负反馈电路

什么是负面反馈?

电子系统的首要问题是稳定性和准确性。为了维护这些关键因素，输出的一部分被连接回系统的输入，这被称为反馈。

根据反馈连接的不同，控制系统可分为两类:闭环系统和开环系统。开环控制系统不包含任何反馈路径，而闭环系统包含一个用于自动纠错的反馈路径。

根据反馈的性质，闭环系统又被分为两类，即正反馈系统和负反馈系统。在正反馈系统中，反馈被加到输入信号。

在负反馈信号中，从输入信号中减去一定的信号量来调节输出。该系统工作在负系统的基础上，被称为“负反馈电路”。这也被称为“退行性反馈”。

负反馈系统的基本框图如下图所示，X、Y、Z分别为输入、输出和反馈回路。

晶体管反馈电路

用晶体管设计的电路的缺点是，增益、失真、输入输出电阻和信噪比等特性取决于晶体管的特性。

这种困难可以通过引入负反馈来克服。负反馈减少了电路中的失真，并允许我们控制输入和输出到所需的水平。

发射极跟随器电路中的反馈

发射极跟随器电路如下所示。晶体管的发射极通过电阻接地，在发射极和接地电阻的并联节点上测量输出。

在V_是为晶体管基极和发射极之间的压降，发射极跟随电路的负反馈操作可以给出V_在= V_是+ V_出．

现在V_是= V_在- - - - - - V_出．如果电路B的反馈商= 1，则可以计算出增益A = 1/B = 1。

发射极跟随电路的优点

• 这种发射极跟随器电路有两个主要优点。他们是
• 它提供电流放大而不提供任何电压增益
• 它提供阻抗匹配。

共同发射极电路中的反馈

共同发射极电路如下所示。晶体管的发射极通过电阻Re接地，在集电极和电源电阻Rc的并联节点上测量输出。

当VBE是晶体管基极和发射极之间的压降时，共发射极电路的输入可以给定为V_在= V_是+我_ER_E．该电路的输出为Vout = -i_cR_c．

电路的增益用A表示_fR = -_c/ R_e．

在共发射极晶体管中引入负反馈的方法有两种。这两种方法如下所示。

图a、b所示电路是同一电路，负反馈连接方式不同。

运算放大器反馈电路

与反馈相连接的运算放大器电路称为“运算放大器反馈电路”。负反馈连接的运算放大器有两种应用。它们是非反相运算放大器电路反相运算放大器电路。

非反相运放电路

非反相运放电路如下所示。该电路的输入端连接到运放的非反相端，反馈信号连接到反相端，反相端借助电阻接地。所以它有很高的输入阻抗。

我们可以很容易地确定非反相运放的增益。由于两个输入端的电压相同，运放的增益将非常高。假设没有电流流入运算放大器，那么两个电阻的电流流量是相同的。

由于电路形成了一个分压器电路，反相输入端的电压与非反相输入端的电压相同，这意味着Vin = Vout x R1 / (R1 + R2)。非反相运放的增益可以计算为

Vout/Vin = AV = 1 + R2/R1

这可以用不可逆来清楚地解释放大器电路操作。

非反相放大器

使用运放的非反相放大器如下所示，其中输入端连接到运放的正端或非反相端。

在非反相放大器中，输出信号的性质将与输入信号的性质相同。这意味着，如果输入信号是正的，输出也是正的，如果输入信号是负的，输出也是负的。

运算放大器增益方程

若开环增益为AOL，则非反相运放的输出电压为

V; V_{- - - - - -})––––––-> (1)

式中V-是输出电压的函数，由电阻R1和R2形成分压器产生。由于运放的负端会有高阻抗，因此等于

V- = β VOut––––––-> (2)

其中β = R1 / (R1 + R2)。

现在将eq(2)代入eq(1)，得到

VOut = AOL (Vin - β VOut)

通过解这个，我们得到

Out = Vin (1/(β+1/AOL))

如果AOL的值很高，则用β的值代入，得到

V, Out = Vin (1+ R1/R2)

反相运放电路

反相运放电路如下所示。该电路的输入端连接到运放的反相端或负极，反馈信号也连接到反相端。反相运放电路的输出与它的输入信号相比相差1800，它提供了一个虚拟路径。

在这个电路中，输入端本身不产生电流。所以电阻R1和R2的电流是相等的。因此Vout/R2 = Vin/R1。现在电路Av的电压增益为

Vout/Vin = AV = - R2/R1

这可以用反相放大器电路的操作来清楚地解释。

反相放大器

使用运放的反相放大器如下所示，其中输入端连接到运放的负端或反相端。

在反相放大器中，输出信号的性质将与输入信号的性质相反。这意味着，如果输入信号是正的，输出也是负的，同理，如果输入信号是正的，输出也是负的。

运算放大器增益方程

我们可以利用非反相运放电路的输出电压方程来求反相运放电路的增益。

V; V_{- - - - - -})––––––-> (1)

这里V_{- - - - - -}由R_f和R_在它是输入电压和输出电压(Vout和Vin)的函数。所以

V_{- - - - - -}= 1 / (R_f+ R_在) (R_fV_在+ R_在V_出)––––––-> (2)

现在将eq(2)代入eq(1)，得到

V_出= - v_在．((OL)。R_f) / (R_f+ R_在+ (OL)。R_在）

如果开环增益值，AOL是非常高的，那么

VOut = -Vin (1+ R_f/ R_在）

有时，在运放的接地和非反向输出之间插入电阻器，以降低由于偏置电流电压降造成的输入偏置电压。这减少了运算放大器的失真。为了消除不必要的直流电流，在运放的输入端串联一个直流阻塞电容器。

负反馈的优点

• 负反馈几乎可以稳定任何类型的干扰或噪声的发生。
• 它被用来克服系统的非线性。
• 它帮助我们平化系统的频率响应，并允许我们得到所需的频率响应曲线。(减少频失真)
• 负反馈使系统对温度和系统其他外部特性的依赖程度降低。
• 它会增加输入电阻，也就是增加输入阻抗
• 降低输出电阻，即降低输出阻抗
• 增加输出信号的带宽
• 降低系统对外部特性的敏感性。
• 提供偏置点稳定性和更好的CMMR。

负面反馈的缺点

• 连接负反馈会降低系统的总增益。
• 如果系统设计不当，就可能导致振荡。