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把運放電路同相輸入和反向輸入調換會出現什么情況?

fcsde-sh ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-09-01 11:36 ? 次閱讀

記得是從剛剛學模電的時候開始,每次看到一個運放電路,就會想,如果把這個電路的同相輸入端和反向輸入端換一下,那么電路的傳輸特性會變成什么樣子呢?

很可惜的是,不論是教材,還是參考書,都不會講這種例子。教材最典型的格式是,給出一個運放電路,分析其工作情況,然后給出結論,完畢。其實如果能多寫一點發散思維的內容,運放將會變得更容易理解。

今天看到一個音色調節電路,核心原理是最基本的反相放大器,于是我又想起了互換輸入端的事情了。正好有點時間,拿multisim仿真了一下,把結果寫在這里。

如上圖所示,這是一個典型的反相放大器,電壓傳輸特性為:

在Multisim中將此電路繪出,仿真結果如下:

黃色的線是輸入信號,紫色的是輸出,放大倍數和理論計算結果基本一致。

那么現在我們把輸入端的線路換一下:

可以看到輸出波形變了,但是可能還看不太出來問題,把時間軸拉長一點:

這下看明白了,放大波形完全消失,輸出變成了電容C1對階躍信號的穩態響應。

為什么會這樣呢?

其實貓膩藏在最開始的10μs里。我們來重點關注一下這一小段時間內發生了什么。

這是可以正常放大的接法:

這是不能正常放大的接法:

看到了嗎?在剛開始的幾微秒內,一種接法的輸出很平靜,另一種急速變化并且達到運放輸出的峰值。這是為什么呢?

在信號接入反相輸入端時,當R4左端電位剛剛有點提高,運放反向輸入端電位也因此提高,因而輸出負電位,這樣就和輸入電位相抗衡,造成輸入端電位不能有太大變化,只能在運放的線性放大區內小幅度改變,因此輸出也很平穩。這就是大名鼎鼎的負反饋。

而當信號接入同相輸入端時,R4左端電位剛剛有點提高,運放同相輸入端電位也因此提高,因而輸出正電位,因為運放的放大作用,這個電位會比輸入信號的電位高很多,繼而進一步增加輸入的電位,由此形成正反饋,直到輸出電壓達到峰值為止。

總之,反相放大器之所以只能把信號接入反相輸入端,是因為只有這樣才能形成負反饋,否則無法工作在線性放大區,只能輸出峰值。

絕大部分情況下,如果把運放的兩個輸入端換一下,那么都會破壞原先的負反饋機制,造成整個電路工作異常。

這個例子雖然簡單,但是卻指向了模電最重要的核心思想之一:負反饋。

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原文標題:運放的同相輸入和反相輸入互換會如何?

文章出處:【微信號:fcsde-sh,微信公眾號:fcsde-sh】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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