运算放大器或运算放大器基本上是一种高增益多级差分放大器,包括两个输入和一个输出。典型的运算放大器有两种配置,如反相运算放大器和非反相运算放大器。在运算放大器中,同相端子标有 (+) 号,而反相端子标有 (-) 号,也称为正负端子。
什么是同相运算放大器?
当运算放大器的输出与输入信号同相时,它被称为同相运算放大器。在该放大器中,输入信号被施加到运算放大器的 +ve 端子。同相放大器生成与施加的输入信号同相的放大输出信号。
同相运算放大器的工作原理?
同相放大器的工作原理类似于电压跟随器电路,因为该电路使用负反馈连接。所以它把输出信号的一部分作为反馈,反馈给反相输入端,而不是给出完整的输出信号。该运算放大器的补充是反相运算放大器,可产生 180 度异相的输出信号。由于高输入和低输出阻抗,该电路非常适合阻抗缓冲应用。
同相运算放大器电路图
同相运算放大器电路图如下所示。在此电路配置中,输出电压信号通过电阻提供给运算放大器的反相端子 (-),就像反馈一样,其中另一个电阻接地。在这里,带有两种类型电阻器的分压器将向运算放大器电路的反相引脚提供一小部分输出。
同相运算放大器电路
这两个电阻器将为运算放大器提供必要的反馈。在完美条件下,运算放大器的输入引脚将提供最大输入阻抗,而输出引脚将提供低输出阻抗。
同相运算放大器电压增益
运算放大器的放大主要取决于两个反馈电阻,如 R1 和 R2,它们连接在分压器配置中。R1 电阻器称为反馈电阻器 (Rf),提供给运算放大器反相引脚的分压器输出等效于 Vin,因为分压器的 Vin 和结点位于类似的接地节点上。因此,Vout 取决于反馈网络。
同相运算放大器通过两个规则工作,如电流规则和电压规则。电流规则指出没有电流流向运算放大器的输入,而电压规则指出运算放大器电压试图确保两个运算放大器输入之间的电压差异为零。
从上面的同相运算放大器电路中,一旦将电压规则应用于该电路,反相输入端的电压将与同相输入端相同。所以施加的电压将是 Vin。所以通过 R1 电阻的电流可以表示为“ Vin/R1 ”。
根据电流规则,两个输入都不会汲取电流,因此电流将流过 R2。之后,输出电压 (Vo) 可以是Vout = Vin + (Vin/R1)*R2。
同相运算放大器增益公式为Av = Vout/Vin = 1+ (R2/R1)。
增益值不应小于 1。因此,同相运算放大器将生成与输入同相的放大信号。在上面的等式中 Av = 运算放大器的电压增益,“R2”是反馈电阻,“R1”是接地的电阻器。
输入阻抗
在同相运算放大器电路中,输入阻抗 (Zin) 可以使用以下公式计算。
Zin = ( 1+ Aα β)*Zi
在上式中,'Aα' 是开环电压增益,'Zi' 是不使用反馈的运算放大器的输入阻抗,'β' 是一个反馈因子。因此,同相放大器的反馈因子可以计算为
β = R2/(R1+R2)
β = 1/ ACL
因此,对于同相运算放大器电路,输入阻抗 (Zin) 可以计算为
Zin = ((1 + (Aα / ACL))*Z1
输出阻抗
在同相运算放大器中,输出阻抗可以测量为
Zout = Zo/(1+ Aαβ)
我们知道反馈因子β = 1/ACL,因此同相运算放大器的输出阻抗可以计算为
ZOUT = Zo /(1 + (Aα /ACL))