搞不懂同相运算放大器？必然太看那一文，公式+案例，几分钟搞定

各人好，我是李工，创做不容易，希望各人多多撑持我。今天给各人分享的是同相运算放大器。

次要是以下几个方面：

同相运算放大器是什么？同相运放电路原理同相运算电路图讲解同相运放计算公式同相运算电路阐发一、同相运算放大器是什么？

同相运算放大器是一种运算放大器，其输出电压和输入电压同相。反应是通过一个电阻从运算放大器的输出获取到运算放大器的反相输入，另一个电阻接地。

那两个电阻决定了反应电压，从而控造了运算放大器电路的增益。下图为根本同相运算放大器。

为根本同相运算放大器电路图二、同相运放电路原理

在同相运放电路中，输入电压信号 ( VIN ) 间接施加到同相 ( + ) 输入端，那意味着放大器的输出增益在值上变成“正”，同相运算放大器的反应控造是通过将一小部门输出电压信号通过Rƒ – R2分压器收集返回到反相 ( – ) 输入端来实现的，从而再次产生负反应。

那种闭环设置装备摆设产生了一个同相放大器电路，具有十分好的不变性，十分高的输入阻抗，Rin 接近无限大，如下图所示：

同相运算电路图三、同相运算电路图讲解

那里，我们通过构建带有反应回路的运算放大器电路来对同相运算电路图讲解。如下图所示：

同相运算电路图

在上述电路中，反相输入端毗连了一个外部电阻 R1和 反应电阻 Rf。如今，通过应用基尔霍夫电流定律，能够得到：

同相运放计算公式

假设备加到同相端的输入电压为 vi，而且假设电路中的运算放大器是抱负的运算放大器，那么，

等式（i）能够重写为：

同相运放计算公式同相运放计算公式同相运放计算公式

电路的闭环增益为：

同相运放计算公式

从同相运算放大器的电压增益表达式能够清晰地看出，当 Rf = 0 或 R 1 → ∝ 时，增益将为单元。

因而，若是我们将反应途径短路和/或翻开反相引脚的外部电阻，则电路的增益变成 1。

四、同相运放计算公式

电路的闭环增益为：

同相运放计算公式

Rf 为反应电阻，R1为外部电阻。

五、同相运算放大器计算公式应用案例 1、案例一

关于以下同相放大器电路，计算以下：

流过负载电阻的电放逐大器增益输出电压o/p 电流

同相运算放大器计算公式应用案例图

1.1 已知：Vin = 2V，R1 = 6 Ω，Fr = 10 Ω，RL = 3K Ω。

1）电流 I1

I1= Vin/R1= 2/6 = 0.33 mA

2）同相运算放大器增益 Av 能够计算为：

Av= 1 + (Rf/R1)

= 1+ (10/6) = 2.66

3）o/p 电压 VO

(VO) = ACL * VIN = 2.66 * 2V = 5.32V

VO = 5.32V

4）流经负载电阻的电流 IL

IL = VO / RL = 5.32/3 = 1.773 mA

5）o/p 电流

能够通过将 KCL（基尔霍夫电流定律）应用于上述电路来计算

IO = I1 + IL

IO = 0.33 mA + 1.773 mA => 1.28mA = 2.103mA

1.2 在同相放大器中，若是 R1 = 50 千欧，R2 = 1000 千欧且 Vin = 2v，则计算增益和输出电压。

增益和输出电压：

AV= 1 + (R2 / R1)

1+ (1000/50) = 1 + 20 => 21

若是输入电压 (Vin) 为 2v，则输出电压为：2 X 21 = 42v。

2、案例二

关于下图所示的同相运算放大器，计算如下：

i) 放大器的增益 ACL

ii)输出电压 VO

iii) 通过负载电阻的电流 I L

iv) 输出电流 IO

同相运算放大器计算公式应用案例图

节点 A 位于运算放大器的同相端，节点 B 位于反相端（也是分压器点）。上图中未显示那些节点。

节点 B 的电位是 VIN，且虚拟短路：

V A = V B = V IN = 0.8 V

电流 I1 为

I 1 = V A / R 1 = 0.8V / 10 KΩ

I1 = 80 µA

因为运算放大器的输入电流为零，因而不异的 I1必需流过电阻 R f。

i) 同相放大器的增益

ACL = 1 + (R f / R 1 ) = 1 + (20 KΩ / 10 KΩ)

ACL = 3

ii) 输出电压

V O = A CL * V IN = 3 * 0.8V

VO = 2.4 V

iii) 通过负载电阻的电流

I L = V O / R L = 2.4 / (2 * 10 3 Ω)

I L = 1.2 mA

iv) 输出电流

按照基尔霍夫电流定律 (KCL)， I O = I 1 + I L

I O = 80 µA + 1.2 mA

IO = 1.28 mA

六、同相运算电路阐发 1、同相电压跟从器

在同相电路中，输入阻抗 Rin 增加到无限大，反应阻抗 Rƒ 减小到零。输出间接毗连回负反相输入，因而反应为 100%，Vin正好等于Vout，使其具有1或单元的固定增益。因为输入电压Vin被施加到非反相输入，因而放大器的电压增益为：

放大器的电压增益公式

因为没有电流流入同相输入端，输入阻抗是无限的（抱负前提），因而零电流将流过反应回路。因而，任何电阻值都能够放置在反应回路中，而不会影响电路的特征，因为没有电流流过它，因而它两头的电压降为零，从而招致零功率损耗。

同相电压跟从器

因为输入阻抗极高，单元增益缓冲器（电压跟从器）可用于供给大功率增益，因为额外功率来自运算放大器电源轨并通过运算放大器输出到负载，而不是间接从输入。

然而，在大大都现实单元增益缓冲电路中都存在泄露电流和寄生电容，因而反应回路中需要一个低阻值（凡是为 1kΩ）电阻，以帮忙削减那些泄露电流的影响，从而供给不变性，尤其是在运算放大器为电流反应类型。

2、交换耦合同相放大器

在大大都情况下，能够对电路停止曲流耦合。在需要交换耦合的情况下，有需要确保非反相器件具有一条曲流到地途径，以用于偏置 IC 内的输入设备所需的十分小的输入电流。

那能够通过将图中的高阻值电阻 R3 接地来实现，如下所示。该值凡是能够为 100kΩ 或更大。若是未插入此电阻器，则运算放大器的输出将被驱动到电压轨之一。

具有电容耦合输入的根本同相运算放大器电路

通过那种体例插入电阻时，要记住电容-电阻组合 C1 / R3 构成具有截行频次的高通滤波器。截行点呈现在电容电抗等于电阻的频次上。

同样，应选择输出电容，使其可以通过系统所需的更低频次。在那种情况下，运算放大器的输出阻抗会很低，因而更大的阻抗可能是下一级的阻抗。

3、单电源同相放大器

运算放大器电路凡是设想为接纳双电源供电，例如 +9V 和 -9V。但那没有那么容易实现，因而利用电子电路设想的单端或单电源版本凡是很便利，能够通过创建凡是称为半供电轨的体例来实现。

同相运算放大器电路偏置在轨电压的一半。通过将工做点设置在该电压，能够在输出上获得更大摆幅，而不会呈现削波。

单电源轨非反相运算放大器电路

利用此电路时有几点需要留意：

偏置电压： 同相放大器的偏置电压由 R3 和 R4 设置。凡是运算放大器自己的输入阻抗会高于电阻，因而能够忽略不计。凡是，偏置电压设置为轨电压的一半，以使输出可以在任一标的目的上均等摆动而不会发作削波。R3 和 R4 凡是是不异的值。输入阻抗： 那种安插的输入阻抗将低于运算放大器自己的输入阻抗。整个同相放大电路的输入阻抗为 R3 并联，R4与运放的输入阻抗并联。现实上，那凡是等于 R3 与 R4 并联，即 (R3 x R4) / R3 + R4)。电容 C3： 电容 C3 的漏电流必需十分低，不然漏电流会侵扰电路并流入轨道。电解电容不克不及在那个位置工做，因为它们的漏电流太高，电路会进入供电轨。输入和输出电容： 与任何电子电路设想一样，必需选择输入和输出电容以通过更低频次而不会过度衰减。4、具有两个电压源的同相运算放大器

包罗两个电压源设置装备摆设的同相运算放大器称为乞降放大器或加法器。所以那是运算放大器最重要的应用之一。在乞降放大器电路中，利用了多个电压源。

同相乞降放大器电路利用同相运算放大器电路的设置装备摆设。在那种情况下，输入被供给给非反相端子，而需要的负反应和增益能够通过将 o/p 信号的某些部门做为反应给反相端子来获得。

同相乞降放大器电路的次要长处是输入端没有有效的接地前提。其输入阻抗远高于尺度反相放大器设置装备摆设。因而，具有两个电压源的同相运算放大器中的电流能够定义为：

具有两个电压源的同相运算放大器

按照 KCL

IR1 + IR2 = 0

(V1-V+/R1) + (V2-V+/R2 = 0

上式能够写成

(V1/R1-V+/R1) + (V2/R2-V+/R2) = 0

若是我们使上述两个电阻相等，则 R1=R2=R

V+ = (V1/R + V2/R)(1/R+1/R) => (V1+V2/R)/2/R

因而，V+ = (V1 + V2/2)

同相乞降放大器电路的典型电压增益方程能够暗示为：

Av = Vout/Vin = Vout/V+ = 1+RA/RB

Vout = (1+RA/RB)*V+

因而，Vout = (1+RA/RB) V+V2/2

同相放大器的闭环电压增益为 AV，由 (1 + R /R) 给出。若是我们通过使 R = R 使其等于 2，则 Vout 等于所有输入电压之和：

Vout = (1+RA/RB) V+V2/2

若是 RA = RB 那么

Vout = (1+1) V+V2/2 => 2 (V1+V2)/2

所以，Vout = V+V2

同样，关于 3 个输入电压同相乞降放大器设置装备摆设，闭环电压增益设置为 3，以使输出电压等于 3 个输入电压之和，如 V1、V2 和 V3。

七、同相运算放大器的优缺点 1、同相运算放大器的长处：能够在没有相位反转的情况下获得输出信号电压增益是可变的电压增益为正利用同相放大器能够获得更好的阻抗婚配与反相放大器比拟，i/p 的阻抗值较高该运算放大器电路供给更大输入阻抗，包罗其他运算放大器优势那种设置装备摆设最常用于差别的电子设备2、同相运算放大器的缺点：与反相运算放大器比拟，同相运算放大器不克不及为系统供给更高的不变性按照获得所需增益的需要性来利用级数按照特定的放大器，输入和输出电阻会发作变革放大电路没有虚地，所以共模电压大，抗干扰才能比力差。如许运算放大器就需要更高的共模按捺比，而另一个缺点是放大倍数只能大于1

以上就是关于同相运算放大器的常识，希望各人多多撑持我，得点赞，存眷，有问题欢送在评论区留言，各人一路讨论。