运算放大器同相放大器电路设计

运算放大器同相放大器电路提供高输入阻抗，并具有与运算放大器相关的所有其他优点。

同相放大器配置是最流行和广泛使用的运算放大器电路形式之一，它用于许多电子设备。

运算放大器同相放大器电路提供高输入阻抗以及使用运算放大器的所有优势。

虽然基本的同相运算放大器电路需要与反相对应电路相同数量的电子元件，但它可用于高输入阻抗很重要的应用。

同相放大电路

同相运算放大器的基本电子电路相对简单。

在这种电子电路设计中，信号被施加到运算放大器的同相输入端。这样，与输入相比，输出端的信号不会反转。

然而，反馈通过一个电阻从运算放大器的输出端传输到运算放大器的反相输入端，其中另一个电阻被带到地。它必须应用于反相输入，因为它是负反馈。

这两个电阻的值决定了运算放大器电路的增益，因为它们决定了反馈电平。

基本同相运算放大器电路

同相放大器增益

运算放大器同相电路的增益很容易确定。计算取决于两个输入端的电压相同这一事实。这是因为放大器的增益非常高。如果电路的输出保持在放大器的供电轨内，则输出电压除以增益意味着两个输入之间几乎没有差分。

由于运算放大器的输入不吸收电流，这意味着流经电阻R1和R2的电流相同。反相输入端的电压由R1和R2组成的分压器组成，由于两个输入端的电压相同，因此反相输入端的电压必须与同相输入端的电压相同。这意味着 Vin = Vout x R1 / (R1 + R2)。因此，电路Av的电压增益可以计算为：

和在=1+R2R1Av=1+R2R1

哪里：

Av = 运算放大器电路的电压增益

R2 = 反馈电阻电阻，单位为 Ω

R1 = 电阻对地电阻，单位为 Ω

例如，通过使R2 47 k欧姆和R1 4.7 k欧姆，可以构建需要11增益的放大器。

同相放大器输入阻抗

运算放大器同相电路的阻抗特别高。

该运算放大器电路的输入阻抗通常可能远远超过107Ω.

对于大多数电路应用，电路对前几级的任何负载影响都可以完全忽略，因为它非常高，除非它们非常敏感。

这与运算放大器电路的反相配置有很大不同，后者仅提供相对较低的阻抗，具体取决于输入电阻的值。

交流耦合同相放大器

在大多数情况下，可以直流耦合电路。在需要交流耦合的情况下，必须确保同相具有一条接地直流路径，以应对偏置IC内输入器件所需的非常小的输入电流。

这可以通过将图中的高值电阻R3插入地来实现，如下所示。该值通常可为100kΩ或更大。如果未插入该电阻，运算放大器的输出将被驱动到其中一个电压轨。

具有电容耦合输入的基本同相运算放大器电路

以这种方式插入电阻时，应该记住，电容-电阻组合C1 / R3形成具有截止频率的高通滤波器。截止点发生在容抗等于电阻的频率处。

同样，应选择输出电容，使其能够通过系统所需的最低频率。在这种情况下，运算放大器的输出阻抗将很低，因此最大阻抗可能是下一级的阻抗。

单电源同相放大器

运算放大器电路通常设计为采用+9V和-9V等双电源供电。这并不总是容易实现的，因此使用电子电路设计的单端或单电源版本通常很方便。这可以通过创建通常称为半电源轨来实现。

同相运算放大器电路偏置在电源轨电压的一半。通过将工作点设置在此电压下，可以在不削波的情况下在输出上获得最大摆幅。

单电源轨同相运算放大器电路。

使用此电路时，有几点需要注意：

偏置电压： 同相放大器的偏置电压由R3和R4设置。通常，运算放大器本身的输入阻抗会高于电阻，因此可以忽略不计。通常，偏置电压设置为电源轨电压的一半，以使输出能够在任一方向上均等摆动而不会削波。R3 和 R4 通常是相同的值。

输入阻抗： 这种布置的输入阻抗将低于运算放大器本身的输入阻抗。整个同相放大器电路的输入阻抗为R3并联，R4与运算放大器的输入阻抗并联。实际上，这通常等同于R3与R4并行，即(R3 x R4)/ R3 + R4)。

电容器 C3： 电容器C3的泄漏必须非常低，否则泄漏电流会使电路不振，并会进入电源轨。电解电容器不能在这个位置工作，因为它们的漏电流太高，电路进入电源轨。

输入和输出电容器： 与任何电子电路设计一样，输入和输出电容器的选择必须通过最低频率而不会产生过度衰减。

使用运算放大器的同相放大器配置对于需要高输入阻抗的电子设备中的电子电路设计特别有用。同相放大器电路易于构建，在实践中可靠且运行良好。