反相器是CMOS电路中的基本增益级,采用共源结构,负载可以是有源负载或者电流源。
如果输入信号进入反相输入端,并且是工作于闭环状态的,其输入、输出电压信号的变化趋势是相反的,即构成反相放大器电路。如图1所示,仍然采用创意原理符号绘图。后文中为了图形简洁,对于反相放大器,有时省略掉同相输入端偏置电路,而使同相输入端直接接地。
图1 反相放大器的三种基本电路形式
反相放大器,系同相端接地(或经偏置电阻接地),输入信号从反相输入端进入的电路结构。由两输入端“虚短”关系,(因同相端接地之缘故)又可导出“虚地”概念,而此概念仅指反相放大器而言。因设计者的考虑不同,其同相端输入端有直接接地者,也有添加偏置电阻r3而接地者,而在其分析电路原理和故障检修时并无不同。
显然,因其同相输入端接地,放大器的最后控制目的,是在放大区域内,无论输入为何信号,在输出级动态调整下,总是使反相输入端变为0v地电平。上图中,r1为输入电阻,r2为反馈电阻,电路的电压放大倍数=r2/r3。
就此,可得出反相放大器正常工作状态的根本特征:
(1)两个输入端对地均为0v。
(2)输入、输入信号电压呈反向变化趋势,大小取决于r1、r2的比例关系。
如果需要分析或得出检测判断,首先要确定图中电路,何点是信号输入端?
因反相放大器的“虚地”特性,运放器件本身的两个输入端为0v地电平,并不随输入信号电压变化而变化(或仅为瞬态变化,测量中极难捕捉),显然,输入电阻r1右端并非信号输入端,而其左端才是信号输入端,故r2/r1=-vout/vin-(r1左端输入电压)。
或可这样认为:如上图电路中,r1两端即为输入电压,r2两端为反向的输出电压,对该电路电压放大倍数及好坏,仅需用表笔搭上两搭,就一清二楚了——vr1两端电压为输入电压;vr2两端电压为反向的输出电压。
反相放大器故障检修
(1)反相放大器的正常工作状态。
即符合两个根本特征:
a、两个输入端对地均为0v。
b、输入、输入信号电压呈反向变化趋势,大小取决于r1、r2的比例关系。
不为此,即故障状态。
(2)检修同相放大器的原则仍然适用于反相放大器。
a、“虚地”原则不符合后,先按比较器原则检测,符合之,运放器件好,外围元件故障。
b、不符合比较器原则,则运放器件坏。
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