反相输入放大器与生俱来的坑及其解决

​目录：

一、反相输入放大器的缺点

二、如何解决

一、反相输入放大器的缺点

反相放大器能将输入的信号反相放大，这是一个基本的知识，学过电路的一般都知道。反相放大器的计算公式为Vout = -Vin*Rf/Rin(运算放大器应用汇总之一、反相比例运算放大电路)。根据已知的公式，能很轻松的完成设计。但反相放大器与生俱来的有个缺点：输入阻抗低。而我们在电路设计中一般希望放大器的输入阻抗要尽量高，这样放大器才不会从信号源吸收一部分电流，进而对放大结果产生影响。

根据公式，Vout = -Vin*Rf/Rin，可得知放大倍数为10K/1K = 10倍。

下面根据运放的“虚短虚断”做定性分析，上图同相输入端接地，电位为0，根据运放虚短的特点，运放的3脚同相输入端和4脚反相输入端的电位相等，所以4脚反相输入端的电位也为0电位。电阻Rin的右端相当于连接到0电位，运放戴维南等效电路如下图：

如果把整个放大电路看成一个黑盒子（如下图），从Vin信号源处往黑盒子里面看，Rin决定了反向放大器的输入阻抗，所以此反相放大器的输入阻抗就为Rin = 1K。

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

因为Rin的存在，导致反相放大器输入阻抗低，从而导致反相放大器在工作时会对信号源产生影响，进而对放大结果产生影响。

常见的信号源Vin会有内阻(非理想)。假定上图的这个信号源的内阻为Rz = 1K。得到如下的仿真图：仿真原文件。

1输入阻抗低Multisim仿真

如上图，信号源内阻Rz和Rin串联，根据反相放大器公式Vout = -Vin*Rf/(Rz+Rin)，Vout = 10k/(1k+1k) = 5倍。

从仿真图也可以得到验证，输出Vout在Channel B上与信号源Vin在Channel A上的幅值相等。故放大倍数Vout/Vin = Channel B/Channel A = 5倍。

同样的电路输入不同内阻的信号源，也就是信号源Vin的内阻Rz不同的话，放大结果还会不一样。

二、如何解决

其实只要在信号源后面加入电压跟随器即可很好的解决，原因移步：运算放大器应用汇总1之三、电压跟随器。

2输入阻抗低的解决

同理可得：放大倍数Vout/Vin = Channel B/Channel A = 10倍。

若采用如下图的单电源供电，Vout将无输出。因为Vin正向电压时，U1A输出正向电压，U1B无输出；Vin负向电压时，U1A无输出。原因移步：运算放大器应用汇总3之三十一、反向电压保护。因此运放在单电源供电应用中要特别留意！

3-1单电源MCP609

但是更换MC3033D运放仿真，如下图所示，可以得到双电源的效果，这是不正确的，可能是仿真模型的原因。

3-2单电源MC3033D

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