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運算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析

發(fā)布時間:2023-09-17
以下守于運算放大器負(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 即削弱了凈輸入電流(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)。
2,串聯(lián)電壓負(fù)反饋
由1(b)是同相比例運算電路。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, 和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 得 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。
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,和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。
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