反相輸入放大器與生俱來(lái)的坑
我們都知道反相放大器能將輸入的信號(hào)反相放大,這是很基本的知識(shí),學(xué)過(guò)電路的一般都知道。反相放大器的公式為Vout=-Vin*Rf/Rin.根據(jù)已知的公式,能很輕松的完成設(shè)計(jì),但反相放大器與生俱來(lái)的有個(gè)小缺陷,反相輸入放大器的輸入阻抗不是很高,而我們?cè)陔娐吩O(shè)計(jì)中一般希望放大器的輸入阻抗要高,這樣放大器才不會(huì)從信號(hào)源吸收電流,才不會(huì)影響待放大信號(hào)以及對(duì)電路的放大結(jié)果產(chǎn)生影響。
為什么這么說(shuō)呢?請(qǐng)看下面一個(gè)反相輸入放大器的圖,以下反相輸入放大器簡(jiǎn)稱為反相放大器。
根據(jù)公式,Vout=-Vin*Rf/Rin,可得知放大倍數(shù)為10K/1K=10倍。好了,先請(qǐng)記住這個(gè)結(jié)果。
下面根據(jù)運(yùn)放“虛短虛斷”的特點(diǎn)來(lái)分析下,上圖同相輸入端接地,電位為0,根據(jù)運(yùn)放虛短的特點(diǎn),運(yùn)放的3腳同相輸入端和4腳反相輸入端的電位相等,所以4腳反相輸入端的電位也為0電位。電阻Rin的右端相當(dāng)于連接到0電位,運(yùn)放等效戴維南電路如下圖:
現(xiàn)在想象一下,我們把整個(gè)放大電路看成一個(gè)黑盒子(如下圖),我們從Vin這個(gè)信號(hào)源處往這個(gè)黑盒子里面看,從下圖能看出來(lái),這個(gè)Rin就決定了反向放大器的輸入阻抗,所以這個(gè)反相放大器的輸入阻抗就為Rin的大小1K.
因?yàn)镽in的存在,導(dǎo)致反相放大器輸入阻抗低,從而導(dǎo)致反相放大器在工作時(shí)會(huì)對(duì)信號(hào)源產(chǎn)生影響,從而對(duì)放大結(jié)果產(chǎn)生影響,下面我們來(lái)講講是怎么對(duì)反相放大器的放大結(jié)果產(chǎn)生影響的?我們常見的信號(hào)源Vin,一般都不是理想的電壓源,它會(huì)有內(nèi)阻,假定上圖的這個(gè)信號(hào)源的內(nèi)阻為Rz,大小為1K.根據(jù)這個(gè)修改下原理圖如下:
如上圖,可明顯的看出,信號(hào)源內(nèi)阻Rz和Rin是串聯(lián)的,根據(jù)反相放大器公式,Vout=-Vin*Rf/(Rz+Rin),可求得結(jié)果為10k/(1k+1k)=5倍,還記得最開始的計(jì)算結(jié)果嗎?放大結(jié)果不是10倍嗎?對(duì),我們預(yù)想的電路是想將輸入信號(hào)放大10倍,而現(xiàn)在的結(jié)果大相徑庭,誤差足足一倍,而且同樣的電路輸入不同內(nèi)阻的信號(hào)源,也就是Vin的內(nèi)阻Rz不同的話,放大結(jié)果還會(huì)不一樣。現(xiàn)在你明白了反相放大器的這個(gè)缺點(diǎn)是怎么產(chǎn)生的了吧?
因運(yùn)放的反相輸入端為0電位,根據(jù)上圖的電流流向,可以很輕松的判斷出輸出Vout為負(fù)電壓,這也就是反相放大器的計(jì)算公式前面有個(gè)負(fù)號(hào)的原因,因?yàn)檩斎腚妷罕环聪嗔?。反向放大器的公式推?dǎo),很多朋友都分享過(guò),此處不再累述,根據(jù)上圖電流流向也能很輕松的將公式推導(dǎo)出來(lái)。
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