运算放大器的基本运算电路分析（运算放大器的两种比例放大电路方案）

运算放大器，它有两个输入引脚和一个输出引脚。其中两个输入引脚，一个是正相输入，一个是负相输入。

正是因为运算放大器有正相输入和负相输入之分，所以工程师在用运算放大器开发比例放大电路，就有正相比例放大电路和负相比例放大电路两种类型了。

什么是正相呢？又什么是负相呢？

就比例放大电路而言，正相的意思，就是运算放大器输出的电压与输入的电压是成正比例的；同理，负相的意思，就是运算放大器输出的电压与输入的电压也是成正比例关系的，只是多了一个负号。

举例说明

正相比例放大电路

这个比例放大电路，为什么叫做正相比例放大电路呢？

正不正相，我们先不用管它。我们只知道，运算放大器的一个基本电路特性是虚短和虚断。

根据虚断的特性，运算放大器的两个输入引脚，流过的电流是0。也就是流过电阻R1的电流也是0，同样流过电阻R3的电流也是等于流过电阻R2的电流。

所以有Vin = VA。

又根据虚短的特性，运算放大器两个输入引脚的电压是相同的，因此VA = VB。又因为Vin = VA，所以就有Vin = VB。

写到这里，小伙伴们都能理解吧，应该都没问题吧。

对于输出电压Vout，它与R2电阻和R3电阻构成了一个回路。根据电路的欧姆定律，流过电阻R2和电阻R3的电流是等于

I = Vout / (R2 R3)

这是一方面；另外一方面，对于电阻R2而言，流过它的电流也等于它两端的电压除以它的阻值，也就是

I = VB / R2

VB是什么电压？它既是电阻R2两端的电压，也是运算放大器负相输入引脚的电压，这个电压在数值上，它是等于运算放大器正相输入引脚的电压

所以流过电阻R2的电流，可以表示为

I = VB / R2 = VA / R2 = Vin / R2

我们把这些表示电流的式子，放在一起，就可以计算出来

Vin / R2 = Vout / (R2 R3)

通过这个式子，可以发现运算放大器输出的电压Vout与输入的电压Vin之间的关系

Vout = Vin * (R2 R3) / R2

显然，电阻R2加上电阻R3的阻值，是要大于电阻R2阻值的，也就是(R2 R3) / R2的值是要大于1的。从这个层面讲，Vout是要大于Vin，运算放大器输出的电压是超过了输入的电压，所以这个电路就实现了放大的功能。

而且，这个放大的倍数就是(R2 R3) / R2，只与这两个电阻的阻值有关系。

不知道有没有发现，经过芯片哥电路的计算，输出的Vout与输入的电压Vin，它俩都是同相的。输入的电压，如果是正电压，输出的电压也是正电压；输入的电压，如果是负电压，输出的电压也是负电压。

这就是正相比例放大电路的原理。

负相比例放大电路

按照运算放大器的原理，同样的计算过程，可以计算出这个比例放大电路，它的输出电压Vout与输入电压Vin之间的关系式

Vout = -Vin * R3 / R1

这个等式就出现了一个“负号”，于是我们就把它称之为负相比例放大电路，输出的电压与输入的电压，有一个反相的关系。

这就是运算放大器的两种比例放大电路方案，一个是正相比例放大，一个是负相比例放大。

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