反相放大器结构原理和定义

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。
1、反相放大器工作原理
由输入电阻的反馈电阻的比例不同，反相放大器又可分为三种类型的电路。即：
（1）反相器。反馈电阻和输入电阻的比例关系为：R2=R1。
（2）反相放大器。反馈电阻和输入电阻的比例关系为：R2>R1。
（3）反相衰减器。反馈电阻和输入电阻的比例关系为：R2其中反相器又称倒相器电路，因输出、输出变化趋势相反、其绝对值相等而得名；反相放大器，具有信号反相和放大双重作用；反相衰减器，具有信号反相和衰减双重作用。三种电路均有普遍应用。
分析其电路原理的出发点，仍为电阻串联分压唱主角，运放器件为配角。或可从输入电流角度进行分析亦可。如上图，将其偏置电路单独画出，更能说明问题。

图2 反相放大器三种偏置电路
上图a电路，R1、R2组成串联分压电路，信号极性决定了信号电流方向，向从下往下的，即从信号端流向输出端。因流入R1、R2的为同一电流，R1=R2，分压点为0V，故可推知OUT端必然为-1V。输出端的-1V（分压点的0V）是由输出级Q2的导通程度所决定的，是据输入信号自行调整的。
也可换个角度进行分析。因流入R1的信号电流为 1mA，须令流经R2的电流为-1mA，才能使其分压点为0V。而运放器件的任务，就是自动控制R2两端电压（或控制R2中流经与R1等量的反向电流），使其反相输入端变为0V（反相放大器的控制目标）而已。
由此推知，当R2>R1时，为得出流经R2电流仍为R1等量的反向电流，而OUT端必然要调整输出为-3V；当R2整个运放电路，说穿了，嗨，就是玩转着电阻串联分压的一个游戏。只要掌握了电阻串联分压电路的分析能力，也就是找到了分析运放电路原理的金钥匙。
2、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。