运算放大电路输入信号接入方法优化

运算放大电路有两个输入端，因此输入信号有三种不同的接入方式，即反相输入、同相输入和差动输入。无论哪种输入方式，反馈网络都是接在反相输入端和输出端之间的。

（1）反相输入接法

图4-31所示为运算放大电路的反相输入接法，也称为反相比例放大电路。输入信号通过电阻R₁接到反相输入端。反馈电阻R₂接在输出端与反相输入端之间，构成电压并联负反馈。同相端通过电阻R₃接到地。R₃为输入平衡电阻，其作用是使两个输入端外接电阻相等，为此R₃=R₁//R₂。

图4-31 运算放大电路的反相输入接法

对反相输入接法的电路进行分析：

运算放大器本身不吸收电流，即I_i=0，则I₁=I₂。并且可以推导出U_a=U_b，此时有U_a=U_b=0，因而可分别求出I₁和I₂：

因此

从而可得闭环电压放大倍数A_uf为

A_uf=U_o/U_s=-R₂/R₁

可见，输出电压U_o与输入电压U_s成比例关系，负号表示相位相反。

（2）同相输入接法

图4-32所示为运算放大电路的同相输入接法，也称为同相比例放大电路。信号由同相端加入，反馈电阻R₂接到反相输入端。同时反相端和同相端各接一电阻R₁和R₃到地，且为了满足平衡条件，要求R₃=R₁//R₂。由于反馈信号不是接在同一输入端，所以属电压串联负反馈。

图4-32 运算放大电路的同相输入接法

同样根据前面所学有

U_a=U_b=U_s

I₁=I₂

由图4-32可知：

(www.xing528.com)

从而可得同相输入下的闭环电压放大倍数为

上式表明，输出电压与输入电压同样成正比例关系，且输出与输入相位相同。

如果令R₂=0，则有

A_uf=1 U_o=U_s

（3）差动输入接法

图4-33所示为运算放大电路的差动输入接法。信号U_s1通过电阻R₁接到反相输入端，U_s2通过电阻R₄接到同相输入端，反馈信号仍是接到反相输入端。为了满足平衡条件，通常使R₁=R₄，R₂=R₃。

图4-33 运算放大电路的差动输入接法

由图4-33可见，由于运放不吸收电流，因而有

而U_a=U_b，所以有

故：

根据I₁=I₂可解得

如果满足R₁=R₄、R₂=R₃，上式可简化为

可见，差动输入时，其输出电压与两输入电压之差成比例。