一道硬件笔试送分题却10个回答9个错！能一眼看懂这个电路说明你硬件入门了

Part 01、前言

最近在看到有人发了一个电路的截图，并提问了一个问题：这个电路有什么用呢？这个电路看似简单，实际回答对的人却寥寥无几，这个电路比较深刻的考察了作为硬件工程师的基础知识功底，如果拿去作为公司里的硬件笔试题，相信绝对能挑选出靠谱的工程师。

这个电路有人说是电压跟随器电路，有人说是画错了的电压跟随器电路，还有人说是比较器电路，你认为是什么电路呢？

电压跟随器是一种运算放大器配置，通常用于提供高输入阻抗和低输出阻抗，同时保持输入信号的电压不变，也就是输入电压等于输出电压，典型电路图如下：

1.电压跟随器的核心元件是运算放大器

2.输入信号（Vin）：连接到运放的同相输入端（+）

3.输出信号（Vout）：直接连接到运放的反相输入端（-），形成单位增益负反馈

4.负反馈网络：输出直接反馈到反相输入端，使得Vout =Vin

电压跟随器的工作原理分析如下：根据理想运算放大器的特性：

1．虚短：由于负反馈作用，V+=V-，即输入端电压相等。

2．虚断：理想运放的输入阻抗无限大，几乎没有电流流入输入端。

由于负反馈的作用，运放会自动调整输出电压，使得Vout始终等于Vin，即:Vout = Vin

回到我们的问题对应的电路图：输出信号（Vout）直接连接到运放的同相输入端（+），所以电路并非是负反馈电路，而是正反馈电路。

既然不是负反馈电路，那就不能用“虚短”去分析这个电路了，这也是很多人容易犯的一个错误，看到运放就想用虚短去分析，我们一定要注意“虚短”的成立一般有三个条件：

条件1：负反馈存在

负反馈是虚短成立的核心条件，通常是负反馈回路将输出端连接到反相输入端，使得运放调整输出电压，使得V+和V-逼近相等。

条件2.运放工作在线性区

线性区是指运放的输出没有进入饱和状态，即输出电压Vout仍在电源电压范围内。若输入信号过大，使得Vout 进入饱和区（接近供电电压Vcc或－Vcc），运放将无法调整输出电压来维持 V+=V-，虚短不再成立。

条件3.运放增益足够高

理想运放的开环增益趋近无穷大，但实际运放的增益是有限的，通常在10^5～10^7之间。但只要增益足够高，误差电压V+－V-就会非常小，使得近似满足虚短条件。

所以一定要先看看电路满不满足以上三个条件再想着用“虚短”。

经过以上分析，说明这个电路不是电压跟随器电路。

反相回滞比较器是一种带有正反馈的运算放大器比较器，它具有回滞效应，可用于去除输入信号中的噪声，使输出信号更加稳定。反相回滞比较器电路也称为反相施密特触发器。

1.反相回滞比较器的核心元件运算放大器

2.输入信号Vin：施加在反相输入端（-)

3.反馈电阻Rh形成正反馈

4.分压电阻R1，R2根据需要调整分压比得到我们想要的参考电压Vref

在反相回滞比较器中，由于正反馈的存在，阈值随着输出电压的变化而改变，从而形成不同的上、下阈值（VTH，VTL），避免了输入信号中的小幅度噪声导致的不稳定输出。

再看一眼我们的题目中的电路，和反相回滞比较器的区别就是少了电路R1，R2，所以相当于初始参考电压Vref=0V（很多人懵就懵在没了R1，R2就不确定这是不是比较器电路，归根到底还是基础知识的掌握呀）。

我们的输入电压是±10V的正弦波，一开始正弦波输入电压从0V逐渐增大到+10V，再减小到-5V时，此时V->V+，OUT电压输出-5V，当正弦波输入电压从-5V逐渐减小到-10V，再增大到+5V，OUT电压输出+5V。所以比较器电路的上、下阈值（VTH=+5V，VTL=-5V）。

输入信号波形如下：

仿真验证输入输出波形如下：

所以正确答案是：这个一个反相回滞比较器电路！你学会了吗？

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