反相器是CMOS電路中的基本增益級,采用共源結構,負載可以是有源負載或者電流源。
如果輸入信號進入反相輸入端,并且是工作于閉環狀態的,其輸入、輸出電壓信號的變化趨勢是相反的,即構成反相放大器電路。如圖1所示,仍然采用創意原理符號繪圖。后文中為了圖形簡潔,對于反相放大器,有時省略掉同相輸入端偏置電路,而使同相輸入端直接接地。
圖1 反相放大器的三種基本電路形式
反相放大器,系同相端接地(或經偏置電阻接地),輸入信號從反相輸入端進入的電路結構。由兩輸入端“虛短”關系,(因同相端接地之緣故)又可導出“虛地”概念,而此概念僅指反相放大器而言。因設計者的考慮不同,其同相端輸入端有直接接地者,也有添加偏置電阻r3而接地者,而在其分析電路原理和故障檢修時并無不同。
顯然,因其同相輸入端接地,放大器的最后控制目的,是在放大區域內,無論輸入為何信號,在輸出級動態調整下,總是使反相輸入端變為0v地電平。上圖中,r1為輸入電阻,r2為反饋電阻,電路的電壓放大倍數=r2/r3。
就此,可得出反相放大器正常工作狀態的根本特征:
(1)兩個輸入端對地均為0v。
(2)輸入、輸入信號電壓呈反向變化趨勢,大小取決于r1、r2的比例關系。
如果需要分析或得出檢測判斷,首先要確定圖中電路,何點是信號輸入端?
因反相放大器的“虛地”特性,運放器件本身的兩個輸入端為0v地電平,并不隨輸入信號電壓變化而變化(或僅為瞬態變化,測量中極難捕捉),顯然,輸入電阻r1右端并非信號輸入端,而其左端才是信號輸入端,故r2/r1=-vout/vin-(r1左端輸入電壓)。
或可這樣認為:如上圖電路中,r1兩端即為輸入電壓,r2兩端為反向的輸出電壓,對該電路電壓放大倍數及好壞,僅需用表筆搭上兩搭,就一清二楚了——vr1兩端電壓為輸入電壓;vr2兩端電壓為反向的輸出電壓。
反相放大器故障檢修
(1)反相放大器的正常工作狀態。
即符合兩個根本特征:
a、兩個輸入端對地均為0v。
b、輸入、輸入信號電壓呈反向變化趨勢,大小取決于r1、r2的比例關系。
不為此,即故障狀態。
(2)檢修同相放大器的原則仍然適用于反相放大器。
a、“虛地”原則不符合后,先按比較器原則檢測,符合之,運放器件好,外圍元件故障。
b、不符合比較器原則,則運放器件壞。
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