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運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析

  運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析

以下守于運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路的四種方式:

1,并聯(lián)電壓負(fù)反饋

圖1(a)是反相比例運(yùn)算電路。從反饋類型來看,反饋電路自輸出端引出而接到反相輸入端。設(shè)輸入電壓μi為正,則輸出電壓μo為負(fù)。此時反相輸入端的電位高于輸出端的電位.輸入電流

和反饋電流
的實際方向即如圖1(a)中所示.差值電流
 
削弱了凈輸入電流(差值電流),故為負(fù)反饋。

反饋電流 

取自輸出電壓(即負(fù)載電壓) 

,并與之成正比,故為電壓反饋。反饋信號與輸入信號在輸人端以電流的形式作比較,兩者并聯(lián),故為并聯(lián)反饋。因此,反相比例運(yùn)算電路是引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。由前面討論可知,電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓,并聯(lián)反饋電路則降低輸入電阻。

反饋系數(shù)F由定義式

得出:其中XF為反饋電流,所以反饋系數(shù) 
??梢?,反饋系數(shù)具有電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))的量綱,稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)。

                                 圖1 運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路的四種方式

2,串聯(lián)電壓負(fù)反饋

由1(b)是同相比例運(yùn)算電路。從反饋類型來看,反饋電路自輸出端引出接到反相輸人端,面后經(jīng)電阻RL接“地”。設(shè)

為正,則
也為正.此時反相輸入端的電位低于輸出端的電位,但高于“地”電位, 
的實際方向與電路中的參考方向相反。經(jīng)RF和R1分壓后.反饋電壓
= —R1
它是
的一部分。由輸人端電路可得出,差值電壓 
,即
削弱了凈輸入電壓(差值電壓),故為負(fù)反饋。反饋電壓

取自輸出電壓

 ,并與之成正比,故為電壓反饋。反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式作比較.兩者串聯(lián),故為串聯(lián)反饋。因此,同相比例運(yùn)算電路是引入串聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。

反饋系數(shù)F由定義式 

 

電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓,串聯(lián)反饋電路則有很高的輸入電阻。

3,串聯(lián)電流負(fù)反饋

首先分析圖1(C)示的電路的功能。從電路結(jié)構(gòu)看它是同比例運(yùn)算電路,故 

輸出電流 

由上列兩式得出 

可見輸出電流

與負(fù)載RL無關(guān),因此圖1(C)是一同相輸入恒流源電路,或稱為電壓—電流變換電路。改變電阻R的阻值,就可以改變
 的大小 。

其次分析反饋類型。參照上述的同相比例運(yùn)算電路可知,圖1(c)的電路也引入了負(fù)反饋。反饋電壓 

取自輸出電流(即負(fù)載電流)
并與之成正比,故為電流反饋。反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓形式作比較(
 ),兩者串聯(lián),故為串聯(lián)反饋。因此,同相輸入恒流源電路是引入串聯(lián)電流負(fù)反饋的電路。

反饋系數(shù) 

可見,反饋系數(shù)F具有電阻的量綱,稱為互阻反饋系數(shù)。

4,并聯(lián)電流負(fù)反饋

首先分析圖1(d)所示電路的功能。由圖可得出

 

設(shè) 

,則得 

輸出電流 

可見輸出電流

與負(fù)載RL無關(guān),因圖1(d)是反相輸入恒流源電路。改變電阻RF或R的阻值,就可以改變 
的大小。

其次分析反饋類型。設(shè) 

為正,即反相輸入端的電位為正,輸出端的電位為負(fù)。此時,
的實際方向即如圖中所示,差值電流
 ,即
削弱了凈輸入電流
,故為負(fù)反饋。反饋電流

取自輸出電流

,并與之成正比,故為電流反饋。反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式作比較(
),兩者并聯(lián),故為并聯(lián)反饋,因此,反相輸入恒流源電路是引入并聯(lián)電流負(fù)反饋的電路。

反饋系數(shù) 

總之,從上述四個運(yùn)算放大器電路可以看出:

(1)反饋電路直接從輸出端引出的,是電壓反饋;從負(fù)載電阻 的靠近地端引出的.是電流反饋;

(2)輸入信號和反饋信號分別加在兩個輸入端(同相和反相)上的是串聯(lián)反饋;加在同一個輸入端(同相或反相)上的是并聯(lián)反饋;

(3)反饋信號使凈輸入信號減小的,是負(fù)反饋。

至于負(fù)反饋對放大電路工作性能的影響,如降低放大倍數(shù)、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、改善波形失真、展寬通頻帶以及對放大電路輸入電阻和輸出電阻的影響,和在分立元件放大電路中所述相同。

5,示例:

例1: 試判別圖2(a)和(b)兩個兩級放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的各是何種類型的反饋電路。

解:(1)在圖2(a)中,從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1同相輸入端的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋:

 a. 反饋電路從A2的輸出端引出,故為電壓反饋;

b. 反饋電壓

和輸入電壓
分別加在A1的同相和反相兩個輸入端,故為串聯(lián)反饋;

c. 設(shè)

為正,則
為負(fù),
為正。反饋電壓
使凈輸入電壓 
減小,故為負(fù)反饋。

(2)在圖(b)中,從負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引入至A1同相輸入端的是并聯(lián)電流負(fù)反饋電路:

①反饋電路從RL的靠近“地”端引出,故為電流反饋;

②反饋電流

和輸入電流
加在A1的同一個輸入端,故為并聯(lián)反饋;

③設(shè)

為正,則 
為負(fù),
為正。A1同相輸入端的電位高于a點,反饋電流
的實際方向即圖中所示,它使凈輸入電流
減小,故為負(fù)反饋。

 

                圖2 運(yùn)放負(fù)反饋示例電路


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