这个电路是单电源供电的交流耦合反向比例放大器，核心功能是对输入的交流信号进行反向比例放大（增益 - 4 倍），适配单电源系统的信号处理需求，下面从元件作用、工作原理、设计要点展开分析：
一、关键元件作用拆解
| 元件 | 作用说明 |
|---|---|
| 输入耦合电容 | 隔离输入信号的直流分量，仅允许交流信号进入运放，避免直流偏置导致输出饱和（单电源运放无法处理负直流电压）。 |
| R1（7.5KΩ） | 输入电阻，与反馈电阻 R3 组成比例网络，决定放大倍数；同时作为输入信号的限流电阻。 |
| R3（30KΩ） | 反馈电阻，形成负反馈回路，与 R1 共同决定增益（增益 AV=−R1R3）。 |
| R2（10kΩ，示意图） | 偏置电流补偿电阻（设计要点中明确需匹配 R1 与 R3 的并联值），用于平衡运放输入偏置电流的影响，减少输出直流偏移。实际选型应为 R2=R1∥R3=6KΩ（7.5K 与 30K 的并联值）。 |
| LM2904 | 单电源双路运算放大器，核心放大器件，支持 0V~+12V 单电源供电，输出范围接近电源轨。 |
| C10（10uF/25V） | 电源低频去耦电容，滤除 12V 电源的低频纹波，缓解电源瞬态波动。 |
| C11（0.1uF/50V） | 电源高频去耦电容，滤除电源的高频噪声，保证运放供电稳定。 |
二、核心工作原理
该电路基于运放的虚短 和虚断特性工作，属于典型的反向比例放大架构：
- 虚断特性 ：运放输入电流为 0，因此流过 R1 的电流等于流过 R3 的电流：
因虚断，
。 - 虚短特性 ：同相输入端（2 脚）通过 R2 接地，因此 V+=0V；负反馈下反相端与同相端电压近似相等（虚短），即
（虚地）。 - 增益推导 ：代入虚地条件
，得：
代入 R3=30KΩ、R1=7.5KΩ，得增益 AV=−4，即输出为输入的 4 倍反相信号。
单电源适配说明
LM2904 为单电源运放，输出范围为 0V∼+12V。输入通过电容耦合隔离直流，仅交流信号进入运放，因此输出信号为交流反相放大，负半周时输出接近 0V，正半周时输出接近 + 12V，确保输出在电源供电范围内，避免饱和失真。
三、设计要点解读
- 增益与电阻匹配增益由 R3/R1 决定，此处 R3/R1=4，实现 4 倍反向放大。若需调整增益，可按比例更换 R1/R3（如增益 - 2 倍时，R3=15KΩ、R1=7.5KΩ）。
- 偏置电流补偿设计要点中 "设计 R1=R2/R3" 为笔误，正确补偿逻辑是 R2=R1∥R3（并联值）。运放输入偏置电流会在 R1/R3 上产生压降，导致输出直流偏移，R2 的存在可平衡该偏移，提升输出精度。
- 单电源输出范围输入信号幅度需控制在运放线性输出范围内（如输入峰峰值 1V 时，输出峰峰值 4V，在 0~12V 范围内安全），若输入幅度过大，输出会出现饱和失真（输出被钳位在 0V 或 + 12V）。
- 电源去耦布局C10、C11 必须紧贴运放的 + 12V 电源引脚放置，缩短电源回路走线，减少寄生电感，抑制电源噪声对运放的干扰。
四、典型应用场景
该电路适合单电源系统中的交流信号放大，例如：
- 传感器信号调理（如麦克风、压力传感器的交流输出放大）；
- 音频信号放大（小幅度音频信号的反向比例放大）；
- 工业控制中的模拟信号处理（交流耦合的传感器信号放大）。