反饋放大電路的基本結構如下圖:
即有乙個從輸出到輸入的反饋通路,這種能形成反饋的整個電路稱為閉環狀態。
圖中基本放大電路的增益為a=xo/xid;反饋係數為f=xf/xo。
1)反饋的分類:
直流反饋與交流反饋:在放大電路中既有直流分量,也有交流分量;在直流通路中起作用時稱為直流反饋,同理,作用於交流通路的反饋稱為交流反饋。
正反饋與負反饋:反饋訊號起作用後使得淨輸入量減小了,稱為負反饋;反之,反饋作用後淨輸入量增大了,稱為正反饋。
串聯反饋與併聯反饋:在反饋加入輸入端時,如果反饋訊號與基本放大電路的輸入是串聯形式(即通過改變電壓起作用)稱為串聯反饋;如果反饋訊號與基本放大電路的輸入是併聯形式(即通過分流起作用)則稱為併聯反饋。
電壓反饋與電流反饋:在輸出端,如果取輸出電壓的一部分作為反饋量送回到輸入端,這種形式稱為電壓反饋;如果取輸出電流的一部分作為反饋量送回到輸入端,則稱為 電流反饋。
注意區分:串、併聯反饋是看反饋量加到輸入端是串聯還是併聯;而電壓、電流反饋是看從輸出端取的是電壓還是電流作為反饋量。
2)例項分析
交/直流反饋或是正/負反饋是比較好區分的,這裡我們只舉幾個例子看看如何區分串並聯、電壓電流反饋。
a)電壓串聯負反饋
以下圖為例:這是比較常見的同相比例放大電路。
首先,看反饋量從**取的,反饋量是從vo上取的電壓,通過rf和r1分壓後加到輸入端的,所以是電壓反饋;
其次,看反饋量是如何加到輸入端的,放大器的輸入vid和反饋電壓vf串聯後,是整個電路的輸入vi,所以這是串聯反饋;
同時,vo如果有增大趨勢時,會使得vf增大而抑制vo增大,這是個負反饋電路;
因此,這個電路是電壓串聯負反饋電路。
b)電壓併聯負反饋電路
再看乙個比較常見的反向比例放大電路:
首先,看反饋量從**取的,反饋量是從vo上取的電壓,通過rf加到輸入端的,所以是電壓反饋;
其次,看反饋量是如何加到輸入端的,反饋量是併聯在放大器的輸入上的(通過併聯分走了輸入的部分電流),所以是併聯反饋;
同時,vo如果有增大趨勢時,會使得vn增大而抑制vo增大,這是個負反饋電路;
因此,這個電路是電壓併聯負反饋電路。
c)電流串聯負反饋電路
再看乙個壓控電流源電路,這個電路可以通過輸入電壓控制負載rl上的電流。
首先,看反饋量從**取的,反饋量是從輸出通路的上取的電流io,(雖然是通過反饋網路rf變成電壓量之後加到輸入端的,但反饋量仍然是取自電流),所以是電流反饋;
其次,看反饋量是如何加到輸入端的,放大器的輸入vid和反饋電壓vf串聯後,是整個電路的輸入vi,所以這是串聯反饋;
同時,vo如果有增大趨勢時,會使得vf增大而抑制vo增大,這是個負反饋電路;
因此,這個電路是電流串聯負反饋電路。
c)電流併聯負反饋電路
再看如下電路:
首先,看反饋量從**取的,反饋量是從輸出通路的上取的if(if是輸出電流io的一部分),所以是電流反饋;
其次,看反饋量是如何加到輸入端的,反饋量是併聯在放大器的輸入上的(通過併聯分走了輸入的部分電流),所以是併聯反饋;
同時,vo如果有增大趨勢時,會使得vn增大而抑制vo增大,這是個負反饋電路;
因此,這個電路是電壓併聯負反饋電路。
2)負反饋電路的計算
由基本框圖可以看出:
xid=xi-xf,基本放大電路的增益(開環增益)a=xo/xid;
反饋網路的反饋係數f=xf/xo;
則由上述幾式可以求出,負反饋放大電路的增益(閉環增益)af:
af = xo/xi = xo/(xid+xf) = xo/(xo/a+f*xo) = a/(1+af)
由此可以看出,電路的閉環放大倍數af與(1+af)有關,通常把(1+af)稱為反饋深度,而af稱為環路增益。
|(1+af)|>1時,比沒有反饋時增益減小,此時為負反饋;|(1+af)|<1時,比沒有反饋時增益增大,此時為正反饋,|(1+af)|=0時,af為無窮大,電路會自激動振盪。
當|(1+af)|>>1時,稱為深度負反饋,此時有af
≈1/f,說明在深度負反饋時,閉環增益只取決於反饋係數,而與開環增益無關。
形成深度負反饋的條件一般是開環增益a特別大,比電路中的反饋係數等大出好幾個數量級;因此,一般使用運放可以很方便地設計出深度負反饋電路。
對於不同反饋型別的電路,公式中的各引數的含義和量綱是不同的,歸納如下表:
好了,本節反饋電路的基礎知識就講到這裡,下一節會講講反饋電路的其他一些特性。
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