同相比例運算電路與反相比例運算電路的區(qū)別

1、反相比例運算電路

在反相比例運算電路中，電路輸入信號ui總是經過一個電阻R1接到反相輸入端，輸出信號uo經過一個電阻RF反饋到反相輸入端，如圖1(a)所示。由圖可見，圖中電路是一個用國產芯片F741接成的反相比例運算電路，圖中同時給出了電源連接及調零電路，并在同相輸入端對地串了一個電阻R2=R1//RF，目的是使兩個輸入端對地的等效電阻相同。需要強調的是，今后除特殊情況外，電源及調零等電路均為默認，不再畫出，從而圖1(a)所示電路簡化為圖1(b)所示。

(a)用F741接成的反相比例運算電路(b)反相比例運算電路的簡化圖

圖1 反相比例運算電路

對于圖1(b)，由于理想運放的經輸入電流為零，所以ip=in=0，由于運放的同相和反相輸入端“虛短路 ”，反相輸入端(標注“N”處)電位近似為0，所以up=un=0。

節(jié)點N的電流方程為i1=iF

(1)

則有

(2)

所以，可得電壓放大倍數為

(3)

上式表明，反相比例放大電路的電壓放大倍數僅取決與反饋電阻RF與輸入電阻R1之比。式中負號“—”表示輸出電壓的相位與輸入電壓相位相反，即“反相”。

反相放大器的輸入電阻Ri=R1。

2、同相比例放大電路

同相比例放大電路如圖2所示，輸入信號ui加在同相輸入端，輸出信號uo經過一個電阻RF反饋到反相輸入端，形成負反饋。

圖2 同相比例運算電路

由于理想集成運放的凈輸入電流為零，www.diangon.com所以ip=in=0，所以up=ui，且i1=iF，即

(4)

整理得

(5)

由于同相和反相輸入端虛短路，反相輸入端(標注N處)的電位與同相輸入端相同，即

(6)

將式 (6)代入式(5)得

(7)

所以

(8)

上式表明，輸出電壓與輸入電壓成比例運算關系而且相同。電阻R2是平衡電阻，R2=R1//RF。同相比例運算電路的輸入電阻為無窮大。

由式(7)，如果使R1=∞且RF=0，電路就變成了圖3或圖4所示，這時的電壓放大倍數Auf=1，即uo=ui，電路的輸出電壓和輸入電壓相同，這樣的電路稱為電壓跟隨器。

圖3 電壓跟隨器圖4 電壓跟隨器簡化電路