运算放大电路：比例运算电路_反相比例运算电路_同相比例放大电路

1、反相比例运算电路

在反相比例运算电路中，电路输入信号u_i总是经过一个电阻R₁接到反相输入端，输出信号u_o经过一个电阻R_F反馈到反相输入端，如图1（a）所示。由图可见，图中电路是一个用国产芯片F741接成的反相比例运算电路，图中同时给出了电源连接及调零电路，并在同相输入端对地串了一个电阻R₂=R₁//R_F，目的是使两个输入端对地的等效电阻相同。需要强调的是，今后除特殊情况外，电源及调零等电路均为默认，不再画出，从而图1（a）所示电路简化为图1（b）所示。

(a)用F741接成的反相比例运算电路	(b)反相比例运算电路的简化图
图1 反相比例运算电路

对于图1（b），由于理想运放的经输入电流为零，所以i_p=i_n=0，由于运放的同相和反相输入端“虚短路 ”，反相输入端（标注“N”处）电位近似为0，所以u_p=u_n=0。

节点N的电流方程为i₁=i_F

(1)

则有

(2)

所以，可得电压放大倍数为

(3)

上式表明，反相比例放大电路的电压放大倍数仅取决与反馈电阻R_F与输入电阻R₁之比。式中负号“—”表示输出电压的相位与输入电压相位相反，即“反相”。

反相放大器的输入电阻R_i=R₁。

2、同相比例放大电路

同相比例放大电路如图2所示，输入信号u_i加在同相输入端，输出信号u_o经过一个电阻RF反馈到反相输入端，形成负反馈。

由于理想集成运放的净输入电流为零www.9ddd.net，所以i_p=i_n=0，所以u_p=u_i，且i₁=i_F，即

(4)

整理得

(5)

由于同相和反相输入端虚短路，反相输入端（标注N处）的电位与同相输入端相同，即

(6)

将式 (6)代入式(5)得

(7)

所以

(8)

上式表明，输出电压与输入电压成比例运算关系而且相同。电阻R₂是平衡电阻，R₂=R₁//R_F。同相比例运算电路的输入电阻为无穷大。

由式(7)，如果使R₁=∞且R_F=0，电路就变成了图3或图4所示，这时的电压放大倍数A_uf=1，即u_o=u_i，电路的输出电压和输入电压相同，这样的电路称为电压跟随器。

图3 电压跟随器	图4 电压跟随器简化电路