在7脚上输出了一个放大100倍的电压。

三极管放大和运算放大器放大

以下是关于三极管放大电路和运放放大电路的区别的简要总结表格:

特点

三极管放大电路

运放放大电路

基本构成和原理

使用晶体管作为关键元件

使用运算放大器芯片作为关键元件

放大性能

高功率放大,较大信号

较低功率放大,较小信号

输入/输出阻抗特性

输入/输出阻抗受晶体管参数影响

输入阻抗高,输出阻抗低

增益稳定性

受晶体管参数和工作点影响

高增益和稳定的放大性能

电源供应和工作范围

外部电源供应,较高电压

单一电源供应,较低电压

控制和负反馈能力

有限控制能力

负反馈能力强

设计和应用灵活性

相对较低

相对较高