模拟电路设计(11)--- 运算放大器实际使用注意事项

2023-11-16

判断是否负反馈状态

我们先来说下什么是负反馈,凡是将放大电路输出量(电压或电流、直流或交流)的一部分或全部,通过一定的电路(称为反馈电路),以一定的方式(串联或并联),反送到放大电路的输入电路,减小净输入量,从而使输出量比无反馈时也随之减小的反馈我们称为负反馈。那么,怎么去判断电路是否负反馈,一般采用瞬时极性法:

(1)先假定外加输入量的瞬时极性,在某瞬时输入量增大用+号表示,减小用-号表示

(2)根据信号正向传送时放大通路输出量和输入量的相位关系,确定该瞬间输出量的极性。

(3)根据信号反向传送时反馈通路的输出量(即反馈信号)与输入量(即取样信号)的相位关系,确定该瞬时反馈量的极性。

(4)根据反馈量与外加输入量在输入电路互相作用的结果,确定反馈极性。下面举例说明,如图所示:

负反馈示意图

假设Ui在某瞬间增大,那么在上图中用+表示,由于Ui作用在运放A同相输入端,所以该瞬时信号正向传送到输出端,使Uo也增大。图中电路的反馈网络由Ri、Rf组成,该瞬间信号反向传递到反相输入端,反馈电压使得Ri上的电压Uf也增大。那么Uf和Ui在输入电路相互作用导致在这个瞬间净输入减小,所以这个反馈可以判断为负反馈。

闭环增益

一般放大器的分析都是基于交流反馈,便于分析电路的稳定性和噪声的影响。通常将具体的交流负反馈放大电路用下图所示方框图表示,由放大通路和反馈通路构成。

负反馈方框图

由此可以写出闭环增益

其中,A(s)为开环增益,1+A(s)F(s)通常称为负反馈放大电路的反馈深度,由上式我们可以得到以下结论:(1)当1+A(s)F(s) > 1时,说明引入了负反馈,使增益变小;(2)当1+A(s)F(s) > >1时,有下式成立

这时,我们的闭环增益Af(s)几乎只与F(s)相关,与开环增益A(s)无关。此时,我们称放大器为深度负反馈。那么,集成运算放大器的开环增益足够大,就很容易引入深度负反馈。(3)当1+A(s)F(s) < 1时,Af(s)>A(s),说明此时形式上的负反馈已经转变成正反馈,使增益变大(4)当1+A(s)F(s) =0时,Af(s)趋近无穷大,说明没有外加输入信号时也会有输出信号。这种现象成为反馈放大电路的自激振荡现象。对于放大电路来说,自激振荡破坏了正常的放大工作状态。因此,反馈放大电路必须避免出现自激振荡。

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