CR · 运算放大器
反相放大器与虚地
把同相输入接地这唯一一个选择,就把反相输入变成一个不动的0V基准点。学习利用这个虚地,用电阻比干净地设定增益。
虚地把增益变成电阻比
滑动反馈电阻比 Rf/Rin。由于虚地,输出变为输入的 −(Rf/Rin) 倍。把电阻比调到在翻转符号的同时大小恰好为4倍,即增益为 −4。
反馈比 Rf/RinRf/Rin = 1.0
电压增益 G
G = −Rf/Rin = -1.0
离 −4 很远
把同相输入接地
把同相输入 V+ 直接接到0V地。加了负反馈的理想运放使两输入相等(虚短),所以反相输入 V− 也处于0V。但 V− 并非接到真正的地线,只是运放通过调整输出把它保持在0V。所以称为虚地:电位为零,却不像真正的地那样随意吞吐电流。
电流只能流向反馈
输入电压 Vin 经输入电阻 Rin 流向虚地。由于 V− 为0V,Rin 上是全部 Vin,输入电流为 Vin/Rin。该电流不能进入运放输入(输入电阻无穷),所以只有一条去路:反馈电阻 Rf。Rf 上流过相同的电流,且一端为0V,于是输出为 0 − (Vin/Rin)·Rf = −(Rf/Rin)·Vin。
符号反转与求和随之而来
增益 −Rf/Rin 中的负号意味着输出与输入反向摆动:输入升高,输出下降。虚地的真正威力在处理多个输入时显现。把各输入经各自的电阻汇入同一个虚地节点,电流在该节点相加,于是输出是加权和 −(Rf/R₁·V₁ + Rf/R₂·V₂ + …)。这就是模拟加法器。
观察V+ = 0 → V− = 0
V+ 接地,所以 V− 也为0V。
选择i = Vin / ?
虚地使全部电压加在Rin上。
填空G = ?
增益是负的电阻比。
自己来Rf = Rin → G = ?
两电阻相等则只反转符号。
回到第一屏
滑动反馈比时,输出长到输入的 −(Rf/Rin) 倍,在 Rf/Rin = 4 处恰为 −4。把同相输入接地这一个选择,把反相输入固定为0V虚地,无处可去的输入电流流过反馈,用电阻比干净地设定了增益。符号翻转不是代价,而是同一结构长成加法器的种子。
反相放大器把同相输入接地,借虚短把反相输入保持在0V。该节点称为虚地。输入电流 Vin/Rin 全部流过反馈 Rf,输出为 Vout = −(Rf/Rin)·Vin,增益为 −Rf/Rin。符号反转,把多个输入汇于一节点就成为输出加权和的加法器。