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快看點丨【干貨】運放放大器的負反饋和緩沖器

來源：CSDN 時間：2023-02-23 07:30:26

1.引言

運放放大器，簡稱運放，是常用的高精度微小信號放大器。典型的運放具有一個同相輸入端，一個反相輸入端，兩個直流電源引腳（正極和負極0，一個輸出端和附加的調(diào)零引腳。

1.1 工作原理

【資料圖】

如果反相端V-的電壓比同相端V+的電壓高，輸出端的電壓將趨于負電源電壓-V。反之，如果V+ > V-，輸出電壓將趨于正電源電壓+V，也就是說，只要兩個輸入電壓有微小的不同，運放會有最大輸出電壓。

1.2 基本公式

Vout=A0(V+-V-)

上面是輸出電壓V+（同相端），V-（反相端）和運放的開環(huán)放大倍數(shù)（A0）的函數(shù)關系。

1.3 負反饋

運放的負反饋是指放大器輸出端的信號通過反饋網(wǎng)絡連接到其反相輸入端。反饋網(wǎng)絡可以是一根導線，將輸出端直接連接到反相端；反饋網(wǎng)絡也可以是電阻、電容或其他負責網(wǎng)絡。

下面對運放的負反饋的實例進行總結(jié)。

2.緩沖器（跟隨器）

說明：電壓跟隨器是共集電極電路，信號從基極輸入，射極輸出，故又稱射極輸出器。基極電壓與集電極電壓相位相同，即輸入電壓與輸出電壓同相。

主要特點：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1，所以叫做電壓跟隨器。

圖中，靠近同相端的引腳5接VCC；4如果接負電源（VEE）則輸出為雙極性信號，如果接地（GND）則輸出為單極性信號。即接雙極性電源輸出雙極性信號，接單極性電源輸出單極性信號。

電壓跟隨器的作用：

可以用它在電路中起到阻抗匹配的作用，能夠使得后一級的放大電路更好的工作。極端一點理解，當輸入阻抗很高時，就相當于對前級電路開路，當輸出阻抗很低時，對后級電路就相當于一個恒壓源，即輸出電壓不受后級電路阻抗影響。一個對前級電路相當于開路，輸出電壓又不受后級阻抗影響的電路當然具備隔離作用，即使前、后級電路之間互不影響。所以，電壓跟隨器常用作中間級，以“隔離”前后級之間的影響，此時也稱之為緩沖級。基本原理還是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低之特點，在電路中起阻抗匹配的作用。

為什么不用一段銅線代替緩沖器？

我們看一下電流，如果直接從輸入電源獲得電流 i+，大約是納安級（nA），但從運放輸出電路獲得的最大電流可以是毫安級（mA）。于是，對于1V級的信號，在有運放的電路中，電路從信號源吸收的功率大約是10^-8W，但可以向負載電路傳遞10^-3W的功率。簡而言之，運放可以提供功率增益，而一段銅線很顯然不能產(chǎn)生這樣的功率增益。換言之，運放是電路輸入與輸出之間的隔離級。

負載電阻值可以在若干個數(shù)量級上變化，對應的輸出電流也會變化相應的數(shù)量級，但輸出電壓和輸入電流基本不變。這樣的隔離被稱做緩沖。

3.反相放大器

說明：由歐姆定律和基爾霍夫定律，得：Gain = Vout/Vin = - R2/R1，即Vout = -R2/R1 × Vin

負號說明輸出信號和輸入信號反相（相位差180°）。如果R2=R1，放大倍數(shù)是-1，這樣可以得到單位反相增益或反相緩沖器。

4.同相放大器

說明：由歐姆定律和基爾霍夫定律，得：Gain = Vout/Vin =1 + R4/R3，即：Vout = （1 + R4/R3）× Vin

此實例中，輸出信號與輸入信號同相。

5. 其他實例

運放負反饋電路除了以上應用電路，還有加法電路，減法電路，積分電路和微分電路，在下一期會進行這幾個的總結(jié)。

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