原標(biāo)題：反相放大器和同相放大器的增益公式計(jì)算

• 基于“虛短”“虛斷”特性分析

• “虛短”意味著運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端電位近乎相等，在同相輸入端接地（或通過電阻接地實(shí)現(xiàn)平衡）的常見情況下，反相輸入端電位可近似看作 0。

• “虛斷”表明運(yùn)算放大器輸入電流幾乎為 0，所以流入反相輸入端的電流路徑只有輸入電阻和反饋電阻。輸入信號(hào)產(chǎn)生的電流會(huì)按照一定比例分配在這兩個(gè)電阻上，由于輸入電流極小，可認(rèn)為電流只在這兩個(gè)電阻間流動(dòng)。

• 輸出信號(hào)通過反饋電阻與反相輸入端相連，其大小和方向會(huì)使得反相輸入端的電位維持在近似 0 的狀態(tài)。輸入信號(hào)越大，輸出信號(hào)就會(huì)以相反的方向變化，通過反饋電阻產(chǎn)生一個(gè)反向的電流來(lái)平衡輸入電流，從而維持反相輸入端電位穩(wěn)定。

• 增益大小與電阻關(guān)系

• 增益的大小主要取決于反饋電阻和輸入電阻的比值。當(dāng)反饋電阻阻值大于輸入電阻阻值時(shí)，輸出信號(hào)的幅度會(huì)比輸入信號(hào)大，起到放大作用；反之，若反饋電阻阻值小于輸入電阻阻值，輸出信號(hào)幅度會(huì)小于輸入信號(hào)，但這種情況在實(shí)際應(yīng)用中較少見，因?yàn)橥ǔＪ褂梅聪喾糯笃魇菫榱朔糯笮盘?hào)。而且增益的符號(hào)為負(fù)，代表輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。

實(shí)際應(yīng)用影響

• 信號(hào)放大與反向：在需要放大信號(hào)且對(duì)相位沒有嚴(yán)格要求，或者后續(xù)電路可以處理相位反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，反相放大器能很好地發(fā)揮作用。比如在一些音頻信號(hào)處理中，如果只是單純需要增大信號(hào)幅度，反相放大器可以滿足需求。

• 穩(wěn)定性與帶寬：增益的大小會(huì)影響電路的穩(wěn)定性和帶寬。較高的增益可能會(huì)導(dǎo)致電路更容易產(chǎn)生振蕩，同時(shí)帶寬會(huì)變窄。因?yàn)樵鲆娓邥r(shí)，反饋信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的影響更大，可能會(huì)使電路進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)；而帶寬變窄意味著電路能夠通過的信號(hào)頻率范圍減小。

同相放大器

增益計(jì)算邏輯

• “虛短”“虛斷”特性下的電流與電壓關(guān)系

• 同樣依據(jù)“虛短”，同相輸入端和反相輸入端電位近似相等。輸入信號(hào)直接加在同相輸入端，反相輸入端通過電阻與輸出端相連。

• 由于“虛斷”，幾乎沒有電流流入運(yùn)算放大器的輸入端，所以流過反相輸入端電阻的電流等于流過反饋電阻的電流。輸出信號(hào)通過反饋電阻和反相輸入端電阻形成反饋回路，使得反相輸入端電位跟隨同相輸入端電位變化。

• 增益大小與電阻關(guān)系

• 同相放大器的增益大于 1，且增益大小由反饋電阻和反相輸入端電阻的比值決定。當(dāng)反饋電阻阻值越大，增益就越高，輸出信號(hào)的幅度也就越大。這是因?yàn)楦蟮姆答侂娮钑?huì)使反饋信號(hào)對(duì)反相輸入端電位的調(diào)節(jié)作用更強(qiáng)，從而在輸出端產(chǎn)生更大的信號(hào)來(lái)保持反相輸入端電位與同相輸入端電位相等。而且同相放大器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同。

實(shí)際應(yīng)用影響

• 信號(hào)放大與同相：在需要放大信號(hào)且保持信號(hào)相位不變的場(chǎng)合，同相放大器是理想選擇。例如在一些傳感器信號(hào)處理電路中，為了準(zhǔn)確反映傳感器的測(cè)量結(jié)果，需要保持信號(hào)的相位不變，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，此時(shí)同相放大器就能發(fā)揮作用。

• 輸入阻抗與負(fù)載效應(yīng)：同相放大器的輸入阻抗很高，這是因?yàn)檩斎胄盘?hào)直接加在同相輸入端，而運(yùn)算放大器的輸入電流極小。高輸入阻抗使得同相放大器對(duì)信號(hào)源的影響很小，不會(huì)因?yàn)閺男盘?hào)源吸取過多電流而導(dǎo)致信號(hào)源電壓下降，即負(fù)載效應(yīng)小。這在處理微弱信號(hào)或高阻抗信號(hào)源時(shí)非常重要。