详解反相放大器的计算公式

我们都知道反相放大器能将输入的信号反相放大，这是很基本的知识，学过电路的一般都知道。反相放大器的公式为Vout=-Vin*Rf/Rin.根据已知的公式，能很轻松的完成设计，但反相放大器与生俱来的有个小缺陷，反相输入放大器的输入阻抗不是很高，而我们在电路设计中一般希望放大器的输入阻抗要高，这样放大器才不会从信号源吸收电流，才不会影响待放大信号以及对电路的放大结果产生影响。为什么这么说呢？请看下面一个反相输入放大器的图（以下反相输入放大器简称为反相放大器，打字好累啊，能少打几个是几个）。

根据公式，Vout=-Vin*Rf/Rin，可得知放大倍数为10K/1K=10倍。好了，先请记住这个结果。

下面根据运放“虚短虚断”的特点来分析下，上图同相输入端接地，电位为0，根据运放虚短的特点，运放的3脚同相输入端和4脚反相输入端的电位相等，所以4脚反相输入端的电位也为0电位。电阻Rin的右端相当于连接到0电位，运放等效戴维南电路如下图：

现在想象一下，我们把整个放大电路看成一个黑盒子（如下图），我们从Vin这个信号源处往这个黑盒子里面看，从下图能看出来，这个Rin就决定了反向放大器的输入阻抗，所以这个反相放大器的输入阻抗就为Rin的大小1K.

因为Rin的存在，导致反相放大器输入阻抗低，从而导致反相放大器在工作时会对信号源产生影响，从而对放大结果产生影响，下面我们来讲讲是怎么对反相放大器的放大结果产生影响的？我们常见的信号源Vin,一般都不是理想的电压源，它会有内阻，假定上图的这个信号源的内阻为Rz,大小为1K.根据这个修改下原理图如下：

如上图，可明显的看出，信号源内阻Rz和Rin是串联的，根据反相放大器公式，Vout=-Vin*Rf/(Rz+Rin),可求得结果为10k/(1k+1k)=5倍，还记得最开始的计算结果吗？放大结果不是10倍吗？对，我们预想的电路是想将输入信号放大10倍，而现在的结果大相径庭，误差足足一倍，而且同样的电路输入不同内阻的信号源，也就是Vin的内阻Rz不同的话，放大结果还会不一样。现在你明白了反相放大器的这个缺点是怎么产生的了吧？

因运放的反相输入端为0电位，根据上图的电流流向，可以很轻松的判断出输出Vout为负电压，这也就是反相放大器的计算公式前面有个负号的原因，因为输入电压被反相了。反向放大器的公式推导，很多朋友都分享过，此处不再累述，根据上图电流流向也能很轻松的将公式推导出来。

原文标题：反相输入放大器的坑，你踩过没有？

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审核编辑：汤梓红