运放放大器的负反馈与缓冲器 运放负反馈实例总结

1.引言

运放放大器，简称运放，是常用的高精度微小信号放大器。典型的运放具有一个同相输入端，一个反相输入端，两个直流电源引脚（正极和负极0，一个输出端和附加的调零引脚。

1.1 工作原理

(相关资料图)

如果反相端V-的电压比同相端V+的电压高，输出端的电压将趋于负电源电压-V。反之，如果V+ > V-，输出电压将趋于正电源电压+V，也就是说，只要两个输入电压有微小的不同，运放会有最大输出电压。

1.2 基本公式

Vout=A0(V+-V-)

上面是输出电压V+（同相端），V-（反相端）和运放的开环放大倍数（A0）的函数关系。

1.3 负反馈

运放的负反馈是指放大器输出端的信号通过反馈网络连接到其反相输入端。反馈网络可以是一根导线，将输出端直接连接到反相端；反馈网络也可以是电阻、电容或其他负责网络。

下面对运放的负反馈的实例进行总结。

2.缓冲器（跟随器）

说明：电压跟随器是共集电极电路，信号从基极输入，射极输出，故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同，即输入电压与输出电压同相。

主要特点：高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1，所以叫做电压跟随器。

图中，靠近同相端的引脚5接VCC；4如果接负电源（VEE）则输出为双极性信号，如果接地（GND）则输出为单极性信号。即接双极性电源输出双极性信号，接单极性电源输出单极性信号。

电压跟随器的作用：

可以用它在电路中起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。极端一点理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。所以，电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时也称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点，在电路中起阻抗匹配的作用。

为什么不用一段铜线代替缓冲器？

我们看一下电流，如果直接从输入电源获得电流 i+，大约是纳安级（nA），但从运放输出电路获得的最大电流可以是毫安级（mA）。于是，对于1V级的信号，在有运放的电路中，电路从信号源吸收的功率大约是10^-8W，但可以向负载电路传递10^-3W的功率。简而言之，运放可以提供功率增益，而一段铜线很显然不能产生这样的功率增益。换言之，运放是电路输入与输出之间的隔离级。

负载电阻值可以在若干个数量级上变化，对应的输出电流也会变化相应的数量级，但输出电压和输入电流基本不变。这样的隔离被称做缓冲。

3.反相放大器

说明：由欧姆定律和基尔霍夫定律，得：Gain = Vout/Vin = - R2/R1，即Vout = -R2/R1 × Vin

负号说明输出信号和输入信号反相（相位差180°）。如果R2=R1，放大倍数是-1，这样可以得到单位反相增益或反相缓冲器。

4.同相放大器

说明：由欧姆定律和基尔霍夫定律，得：Gain =  Vout/Vin =1 + R4/R3，即：Vout = （1 + R4/R3）× Vin

此实例中，输出信号与输入信号同相。

5. 其他实例

运放负反馈电路除了以上应用电路，还有加法电路，减法电路，积分电路和微分电路，在下一期会进行这几个的总结。