反相輸入放大器輸入阻抗太低問題介紹

反相放大器能將輸入的信號反相放大。反相放大器的公式為Vout=-Vin*Rf/Rin.根據已知的公式，能很輕鬆的完成設計，但反相放大器與生俱來的有個小缺陷，反相輸入放大器的輸入阻抗不是很高，而在電路設計中一般希望放大器的輸入阻抗要高，這樣放大器才不會從信號源吸收電流，才不會影響待放大信號以及對電路的放大結果產生影響。

為什麽這麽說呢？請看下麵一個反相輸入放大器的圖，以下反相輸入放大器簡稱為反相放大器。

根據公式，Vout=-Vin*Rf/Rin，可得知放大倍數為10K/1K=10倍。

下麵根據運放“虛短虛斷”的特點來分析下，上圖同相輸入端接地，電位為0，根據運放虛短的特點，運放的3腳同相輸入端和4腳反相輸入端的電位相等，所以4腳反相輸入端的電位也為0電位。電阻Rin的右端相當於連接到0電位，運放等效戴維南電路如下圖：

現在想象一下，把整個放大電路看成一個黑盒子（如下圖），我們從Vin這個信號源處往這個黑盒子裏麵看，從下圖能看出來，這個Rin就決定了反向放大器的輸入阻抗，所以這個反相放大器的輸入阻抗就為Rin的大小1K.

因為Rin的存在，導致反相放大器輸入阻抗低，從而導致反相放大器在工作時會對信號源產生影響，從而對放大結果產生影響，下麵說說是怎麽對反相放大器的放大結果產生影響的？我們常見的信號源Vin,一般都不是理想的電壓源，它會有內阻，假定上圖的這個信號源的內阻為Rz,大小為1K.根據這個修改下原理圖如下：

如上圖，可明顯的看出，信號源內阻Rz和Rin是串聯的，根據反相放大器公式，Vout=-Vin*Rf/(Rz+Rin),可求得結果為10k/(1k+1k)=5倍，放大結果不是10倍嗎？對，預想的電路是想將輸入信號放大10倍，而現在的結果大相徑庭，誤差足足一倍，而且同樣的電路輸入不同內阻的信號源，也就是Vin的內阻Rz不同的話，放大結果還會不一樣。現在明白了反相放大器的這個缺點是怎麽產生的了吧？

因運放的反相輸入端為0電位，根據上圖的電流流向，可以很輕鬆的判斷出輸出Vout為負電壓，這也就是反相放大器的計算公式前麵有個負號的原因，因為輸入電壓被反相了。反向放大器的公式推導，根據上圖電流流向也能很輕鬆的將公式推導出來。

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