运算放大器应用：反相与同相放大组态

"闭环电压增益-运算放大器" 运算放大器（简称运放）是电子工程中的关键元件，常用于构建各种模拟电路。在描述运算放大器时，我们经常提到“闭环电压增益”这一概念，它是指在负反馈电路中，输出电压与输入电压之间的比率。闭环增益是衡量运放性能的重要参数，决定了电路的放大能力。 理想运放具有以下特性： 1. 开环电压放大倍数：理论上无穷大，意味着运放能提供极高的电压放大。 2. 差模输入电阻：无穷大，意味着运放在输入端几乎不消耗任何电流，因此对输入信号的影响极小。 3. 输出电阻：无穷小，使得运放能够驱动各种负载而不影响输出电压。 4. 频带无限宽：理论上运放能在所有频率下工作，但实际上都有一定的截止频率。 5. 输入失调电压和电流：理想值为零，但实际运放会有微小的非零值。 6. 共模抑制比：极高，能有效抑制共模信号，增强对差模信号的放大。 7. 干扰和噪声：理想情况下不存在，但实际运放会有一定的噪声水平。 在实际应用中，运放通常采用负反馈来稳定工作，以实现所需的闭环电压增益。其中，反相放大组态是一种常见的负反馈配置，如反相跟随器。反相跟随器的特点是输入阻抗和输出阻抗都很低，这是因为反相输入端（虚地）虽然不直接接地，但通过反馈网络与输出端相连，使得输入端的电压接近地电位，形成电压并联负反馈。 反相跟随器的闭环电压增益公式为1+Rf/Ri，其中Rf是反馈电阻，Ri是输入电阻。当Rf远大于Ri时，闭环电压增益接近于1，这意味着输出电压基本与输入电压相反，但幅度相同。这种配置常用于需要高输入阻抗和低输出阻抗的场合。 同相放大组态则是另一种常用的运放配置，其特点是输入电阻非常高，因为输入端通过一个大电阻与运放的正极输入端连接。在这种配置下，闭环电压增益等于输出电阻除以反馈电阻，通常会得到比反相跟随器更高的电压增益。同相跟随器则是一种特殊的同相放大配置，其闭环电压增益为1，主要用来保持信号的相位不变，同时提供高输入阻抗和低输出阻抗。 差分放大组态是将反相和同相放大器结合，可以同时处理两个输入信号，并且能有效抑制共模信号，只放大差模信号。这种配置在噪声抑制和提高信号质量方面特别有用。 运算放大器的闭环电压增益是通过选择合适的反馈网络来调整的，不同的配置满足不同应用场景的需求。理解这些基本组态及其特点对于设计和分析模拟电路至关重要。