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如何區(qū)分運(yùn)放反饋是電壓還是電流反饋?

發(fā)布時(shí)間:2018-06-22 來(lái)源:Christopher Paul 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】如何區(qū)分運(yùn)放的反饋是電壓反饋還是電流反饋?本文通過(guò)放大器的反饋和激勵(lì)信號(hào)的四種經(jīng)典配置來(lái)分析如何正確地歸類反饋,改變我們傳統(tǒng)的看法,即認(rèn)為串聯(lián)連接始終是電壓反饋,而并聯(lián)始終是電流反饋。是電壓還是電流反饋取決于電路的放大器,而不是其電路拓?fù)洹?/strong>
 
應(yīng)該如何描述和稱呼某些類型的反饋,這個(gè)問(wèn)題一直困擾著我。這不僅僅是一種無(wú)聊的空想。我知道至少有一次公開的“戰(zhàn)火”,引發(fā)的原因我認(rèn)為就是從這些反饋特征中引出了錯(cuò)誤的推論。
 
那么,反饋到底是什么?一種回答是它指的是一種過(guò)程,即檢測(cè)想要影響的某種信號(hào),并將其一部分反饋到電路中前面的某個(gè)點(diǎn),從而可以施加某種控制。圖1示出了兩種信號(hào)路線的四種經(jīng)典電路:放大器的反饋和激勵(lì)。我們說(shuō)反饋源要么是并聯(lián)導(dǎo)出(負(fù)載兩端的電壓),要么是串聯(lián)導(dǎo)出(通過(guò)負(fù)載的電流,表現(xiàn)為與負(fù)載串聯(lián)的阻抗兩端的電壓)。
 
我們還談到串聯(lián)和并聯(lián)反饋,其中的信號(hào)與激勵(lì)信號(hào)串聯(lián)或并聯(lián)。在“并聯(lián)”情況下,兩個(gè)信號(hào)在反相輸入端會(huì)合,非反相輸入端接地。在“串聯(lián)”情況下,激勵(lì)施加到非反相輸入端并反饋到反相輸入端。請(qǐng)注意我繪制和指定激勵(lì)信號(hào)源Sp 和Sm的方式有些模糊,我是故意這么做的,因?yàn)樗鼈儽緛?lái)都是不理想的。我的意思是,它們可以被認(rèn)為是與阻抗串聯(lián)的理想電壓源,或與阻抗并聯(lián)的理想電流源。
 
如何區(qū)分運(yùn)放反饋是電壓還是電流反饋?
圖1:兩種信號(hào)路線的四種經(jīng)典電路。
 
現(xiàn)在來(lái)看圖2。選擇適當(dāng)?shù)淖杩怪礪t和Zb,以及源信號(hào)電平Sp和Sm,我們可以實(shí)現(xiàn)圖1中四個(gè)電路的任意一個(gè)。現(xiàn)在我們使用圖2中更通用的電路。
 
如何區(qū)分運(yùn)放反饋是電壓還是電流反饋?
圖2:使用更通用的電路。
 
我們要看的第一種情況是串聯(lián)應(yīng)用(與導(dǎo)出類型無(wú)關(guān))。源Sp具有非零輸出,而Sm是零輸出。因此,Sm只是一個(gè)通過(guò)其固有阻抗Zm的到地的連接。放大器輸出通過(guò)Rf-Rg-Zm網(wǎng)絡(luò)發(fā)送電流。真實(shí)的運(yùn)算放大器,比如老牌的TL072,可以接受輸入電流幾乎為零的情況。與所有運(yùn)算放大器一樣,其輸入級(jí)的信號(hào)輸出是最終控制其輸出電壓的電流。在這種情況下,電流來(lái)自運(yùn)算放大器本身,并受兩個(gè)(激勵(lì)和反饋)輸入電壓之間的壓差控制。傳統(tǒng)上,這顯然是電壓反饋,一個(gè)電壓信號(hào)被反饋到反相輸入端,并在那里進(jìn)行控制。在這個(gè)控制點(diǎn),進(jìn)入放大器的電流可以忽略不計(jì)。
 
現(xiàn)在來(lái)看并聯(lián)反饋。讓我們翻轉(zhuǎn)信號(hào)源,即Sm現(xiàn)在具有非零輸出,而Sp被歸零?;叵胍幌?,并聯(lián)應(yīng)用是被稱為電流反饋的?,F(xiàn)在我問(wèn)你:只要改變信號(hào)源的幅度,我們就能改變電路中的反饋類型嗎?假設(shè)兩個(gè)信號(hào)源都有非零輸出,那么我們還有電壓和電流反饋嗎?假設(shè)兩個(gè)都是零,我們還有沒(méi)有反饋?(當(dāng)然如果運(yùn)算放大器的輸出穩(wěn)定在0V左右會(huì)有力地反擊這個(gè)結(jié)論!)
 
這是電流反饋嗎?
 
我們繼續(xù)。這個(gè)電流反饋(?)將放大器輸入(流入的電流可以忽略,對(duì)嗎?)旁路,并在信號(hào)源Sm終止。如果網(wǎng)絡(luò)與Sm阻抗的比值很大,那么它產(chǎn)生的任何影響都可以忽略不計(jì)。這還是電流反饋嗎?我認(rèn)為不是。相反,它是電壓反饋,其運(yùn)算放大器輸入電壓現(xiàn)在處于零電平和接近零電平的狀態(tài),但只要Sm的電平接近 Sp的電平,它們的壓差基本保持一致(這對(duì)該運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)很重要)。
 
如果這還不夠說(shuō)服力,那么可以將Rf、Rg和Sm的阻抗加倍。我們剛剛將流過(guò)這些器件的電流減半。因此,設(shè)想的電流反饋也必須減半。然而電路的輸出還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的變化。因此,它不會(huì)受電流反饋的影響。
 
那么,電流反饋確實(shí)發(fā)生過(guò)嗎?當(dāng)然。我們用一個(gè)不同的運(yùn)算放大器代替TL082,其輸入級(jí)的(信號(hào)電流)輸出通過(guò)其反相輸入、來(lái)自運(yùn)算放大器外部的某一點(diǎn)。對(duì)于信號(hào)的反饋部分,該點(diǎn)是運(yùn)算放大器的輸出。幾乎將一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器連接到該輸入端的任何器件都符合要求(SSM2019是一種選擇,業(yè)內(nèi)稱之為CFA的電流反饋放大器是另一種選擇)。幾乎所有進(jìn)入發(fā)射器的器件都會(huì)在運(yùn)算放大器內(nèi)部的某一點(diǎn)退出其關(guān)聯(lián)的集電器,構(gòu)成該輸入級(jí)的輸出并決定放大器的輸出。采用并聯(lián)應(yīng)用配置,放大器仍然通過(guò)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)電流,并在源Sm終止(多數(shù) 情況下)。但是這一次,電流的一小部分被“剝?nèi)?rdquo;并反饋到運(yùn)算放大器的反相輸入端,從而對(duì)器件的輸出施加所需的控制。當(dāng)然,這是電流反饋,因?yàn)樗喜⒙?lián)應(yīng)用的一貫要求。
 
最后,回到串聯(lián)應(yīng)用的情況,運(yùn)算放大器的工作當(dāng)然還是不變。實(shí)際上,輸入級(jí)輸出的信號(hào)電流仍然來(lái)自放大器外部 ——僅來(lái)自運(yùn)算放大器的輸出。為了看得更清楚,將反相輸入端看到的電路替換為戴維南等效電路:通過(guò)一個(gè)阻值為Rf• Rg / (Rg + Rf)的電阻饋入電壓Vout • Rg / (Rg + Rf) 的信號(hào)源。我認(rèn)為這仍然是電流反饋 ——放大器輸入級(jí)的輸出電流來(lái)源于運(yùn)算放大器通過(guò)單個(gè)電阻的衰減輸出。
 
您可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō),SSM2019/CFA型放大器對(duì)差分輸入電壓仍然很敏感,因此仍然是電壓反饋器件(唯一不可能的方式是,如果其低反相輸入阻抗為零,在這種情況下不會(huì)出現(xiàn)輸入電壓差)。但是如果我們同意這個(gè)論點(diǎn),那么我們也必須承認(rèn)TL082的輸入端之間有一個(gè)非常大但仍然有限的阻抗。這意味著在這些輸入之間會(huì)產(chǎn)生電流,因此TL082是電流反饋器件!
 
這種推理是站不住腳的。相反,我建議按照反饋類型對(duì)電路進(jìn)行分類的方法,是對(duì)來(lái)自放大器輸入級(jí)的電流源進(jìn)行分析。如果電流源是在運(yùn)算放大器內(nèi),則實(shí)際上沒(méi)有電流從輸出端反饋回來(lái),運(yùn)算放大器和電路必然以電壓反饋工作。如果電流源來(lái)自運(yùn)算放大器外部的反相輸入端,我們就認(rèn)為這是電流反饋。
 
由于以上提到的種種原因,我們應(yīng)糾正“串聯(lián)應(yīng)用始終是電壓反饋,并聯(lián)應(yīng)用始終是電流反饋”這樣的觀點(diǎn)。是電壓反饋還是電流反饋,取決于電路的放大器,而不是其電路拓?fù)洹?/div>
 
本文轉(zhuǎn)載自電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
 
 
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