运放的同相输入和反相输入互换会如何？

由 cathy 提交于周二, 13 十一月 2018 - 15:17

记得是从刚刚学模电的时候开始，每次看到一个运放电路，就会想，如果把这个电路的同相输入端和反向输入端换一下，那么电路的传输特性会变成什么样子呢？

很可惜的是，不论是教材，还是参考书，都不会讲这种例子。

教材最典型的格式是，给出一个运放电路，分析其工作情况，然后给出结论，完毕。

其实如果能多写一点发散思维的内容，运放将会变得更容易理解。

今天看到一个音色调节电路，核心原理是最基本的反相放大器，于是我又想起了互换输入端的事情了。正好有点时间，拿multisim仿真了一下，把结果写在这里。

如上图所示，这是一个典型的反相放大器，电压传输特性为：<img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-11/博客/100015606-52368-j.png" alt=“”>

在Multisim中将此电路绘出，仿真结果如下：

黄色的线是输入信号，紫色的是输出，放大倍数和理论计算结果基本一致。

那么现在我们把输入端的线路换一下：

可以看到输出波形变了，但是可能还看不太出来问题，把时间轴拉长一点：

这下看明白了，放大波形完全消失，输出变成了电容C1对阶跃信号的稳态响应。

为什么会这样呢？

其实猫腻藏在最开始的 10\mu s 里。我们来重点关注一下这一小段时间内发生了什么。

这是可以正常放大的接法：

这是不能正常放大的接法：

看到了吗？在刚开始的几微秒内，一种接法的输出很平静，另一种急速变化并且达到运放输出的峰值。这是为什么呢？

在信号接入反相输入端时，当R4左端电位刚刚有点提高，运放反向输入端电位也因此提高，因而输出负电位，这样就和输入电位相抗衡，造成输入端电位不能有太大变化，只能在运放的线性放大区内小幅度改变，因此输出也很平稳。这就是大名鼎鼎的负反馈。

而当信号接入同相输入端时，R4左端电位刚刚有点提高，运放同相输入端电位也因此提高，因而输出正电位，因为运放的放大作用，这个电位会比输入信号的电位高很多，继而进一步增加输入的电位，由此形成正反馈，直到输出电压达到峰值为止。

总之，反相放大器之所以只能把信号接入反相输入端，是因为只有这样才能形成负反馈，否则无法工作在线性放大区，只能输出峰值。

绝大部分情况下，如果把运放的两个输入端换一下，那么都会破坏原先的负反馈机制，造成整个电路工作异常。

这个例子虽然简单，但是却指向了模电最重要的核心思想之一：负反馈。

在其他复杂的模拟电路中，很多时候层层分析下来，最终发现原来还是这个熟悉的家伙。

本文转载自：<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/29010836?from_voters_page=true">知乎作者：明亮明</a>
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