负反馈电路

什么是负反馈?

电子系统的主要问题是稳定性和准确性。为了维护这些关键因素，输出的某些部分连接回系统的输入，称为反馈。

控制系统基于反馈连接分类为2类型，例如闭环系统和开环系统。开环控制系统不包含任何反馈路径，其中闭环系统包含自动校正错误的反馈路径。

根据反馈的性质，闭环系统又分为两类，它们是正反馈系统和负反馈系统。在正反馈系统中，反馈求和为输入信号。

在负反馈信号中，从输入信号中减去一定量的信号以调节输出。该系统基于负系统工作被称为“负反馈电路”。这也被称为“退化反馈”。

负反馈系统的基本框图分别如下图所示，分别与x，y，z作为输入，输出和反馈循环。

晶体管反馈电路

用晶体管设计的电路的缺点是，像增益，失真，输入和输出电阻等性质取决于晶体管特性。

这个困难可以通过引入负面反馈来克服。负反馈减少了电路中的失真，使我们能够控制输入和输出到所需的水平。

反馈在发射极跟随器电路

发射器跟随电路如下所示。晶体管的发射极通过电阻器接地，并在发射极和接地电阻的并联节点处测量输出。

其中五_是是晶体管的基础和发射极之间的电压降，可以给出发射器跟随电路的负反馈操作_在= V_是+ V_出。

现在V_是= V_在- - - - - - V_出。如果电路B的反馈商为1，那么增益可以计算为A = 1/B = 1。

发射极跟随器电路的优点

• 该发射器跟随电路提供两个主要优点。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。

共发射极电路中的反馈

公共发射器电路如下所示。晶体管的发射极通过电阻器Re接地，输出在集电极的并联节点处测量输出和电源电阻RC。

当VBE是晶体管基极和发射极之间的电压降时，共同发射极电路的输入可以用V表示_在= V_是+我_E.R._E.。电路的输出是Vout = -i_CR._C。

电路的增益作为a_F= - R._C/ R._E.。

有两种方法可以在公共发射极晶体管中引入负反馈。这两种方法如下所示。

图A中的电路显示，具有不同的负反馈连接方法的相同电路。

运放反馈电路

与反馈连接的运放电路称为“运放反馈电路”。带负反馈连接的运放有两种应用。它们是非反相运放电路反相运放电路。

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，反相端通过电阻接地。所以它有很高的输入阻抗。

我们可以很容易地确定一个非反相运放的增益。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放，那么两个电阻中的电流是相同的。

由于电路形成了一个分压电路，反相输入的电压与非反相输入的电压相同，即Vin = Vout x R1 / (R1 + R2)。非反相运放的增益可计算为

Vout/Vin = AV = 1 + R2/R1

这可以通过非反相放大器电路操作清楚地解释。

非反相放大器

使用运算放大器的非反相放大器如下所示，其中输入连接到运算放大器的正极端子或非反相端子。

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，类似地，如果输入信号是负的，输出也是负的。

运放的增益方程

若开环增益为AOL，则非反相运放输出电压为

VOut = AOL (V - V_-)––––––-> (1)

其中V-是输出电压的函数，由电阻R1和R2组成的分压器产生。由于运放的负端会有高阻抗，所以等于

V- =βVOUT - - - - - - - >（2）

其中β= R1 /（R1 + R2）。

将eq(2)代入eq(1)得到

Vout = AOL（VIN - βVOUT）

通过解这个，我们得到

V - Out = Vin (1/(β+1/AOL))

如果AOL的值非常高，则取代β的值，我们得到

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

反相运算放大器电路

反相运算放大器电路如下所示。输入到该电路连接到运算放大器的反相端子或负端子，反馈信号也连接到反相终端。与其输入信号相比，反相运算放大器电路的输出为1800，它提供了虚拟路径。

在这个电路中，输入端本身不产生电流。所以电阻R1和R2的电流是一样的。因此Vout/R2 = Vin/R1。此时电路Av的电压增益为

VOUT / VIN = AV = - R2 / R1

这可以通过反相放大器电路操作清楚地解释。

反相放大器

使用运算放大器的反相放大器如下所示，其中输入连接到OP放大器的负端子或反相端子。

在反相放大器中，输出的性质将反转输入信号的性质。这意味着，如果输入信号为正，则输出也相似负，如果输入信号为正，则输出也为负。

运放的增益方程

利用非反相运放电路的输出电压方程，可以求出反相运放电路的增益。

VOut = AOL (V - V_-)––––––-> (1)

这里V_-由r形成的分压器计算_F和R_在它是输入和输出电压(Vout和Vin)的函数。所以

V._-= 1 /（r_F+ R_在）（R._FV._在+ R_在V._出） - - - - - - - >（2）

将eq(2)代入eq(1)得到

V._出= -V._在。（a（ol）.r_F/（r_F+ R_在+ a（ol）.r_在）

如果开环增益值，AOL非常高，则

VOut = -Vin (1+ R_F/ R._在）

有时，在接地和运算放大器的非反相输出之间插入电阻，以减小由于偏置电流电压降的输入偏离设定电压。这减少了运算放大器中的失真。为了消除不需要的DC电流，直流阻挡电容在运算放大器的输入中串联连接。

负反馈的优点

• 负反馈几乎稳定几乎任何类型的干扰或噪声发生。
• 它是用来克服系统的非线性的。
• 它有助于我们压平系统的频率响应，并允许我们获得所需的频率响应曲线。（降低频率失真）
• 负反馈使系统对温度和其他外部特性的依赖性降低。
• 它增加了输入电阻，也就是增加了输入阻抗
• 减小输出电阻，即减小输出阻抗
• 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。

负反馈的缺点

• 通过连接负反馈将减少系统的总增益。
• 如果系统未正确设计，则可能导致产生振荡。