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反相运算放大器

1、概述

上一篇关于同相运算放大器的文章中已介绍了该运算放大器配置的所有细节，该配置在同相引脚 (+) 上获取输入信号。 这可以通过研究理想模型和真实模型并介绍所有重要公式来完成。 在本文中，将为反相运算放大器提出相同的方法，其中输入信号提供给运算放大器的反相引脚 (-)。

因此，第一部分将详细介绍理想模型，其中证明并讨论了闭环增益、输入和输出阻抗的表达式。

第二部分讨论反相运算放大器的真实模型，其中寄生现象改变了上述重要参数的表达式。

第三部分介绍了基于反相运算放大器的电路示例。 这将突出它们在电子领域的作用和可能的用途。

2、理想反相运算放大器

在反相运算放大器配置中，标有符号“-”的负（或反相）输入接收输入信号 $V_{in}$ 和反馈环路。 标有符号“+”的正（或同相）输入仅连接到地。

反相运算放大器配置如下图 1 所示，其中符号$\infty$强调该电路是理想的。

图1：理想反相运算放大器电路

对于前面教程中讨论的理想配置，假设没有电流可以进入同相或反相输入，因此，可以在 $R_1$ 和 $R_2$ 上找到反馈电流 $I$。

这是我们假设节点 $N$ 是虚拟地球这一事实的直接结果，这尤其导致等式 $V_{+}=V_{–}=V_{in}$。

然而，由于同相输入接地，$V_{+}=0$，也意味着 $V_{–}=0$。 为了得到 $V_{–}$ 的表达式，我们可以使用米尔曼定理，它是基尔霍夫电流定律的一种特殊形式。 因此，反相输入端的电压信号可以根据以下等式编写：

由于$V_{+}=V_{–}=0$，所以上式也等于0。 仅当 $V_{in}/R_2+V_{out}/R_1=0$ 时才成立，我们可以重新排列此表达式以编写理想反相运算放大器的闭环增益 ($A_{CL}$)，如等式1 所示：

等式1：理想反相运算放大器的闭环增益

我们可以注意到，闭环增益严格为负并且可以接近于零。 这意味着输出信号是反相的（相移为180°），因此得名“反相运放”。 此外，如果$|A_{CL}|>1$，该配置可以放大信号，如果 ∣ A C L ∣ < 1 |A_{CL}|<1 ∣A