运算放大器（运算放大器） 是模拟电子的基础。运算放大器是直流耦合的电子组件，它使用电阻器反馈放大来自差分输入的电压。运算放大器因其多功能性而广受欢迎，因为它们可以通过多种方式进行配置并且可以在不同方面使用。运算放大器电路由几个变量组成，例如带宽，输入和输出阻抗，增益裕度等。根据这些变量，不同类别的运算放大器具有不同的规格。在不同的集成电路（IC）封装中有大量运算放大器可用，某些运算放大器ic在单个封装中具有两个或多个运算放大器。 LM358，LM741，LM386是一些常用的运算放大器IC。您可以通过以下“运算放大器电路”部分了解有关运算放大器的更多信息。
运算放大器具有两个差分输入引脚和一个输出引脚以及电源引脚。这两个差分输入引脚为 反相引脚 或负和 非反相 引脚或正。运算放大器会放大这两个输入引脚之间的电压差，并在其Vout或输出引脚上提供放大的输出。
根据输入类型的不同，运算放大器可以分为反相放大器或同相放大器。在之前的同相运算放大器教程中，我们已经了解了如何在同相配置中使用放大器。在本教程中，我们将学习 如何在反相配置中使用运算放大器。
反相运算放大器配置
之所以称为反相放大器，是因为运算放大器会改变输出信号的相位角，使其相对于输入信号的相位恰好相差180度。与以前一样，我们使用两个外部电阻器创建反馈电路，并在放大器两端形成一个闭环电路。
在同相配置中，我们在放大器上提供了正反馈，但对于反相配置，我们在运算放大器电路上产生了负反馈。
让我们看一下反相运算放大器配置的连接图
在上述反相运算放大器中，我们可以看到R1和R2在整个运算放大器电路中提供了必要的反馈。该R2电阻器是信号输入电阻器，并且所述R1电阻器反馈电阻。该反馈电路迫使差分输入电压几乎为零。
反馈跨接在运算放大器的负极端子上，而正极则跨接在地面上。反相输入端的电势与非反相输入端的电势相同。因此，在同相输入上，将创建一个虚拟地球求和点，该求和点的电位与地面或地球相同。运算放大器将充当差分放大器。
因此，在反相运算放大器的情况下，没有电流流入输入端子，而且输入电压等于两个电阻器上的反馈电压，因为它们都是共同的虚拟接地源。由于存在虚拟接地，因此运算放大器的输入电阻等于运算放大器的输入电阻R2。该R2与闭环增益有关系，并且可以通过用作反馈的外部电阻器的比率来设置增益。
由于输入端子中没有电流流动，并且差分输入电压为零，因此我们可以计算运算放大器的闭环增益。通过以下链接了解有关运算放大器结构及其工作的更多信息。
反相运算放大器的增益
在上图中，显示了两个电阻器R2和R1，它们是与反相运算放大器一起使用的分压器反馈电阻器。R1是反馈电阻（Rf），R2是输入电阻（Rin）。如果我们计算流过电阻的电流，则-
i =（Vin – Vout）/（Rin（R2）– Rf（R1））
由于Dout是分频器的中点，因此我们可以得出结论
如前所述，由于虚拟接地或同一节点求和点，反馈电压为0，Dout =0。因此，
因此，闭环增益的反相放大器公式为
增益（Av）=（Vout / Vin）=-（Rf / Rin）
因此，当其他三个变量可用时，可以从该公式中获得四个变量中的任何一个。运算放大器增益计算器可用于计算反相运算放大器的增益。
我们可以在公式中看到一个负号，与输入信号的相位相比，输出将与相位相差180度。
反相放大器的实际例子
在上图中，显示了一个运算放大器配置，其中两个反馈电阻器在运算放大器中提供必要的反馈。电阻R2为输入电阻，R1为反馈电阻。输入电阻器R2的电阻值为1K欧姆，反馈电阻器R1的电阻值为10k欧姆。我们将计算运算放大器的反相增益。反馈在负极端子中提供，正极端子接地。
运算放大器电路的反相增益公式为
增益（Av）=（Vout / Vin）=-（Rf / Rin）
在上述电路中，Rf = R1 = 10k，Rin = R2 = 1k
因此，增益（Av）=（Vout / Vin）=-（Rf / Rin） 增益（Av）=（Vout / Vin）=-（10k / 1k）
因此，增益将是-10倍，输出将异相180度。
现在，如果我们将运算放大器的增益提高到-20倍，那么如果输入电阻相同，则反馈电阻值将是多少？所以，
增益= -20，Rin = R2 = 1k。 -20 =-（R1 / 1k） R1 = 20k
因此，如果将10k的值增加到20k，则运算放大器的增益将是-20倍。
我们可以通过更改电阻器的比例来增加运算放大器的增益，但是，建议不要使用较低的电阻作为Rin或R2。由于电阻的较低值会降低输入阻抗，并给输入信号造成负载。在典型情况下，输入电阻使用4.7k至10k的值。
当需要高增益并且我们应确保输入端具有高阻抗时，我们必须增加反馈电阻的值。但是也不建议在Rf两端使用非常高阻值的电阻。较高的反馈电阻器提供了不稳定的增益裕度，对于有限的带宽相关操作而言，不是一个可行的选择。典型值100k或略高于反馈电阻中使用的值。
我们还需要检查运算放大器电路的带宽，以确保在高增益下的可靠运行。
求和放大器或运算放大器加法器电路
反相运算放大器可以在各种地方使用，例如运算放大器求和放大器。反相运算放大器的一项重要应用是求和放大器或虚拟地球混频器。
在上图中，显示了一个虚拟的地球混频器或求和放大器，其中的反相运算放大器在其反相端子上混合了几种不同的信号。反相放大器的输入实际上处于地电位，这在与音频混合相关的工作中提供了出色的与混合器相关的应用。
如我们所见，使用不同的输入电阻器将不同的信号加到负极端子上。可以添加不同信号输入的数量没有限制。每个不同信号端口的增益由反馈电阻R2与特定通道的输入电阻之比确定。
通过遵循各种基于运算放大器的电路，还可以了解有关运算放大器应用的更多信息。这种反相运算放大器配置还用于各种滤波器中，例如有源低通或有源高通滤波器。
跨阻放大器电路
运算放大器反相放大器的另一个用途是将该放大器用作跨阻抗放大器。
在这种电路中，运算放大器将非常低的输入电流转换为相应的输出电压。因此，跨阻抗放大器将电流转换为电压。
它可以转换来自光电二极管，加速度计或其他产生低电流的传感器的电流，并且可以使用跨阻放大器将电流转换为电压。
在上图中，一个反相运算放大器用于制作跨阻抗放大器，该放大器将源自光电二极管的电流转换为电压。放大器在光电二极管两端提供低阻抗，并与运放输出电压隔离。
在以上电路中，仅使用了一个反馈电阻。R1是高值反馈电阻。我们可以通过更改此R1电阻器的值来更改增益。运算放大器的高增益使用稳定的条件，其中光电二极管电流等于通过电阻R1的反馈电流。
由于我们没有在光电二极管两端提供任何外部偏置，因此光电二极管的输入失调电压非常低，这会产生大的电压增益，而没有任何输出失调电压。光电二极管的电流将转换为高输出电压。
反相运算放大器的其他应用是-
- 移相器
- 积分器
- 在信号平衡相关工作中
- 线性射频混频器
- 各种传感器使用反相运算放大器作为输出。