反相运算放大器电路比同相电路有什么优势?


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运算放大器电路旨在实现特定增益,而与各个运算放大器之间的差异无关。一个非常普通的电路的增益为-R2 / R1。这是一个(更正后的)原理图:

反相运算放大器原理图

另一个常见的配置具有R2 / R1 + 1的增益,并且是同相的:

同相原理图

我看不到的是为什么地球上有人会使用反相的,除了您实际上想要反相的奇怪情况。同相具有高输入阻抗,而无需额外的输入级,并且增益几乎相同。第一个例子有什么好处吗?

另外,由于第一个示例的输入阻抗不高,因此驱动时可能需要大量电流。因此,通常在放大器之前放置一个源极跟随器。对于第二种配置,是否有必要为什么需要源关注者?


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在第一种情况(反相)中,由于它是单电源运放,因此不需要将VCC / 2的“虚拟接地”馈入+输入,否则输出将尝试变为负值?(我是一个仍在学习使用运算放大器的数字人,所以我对此很容易犯错)。
tcrosley 2012年

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您已经回答了自己的问题。有时您需要一个具有低输入阻抗的放大器。例如,如果要放大电流。

Answers:


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反相配置的增益小于1,可以用作混频器。这是一个很好的入门。

http://chrisgammell.com/2008/08/02/how-does-an-op-amp-work-part-1/

我不知道为什么会这样(任何人都可以随意鸣叫),但是负反馈将负输入端子保持在0v的事实意味着,节点是加总电流的合适位置,使混频器电路可行(尽管反相) 。运算放大器也很便宜,并且有多个封装,因此,如果“倒置”,您通常可以再次将其反转


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尚未提及的一个因素是,当共模输入电压保持在狭窄范围内时,某些运算放大器会发挥最佳作用。设计一个运放时,用相同的电路处理两条电源轨附近的共模电压是非常困难的。通常,运算放大器要么在输入距离一个电源轨太近时无法正常工作,要么在电压靠近一个电源轨时会使用一组输入电路,而在电压靠近另一个电源轨时会具有一组输入电路。 ,以及在它们之间自动切换的电路。如果两个输入电路不完全匹配,则在它们之间进行切换可能会干扰输出。将共模电压保持在固定值可以消除此问题。


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具有变化的共模电压会通过诸如通道长度调制/电流镜向输入差分对供电的电流镜之类的机制产生失真。对于较大的源电阻,这种失真可能非常明显。
Bitrex 2012年

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吉姆·威廉姆斯(Jim Williams)在他的第一本书中提出了威廉姆斯的规则:“精密运算放大器电路的鲜为人知的原理……总是反相(除非您不能反相)。”
标记

@markrages:我喜欢这个规则。通常在需要最小化输入电流的情况下使用运算放大器,对于那些非反相配置,通常是要采用的运算放大器,但是如果一个人的输入将具有已知的有限电阻特性,则这是一个好兆头使用反相配置。
2013年

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@markrages:奇怪的是,同样的原理也出现在其他领域。例如,可以处理标准黑白胶片以产生正片或负片,并且可以使用正片和负片。直接正片可能比由负片制成的印刷品更好,但由负片制成的印刷品比由正片制成的印刷品要好。
超级猫

尽管在某些情况下反相并不理想。例如,如果源阻抗很高,则必须使用潜在的高阻值电阻,在这种情况下,噪声可能会比需要的高。即使源阻抗不是很高,通常您也要使串联电阻最小。特别是用于降低音频电路中的噪声。如果您研究一个非常好的低噪声音频电路,通常会发现信号路径中的串联电阻非常低,甚至没有串联电阻。
squarewav 2014年

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无论如何,反相都不是问题。只需改变接线,就能得到一个正信号。此外,我认为使用多个放大器级非常普遍,并且偶数个反相放大器构成了更大的同相放大器。

维基百科为同相配置带来了一些缺点: http //en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#Non-inverting_amplifier

我认为在第二个配置的输入中放置缓冲区不会带来任何好处。


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使用正反馈通常会使输出“逃逸”到正轨,然后停留在那里,基本上会锁存第一个正输出电压事件,直到断电为止。当试图放大一些变化的输入信号时,这是没有用的。
JimmyB 2012年

您能否在回答中包括Wikipedia中所述的缺点?
德米特里·格里戈里耶夫

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实际上,如今的低端反相放大器几乎没有同相放大器没有优势(不包括共模误差,当然也没有反相)。但是在过去,当没有差分放大器时,这是制造具有负反馈的放大器的唯一方法。

用各种元件E1和E2(电阻,电容器,电感器,二极管,晶体管,传感器等)代替R1和R2进行通用的反相配置非常有用。在那里,运算放大器通过等效的输出电压消除了E2两端的不希望有的电压降,从而为E1提供了理想的负载条件(短路连接)...运算放大器充当了具有负阻抗的元件,抵消了E2的正阻抗。在我的Wikibooks 电压补偿故事中了解有关此技术的更多信息。

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