同相放大運放電路分析和反相放大運放電路分析

運放是模擬電源反饋及各種信號調理電路常用的器件，根據輸入信號連接到運放的同相端還是反相端，我們可以將其分為同相輸入放大電路，和反相輸入放大電路。這兩種放大電路有什么區別呢，或者有什么優缺點呢?本文就這一基本話題進行討論。

運放是模擬電源反饋及各種信號調理電路常用的器件，根據輸入信號連接到運放的同相端還是反相端，我們可以將其分為同相輸入放大電路，和反相輸入放大電路。這兩種放大電路有什么區別呢，或者有什么優缺點呢?本文就這一基本話題進行討論。

一.同相放大運放電路分析

同相放大的運放中，輸入信號是和運放的同相端連接的，信號源面對的是一個無窮大的阻抗，如圖一所示。

圖1 同相放大運放的示意圖

根據理想運放的特性，兩個輸入端的輸入阻抗均為高阻抗，所以運放輸入引腳上的電流為0，同時又由于運放兩端的電壓是相同的，所以負輸入端電壓為VIN.此時，我們可以根據電阻分壓關系求出VIN和VOUT之間的關系。

圖2 同相放大的運放的輸入輸出關系

從上圖2可知，輸出比輸入的增益是永遠大于1的，所以輸出信號永遠是大于輸入信號的，而這一點在電路使用中會受到一定的限制，所以在電源反饋電路中比較少見。

同樣的，我們通過圖2的基本關系，可以知道，當RF遠小于RG時，或者RG遠大于RF時，輸入信號VIN就等于輸出信號VOUT,這時候運放就是一個單倍增益的運放(同相放大)。

圖3 同相單倍增益運放輸入和輸出關系

此時對應的電路形態就是RG無窮大阻抗(開路)，RF無窮小阻抗(短路)，相當于輸入反相端和輸出直接短路相連接即可。

這里值得注意的是RF這個電阻在電流反饋放大運放中，是永遠不可以去除的，因為涉及到運放穩定性，有關電流反饋放大運放的話題我們后面會去探討。而在有的電壓反饋運放電路中，也會保留RF電阻，這樣可以限制流過輸入ESD電路的電流。

二.反相放大運放電路分析

圖4 反向放大運放示意圖

反向放大運放輸入信號通過RG1電阻接到反相放大輸入端，同時輸出信號也通過反饋電阻RF1接到反相輸入端，同相端我們放置一個參考電壓VREF。

經過推導后，我們得到直流工作點的輸入和輸出關系為，圖5所示。

圖5 反相放大運放電路的直流輸入輸出關系

當我們僅僅分析直流工作點下的小信號擾動時，我們可以將VREF視為0，則可以看到基本關系變為圖6所示。

圖6 小信號狀態下的反相運放的輸入輸出關系

從圖6中可知，反相輸入時，運放的增益可以大于1也可以小于1，這取決于RF和RG的值的相對關系，而和運放本身的參數無關。由于是反相放大，因此輸出和輸入之間有一個負號(180度相移)。

這個電路，如果僅從交流小信號來說，輸入同相端是接地的，那么信號輸入阻抗為RG所決定。

總結，通過分析同相放大和反相放大運放的增益關系差異，同時引出單倍增益運放的概念，且分析了反饋電阻和增益電阻的主要作用，對理解運放基本反饋放大電路有一定的幫助。你理解了嗎