如果输入信号进入反相输入端,并且是工作于闭环状态的,其输入、输出电压信号的变化趋势是相反的,即构成反相放大器电路。如图1所示,仍然采用创意原理符号绘图。后文中为了图形简洁,对于反相放大器,有时省略掉同相输入端偏置电路,而使同相输入端直接接地。
图1 反相放大器的三种基本电路形式
反相放大器,系同相端接地(或经偏置电阻接地),输入信号从反相输入端进入的电路结构。由两输入端“虚短”关系,(因同相端接地之缘故)又可导出“虚地”概念,而此概念仅指反相放大器而言。因设计者的考虑不同,其同相端输入端有直接接地者,也有添加偏置电阻r3而接地者,而在其分析电路原理和故障检修时并无不同。
显然,因其同相输入端接地,放大器的最后控制目的,是在放大区域内,无论输入为何信号,在输出级动态调整下,总是使反相输入端变为0v地电平。上图中,r1为输入电阻,r2为反馈电阻,电路的电压放大倍数=r2/r3。
就此,可得出反相放大器正常工作状态的根本特征:
(1)两个输入端对地均为0v。
(2)输入、输入信号电压呈反向变化趋势,大小取决于r1、r2的比例关系。
如果需要分析或得出检测判断,首先要确定图中电路,何点是信号输入端?
因反相放大器的“虚地”特性,运放器件本身的两个输入端为0v地电平,并不随输入信号电压变化而变化(或仅为瞬态变化,测量中极难捕捉),显然,输入电阻r1右端并非信号输入端,而其左端才是信号输入端,故r2/r1=-vout/vin-(r1左端输入电压)。
或可这样认为:如上图电路中,r1两端即为输入电压,r2两端为反向的输出电压,对该电路电压放大倍数及好坏,仅需用表笔搭上两搭,就一清二楚了——vr1两端电压为输入电压;vr2两端电压为反向的输出电压。
1、反相放大器工作原理
由输入电阻的反馈电阻的比例不同,反相放大器又可分为三种类型的电路。即:
(1)反相器。反馈电阻和输入电阻的比例关系为:r2=r1。
(2)反相放大器。反馈电阻和输入电阻的比例关系为:r2>;r1。
(3)反相衰减器。反馈电阻和输入电阻的比例关系为:r2 其中反相器又称倒相器电路,因输出、输出变化趋势相反、其绝对值相等而得名;反相放大器,具有信号反相和放大双重作用;反相衰减器,具有信号反相和衰减双重作用。三种电路均有普遍应用。 分析其电路原理的出发点,仍为电阻串联分压唱主角,运放器件为配角。或可从输入电流角度进行分析亦可。如上图,将其偏置电路单独画出,更能说明问题。 图2 反相放大器三种偏置电路 上图a电路,r1、r2组成串联分压电路,信号极性决定了信号电流方向,向从下往下的,即从信号端流向输出端。因流入r1、r2的为同一电流,r1=r2,分压点为0v,故可推知out端必然为-1v。输出端的-1v(分压点的0v)是由输出级q2的导通程度所决定的,是据输入信号自行调整的。 也可换个角度进行分析。因流入r1的信号电流为+1ma,须令流经r2的电流为-1ma,才能使其分压点为0v。而运放器件的任务,就是自动控制r2两端电压(或控制r2中流经与r1等量的反向电流),使其反相输入端变为0v(反相放大器的控制目标)而已。 由此推知,当r2>;r1时,为得出流经r2电流仍为r1等量的反向电流,而out端必然要调整输出为-3v;当r2 整个运放电路,说穿了,嗨,就是玩转着电阻串联分压的一个游戏。只要掌握了电阻串联分压电路的分析能力,也就是找到了分析运放电路原理的金钥匙。 2、反相放大器故障检修 (1)反相放大器的正常工作状态。 即符合两个根本特征: a、两个输入端对地均为0v。 b、输入、输入信号电压呈反向变化趋势,大小取决于r1、r2的比例关系。 不为此,即故障状态。 (2)检修同相放大器的原则仍然适用于反相放大器。 a、“虚地”原则不符合后,先按比较器原则检测,符合之,运放器件好,外围元件故障。 b、不符合比较器原则,则运放器件坏。