分歧反馈

如果我们在负反馈接线上添加一个分压器，使得只有一小部分输出电压而不是全部电压反馈到反相输入端，则输出电压将是倍 输入电压（请记住，为简单起见，再次省略了与运算放大器的电源连接）：

如果 R1 和 R2 都相等且 Vin 为 6 伏，运算放大器将输出使 R1 上的电压下降 6 伏所需的任何电压（使反相输入电压也等于 6 伏，保持两者之间的电压差）两个输入等于零）。使用 R1 和 R2 的 2:1 分压器，这将需要运算放大器输出端的 12 伏电压才能完成。

分析该电路的另一种方法是通过计算流过 R1 的电流的大小和方向开始，了解任一侧的电压（因此，通过减去 R1 两端的电压）和 R1s 电阻。由于 R1 的左侧接地（0 伏），右侧的电位为 6 伏（由于负反馈保持该点等于 Vin），我们可以看到我们有 6 R1 上的电压。这为我们提供了从右到左通过 R1 的 6 mA 电流。因为我们知道运算放大器的两个输入都具有极高的阻抗，所以我们可以有把握地假设它们不会增加或减少通过分压器的任何电流。换句话说，我们可以将 R1 和 R2 视为彼此串联：流经 R1 的电流必须与 R2 相同。知道通过 R2 的电流和 R2 的电阻，我们可以计算 R2 两端的电压（6 伏）及其极性。计算从地（0 伏）到 R2 右侧的电压，我们得出输出电压为 12 伏。

在检查最后一个插图时，人们可能会想，“那 6 mA 的电流去哪里了？”由于输出电压为正，电流从直流电源的正极侧流过运算放大器的输出引脚，然后通过 R2、R1 流到地。使用运算放大器的零位检测器/电位器模型，电流路径如下所示：

6 伏信号源不必为电路提供任何电流：它只是命令运算放大器平衡反相 (-) 和同相 (+) 输入引脚之间的电压，从而产生输出电压由于两个 1 kΩ 电阻器的分压效果，输入的两倍。

总的来说，我们可以通过调整 R1 和 R2 的值（改变反馈到反相输入的输出电压的比率）来改变该电路的电压增益。增益可以通过以下公式计算：

请注意，这种放大器电路设计的电压增益永远不会小于 1。如果我们将 R2 降低到零欧姆值，我们的电路将本质上与电压跟随器相同，输出直接连接到反相输入。由于电压跟随器的增益为 1，因此设置了同相放大器的增益下限。然而，通过与 R1 成比例地增加 R2，增益可以远远超过 1。

另请注意，输出的极性与输入的极性匹配，就像电压跟随器一样。正输入电压导致正输出电压，反之亦然（相对于地）。因此，这个电路被称为同相放大器 .

运算放大器的差分增益与电路中电压和电流的相关性

就像电压跟随器一样，我们看到运算放大器的差分增益是无关紧要的，只要它非常高。如果运算放大器的电压增益为 250,000 而不是 200,000，则该电路中的电压和电流几乎不会发生任何变化。这与单晶体管放大器电路设计形成鲜明对比，其中单个晶体管的 Beta 极大地影响了放大器的整体增益。对于负反馈，我们有一个自校正系统，根据反馈电阻设置的比率放大电压，而不是运算放大器内部的增益。

产生的输出电压和增益与反相输入端的输入电压

让我们看看如果我们通过分压器保留负反馈，但在不同位置施加输入电压会发生什么：

通过将同相输入接地，来自输出的负反馈试图保持反相输入的电压在 0 伏，以及。因此，该电路中的反相输入称为虚拟地 ，通过反馈保持在地电位（0 伏），但不直接连接到（电气共用）地。这次的输入电压施加到分压器的左端（R1 =R2 =1 kΩ 再次），因此输出电压必须摆动到 -6 伏，以平衡地电位（0 伏）的中间.使用与同相放大器相同的技术，我们可以通过确定电流幅度和方向，从 R1 开始，继续确定输出电压来分析该电路的运行。

我们可以改变这个电路的整体电压增益，总的来说，只需调整 R1 和 R2 的值（改变反馈到反相输入的输出电压的比率）。增益可以通过以下公式计算：

请注意，该电路的电压增益可能小于 1，仅取决于 R2 与 R1 的比率。另请注意，输出电压始终与输入电压极性相反。正输入电压导致负输出电压，反之亦然（相对于地）。因此，这个电路被称为反相放大器 .有时，增益公式包含一个负号（在 R2/R1 分数之前）以反映这种极性反转。

我们刚刚研究的这两个放大器电路用于乘以或除以输入电压信号的幅度。这正是模拟计算机电路中通常处理乘法和除法数学运算的方式。

评论：

• 通过将运算放大器的反相 (-) 输入直接连接到输出，我们得到负反馈，这为我们提供了一个电压跟随器 电路。通过电阻分压器连接负反馈（反馈分数 输出电压到反相输入），输出电压变成倍数 输入电压。
• 输入信号进入同相 (+) 输入端的负反馈运算放大器电路称为 同相放大器 .输出电压将与输入具有相同的极性。电压增益由以下等式给出：AV =(R2/R1) + 1
• 输入信号到达电阻分压器“底部”且同相 (+) 输入接地的负反馈运算放大器电路称为反相放大器 .其输出电压将与输入极性相反。电压增益由以下等式给出：AV =-R2/R1