什么是反相放大器？

反相放大器是一種電子電路中的運算放大器，其特點是輸入端的極性與輸出端的極性相反。這意味著當輸入信號進入反相放大器時，經過放大后輸出的信號與原始輸入信號的相位相反。

在反相放大器電路中，運算放大器反相輸入接收來自放大器輸出的反饋。假設運放是理想的，并應用運放輸入端虛擬短路的概念，反相端的電壓等于同相端的電壓。

運算放大器的同相輸入接地。由于運算放大器本身的增益非常高，并且放大器的輸出只有幾伏，這意味著兩個輸入端之間的差異非常小，可以忽略不計。由于運算放大器的非反相輸入保持在地電位，這意味著反相輸入實際上必須處于地電位。

反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能，實質上是一種模擬電路，常用于工業控制、電腦、音頻設備、汽車等領域。它的基本結構通常由兩個電阻、一個放大器和一個電容組成。輸入信號通過電阻進入放大器進行放大，然后通過電阻和電容輸出到負載。

反相放大器具有許多優點，如低噪聲、高精度、低成本、低失真和低功耗等。它可以用來放大微弱的輸入信號，并將其變換為輸出信號，以滿足某些應用的需求。此外，反相放大器還可以用來控制電路的環路參數，如濾波器、振蕩器等，以滿足特殊的應用要求。

總的來說，反相放大器是一種重要的電子元件，具有廣泛的應用范圍，能夠為電路提供高增益、低噪聲和精確的信號放大和反相功能。

反相放大器的工作原理

如圖所示，反相放大器電路具有放大輸入信號并反相輸出的功能。“反相”的意思是正、負號顛倒。這個放大 器應用了負反饋技術。所謂負反饋，即將輸出信號的一部分返回到輸入，在圖1所示電路中，像把輸出Vout經由R2 連接（返回）到反相輸入端（-)的連接方法就是負反饋。

運算放大器具有以下特點，當輸出端不加電源電壓時，正相輸入端（+）和反相輸入端（-)被認為施加了相同的電壓，也就是說可以認為是虛短路。所以，當正相輸入端 (+)為0V時，A點的電壓也為0V。

運算放大器的輸入阻抗極高，反相輸入端（-）中基本上沒有電流。因此，當Ie經由A點流向R2時，I1和I2電流基本相等。由以上條件，對R2使用歐姆定律，則得出Vout=- I1xR2。I1為負是因為I2從電壓為0V的點A 流出。換一個角度來看，當反相輸入端（-)的輸入電壓上升時，輸出會被反相，向負方向大幅度放大。由于這 個負方向的輸出電壓經由R2與反相輸入端相連，因此，會使反相輸入端（-)的電壓上升受阻。反相輸入端和正 相輸入端電壓都變為0V，輸出電壓穩定。

通過這個放大器電路中輸入與輸出的關系來計算一下增益。增益是Vout和Vin的比，即 Vout/Vin= (-I1xR2) / (I1xR1) =- R2/R1。所得增益為-，表示波形反相。

接下來小編給大家分享一些反相放大器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

反相放大器電路圖分享

1、使用運算放大器的反相放大器電路圖

使用運算放大器的反相放大器是一種使用運算放大器的放大器，其輸出波形與輸入波形反相。輸入波形的幅度將被放大 Av（放大器的電壓增益），并且其相位將被反轉。在反相放大器電路中，待放大的信號通過輸入電阻R1施加到運算放大器的反相輸入端。 Rf是反饋電阻。 Rf 和 Rin 共同決定放大器的增益。反相運算放大器增益可以使用公式 Av = – Rf/R1 來表示。負號表示輸出信號為負。使用運算放大器的基本反相放大器的電路圖如下所示。

使用運算放大器的反相放大器的輸入和輸出波形如上所示。該圖是假設放大器的增益 (Av) 為 2、輸入信號為正弦波而繪制的。從圖中可以清楚地看出，與輸入相比，輸出的幅度是輸入的兩倍 (Vout = Av x Vin)，且相位與輸入相反。

2、單節電池1.5V 20dB反相放大器電路圖

該放大器電路的功耗非常低，總電流消耗為 675 nA。 20 kΩ 負載時的輸出電壓擺幅為 300 mVpp。高增益低功耗運算放大器 CA3078 使這種超低功耗設計成為可能。

CA3037 被 Intersil 標記為過時產品，但他們建議使用 ICL7611、ICL7612、CA5420A、CA3140 或 CA3160 進行可能的替代。檢查他們的每個數據表，以確保您選擇最適合替換 CA3037 的零件。

3、簡單的反相放大器電路圖

這是一個反相放大器電路。該電路用于放大需要大（閉環）電壓增益的應用，因為它具有低輸入阻抗。該電路的輸出是與輸入具有不同相位的放大信號。該電路使用反饋。

R1為10K，R2為100K，輸入電壓為+1V。 R2 和 R1 形成分壓器，將反相輸入保持在 +0.91V。當輸入不平衡時，輸出被迫變為負值，直到輸出達到所需的+10V。此時，兩個運算放大器輸入處于相同電壓。當輸入電壓低于地電壓時，運算放大器強制輸出電壓上升。

4、運算放大器反相放大器電路圖

下圖所示為運算放大器反相放大器電路。當該比值小于放大器開環增益時，該電路給出的閉環增益為R2/R1，稱為反相電路。輸入阻抗的值等于R1。該閉環的帶寬等于單位增益頻率除以一加上閉環增益。

請注意，R3 應選擇為等于 R1 和 R2 的并聯組合。它用于最大限度地減少由于放大器輸出端的偏置電流和失調電壓而導致的失調電壓誤差，并且閉環增益乘以放大器輸入端的失調電壓將相等。

運算放大器輸入端的失調電壓由兩個部分組成：輸入失調電壓和輸入偏置電流。對于特定放大器，輸入失調電壓是固定的，但輸入偏置電流的貢獻取決于所使用的電路配置。對于放大器輸入端的最小失調電壓，兩個輸入端的源電阻應相等，無需進行電路調整。在這種情況下，最大失調電壓和由于失調電流導致的源電阻兩端的壓降。高源電阻的主要誤差項是由失調電流引起的，而低源電阻的主要誤差是由放大器失調電壓引起的。

可以通過調整 R3 的值并使用其兩端電壓降的變化作為高源電阻應用中的輸入失調電壓微調來調整放大器輸出端的失調電壓。

失調電壓在交流耦合應用中很重要，但在放大器輸出中則不然。輸出端的任何失調電壓都會降低放大器的峰峰值線性輸出，這是唯一的考慮因素。

為了使振蕩不發生，放大器及其反饋網絡的增益頻率特性必須使得對于放大器及其反饋網絡增益的任何頻率，通過放大器和反饋網絡的相移不得超過180°。大于統一，這就是滿足條件的方法。由于這是條件穩定的情況，相移不應接近180°。顯然，當反饋網絡的衰減為零時，就會出現最關鍵的情況。

我們可以使用沒有內部補償的放大器來提高反饋網絡衰減較高的電路的性能。例如，由于反饋網絡的衰減為 6 dB，因此 LM101 可以在具有 15pF 補償電容器的反相放大器電路中以單位增益運行，而在反饋網絡的非反相單位增益連接中需要 30pF具有零衰減。反相單位增益連接中的 LM101 壓擺率將是非反相連接的兩倍，并且 10 個連接的反相增益將產生非反相單位增益連接壓擺率的 11 倍，因為放大器壓擺率取決于補償。權衡是穩定性與帶寬。如果我們的穩定性在上升，我們還發現帶寬正在減少，反之亦然。