如何判断电压反馈与电流反馈(1)
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电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别1.电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别:1.带宽VS增益电压反馈型放大器的-3DB带宽由R1、Rf和跨导gm共同决定,这就是所谓的增益帯宽积的概念,增益增大,带宽成比例下降。
同时运放的稳定性有输入阻抗R1和反馈阻抗Rf共同决定。
而对于电流反馈型运放,它的增益和带宽是相互独立的,其-3DB带宽仅由Rf决定,可以通过设定Rf得到不同的带宽。
再设定R1得到不同的增益。
同时,其稳定性也仅受Rf影响。
2.反馈电阻的取值电流型运放的反馈电阻应根据数据手册在一个特定的范围内选取,而电压反馈型的反馈电阻的选取就相对而言宽松许多。
需要注意的是电容的阻抗随着频率的升高而降低,因而在电流反馈放大器的反馈回路中应谨慎使用纯电容性回路,一些在电压反馈型放大器中应用广泛的电路在电流反馈型放大器中可能导致振荡。
比如在电压反馈型放大器我们常会在反馈电阻Rf上并联一个电容Cf来限制运放的带宽从而减少运放的带宽噪声(Cf也常常可以帮助电压反馈型放大器稳定),这些如果运用到电流反馈放大器上,则十有八九会使你的电路振荡。
3.压摆率当信号较大时,压摆率常常比带宽更占据主导地位,比如同样用单位增益为280MHZ的放大器来缓冲10MHZ,5V的信号,电流反馈放大器能轻松完成,而电压反馈放大器的输出将呈现三角波,这是压摆率不足的典型表现。
通常来说,电压反馈放大器的压摆率在500V每us,而电流反馈放大器拥有数千V每us.4.如何选择两类芯片a,在低速精密信号处理中,基本看不到电流反馈放大器的身影,因为其直流精度远不如精密电压反馈放大器。
b.在高速信号处理中,应考虑设计中所需要的压摆率和增益帯宽积;一般而言,电压反馈放大器在10MHZ以下,低增益和小信号条件下会拥有更好的直流精度和失真性能;而电流反馈放大器在10MHZ以上,高增益和大信号调理中表现出更好的带宽和失真度。
当下面两种情况出现一种时,你就需要考虑一下选择电流反馈放大器:1,噪声增益大于4;2,信号频率大于10MHZ。
如何判断电压反馈与电流反馈?若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈;若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈。
通常可以采用负载短路法来判断。
从概念上说,若反馈量与输出电压(有时不一定是输出电压,而是取样处的电压)成正比则为电压反馈;若反馈量与输出电流(有时不一定是输出电流,而是取样处的电流)成正比则为电流反馈。
在判断电压反馈和电流反馈时,除了上述方法外,也可以采用负载短路法。
负载短路法实际上是一种反向推理法,假设将放大电路的负载电阻RL短路(此时,),若输入回路中仍然存在反馈量,即,则为电流反馈;若输入回路中已不存在反馈,即则为电压反馈。
判断电压反馈和电流反馈更直观的方法是根据负载电阻与反馈网络的连接方式来区分电压反馈与电流反馈。
将负载电阻与反馈网络看作双端网络(在反馈放大电路中其中一端通常为公共接地端),若负载电阻与反馈网络并联,则反馈量对输出电压采样,为电压反馈。
否则,反馈量无法直接对输出电压进行采样,则只能对输出电流进行采样,即为电流反馈。
电压负反馈可以稳定输出电压;而电流负反馈则可以稳定输出电流。
区分电压反馈与电流反馈只有在负载电阻RL变动时才有意义。
如果RL固定不变,因输出电压与输出电流成正比,所以,在稳定输出电压的同时也必然稳定输出电流,反之亦然,二者效果相同。
但是当负载电阻RL改变时,二者的效果则完全不同,电压负反馈在稳定输出电压时,输出电流将更不稳定;而电流负反馈在稳定输出电流时,输出电压将更不稳定。
图6 电压反馈与电流反馈的判断如图5(a),反馈电压,反馈量与输出电压成正比,故为电压反馈。
图6(a),反馈电压,反馈量与输出电流成正比,故为电流反馈。
图6 (b),反馈电流,反馈量与输出电流成正比,故为电流反馈。
也可用负载短路法来判断,如图5(a)中,将RL 短路时(此时,),如图7(a)所示。
由于输入回路中不存在反馈(),所以图5(a)电路为电压反馈。
将图6(a) 中RL短路时(此时,,如图7(b)所示,输入回路中仍然存在反馈量(),说明反馈对输出电流取样,所以图6(a)电路应为电流反馈。
一.电压串联负反馈:图Z0303(a)为两级电压串联负反馈放大电路,图(b)是它的交流等效电路方框图。
1.反馈类型的判断(1)找出联系输出回路与输入回路的反馈元件。
图Z0303(a)中Rf、Cf、Re1是联系输出回路与输入回路的元件,故Rf、Cf、Re1是反馈元件,它们组成反馈网络,引入级间反馈。
(2)判断是电压反馈还是电流反馈。
可用两种方法来判别,一是反馈网络直接接在放大电路电压输出端,故为电压反馈;二是令Uo = 0,因Uf由Rf、Re1 对Uo分压而得,故Uf= 0反馈消失,所以为电压反馈;(3)判别是串联反馈还是并联反馈。
由图Z0303(a)可以看出:Ube = Ui - Uf 即输入端反馈信号与输入信号以电压形式相迭加,故为串联反馈,也可令Ui=0,此时Uf仍能作用到放大电路输入端,故为串联反馈;还可以根据反馈信号引至共射电路发射极则为串联反馈。
(4)判别反馈极性。
假定Ui为+,则经两级共射电路放大后,Uo为+,经Rf与Re1 分压得到的Uf也为+,结果使得放大电路有效输入信号减弱,故为负反馈。
综上判断结果、该电路为电压串联负反馈放大电路。
2、反馈对输出电量的稳定作用放大电路引入电压负反馈后,能够使输出电压稳定。
任何外界因素引起输出电压不稳时,输出电压的变化将通过反馈网络立即回送到放大电路的输入端,并与原输入信号进行比较,得出与前一变化相反的有效输人信号,从而使输出电压的变化量得到削弱,输出电压便趋于稳定。
可见,负反馈使放大电路具有了自动调节能力。
电压负反馈能够稳定输出电压。
3、信号源内阻对串联反馈效果的影响由上面的讨论可见,对串联反馈Ube = Ui - Uf ,显然,UI越稳定,Uf 对Ube 的影响就越强,控制作用就越灵敏。
当信号源内阻Rs = 0时,信号源为恒压源,Us就为恒定值,则Uf的增加量就全部转化为Ube 的减小量,此时,反馈效果最强。
因此,串联反馈时,Rs 越小越好,或者说串联反馈适用于信号源内阻Rs 小的场合。
浅议放大电路中反馈的判别方法摘要:负反馈放大电路,是放大电路中的一种很重要的电路。
学生在学习中往往感到有一定的难度,尤其是对反馈类型的判别,更感到无从下手。
若采用由特殊到一般,由简单到复杂即用归纳总结的分析方法进行讲授,更易于理解掌握,且不需画微变等效电路,会收到事半功倍的效果。
关键词:电路负反馈作用判别1 反馈的类型反馈在电子电路中应用非常广泛,几乎所有的应用放大电路都带反馈电路。
所谓反馈,就是在电子系统中把输出回路的输出量(电流、电压)的一部分或全部按一定的方式送回到输入回路来影响输入量的一种连接方式。
下面就反馈的分类、组态的判断以及各种组态中输入电阻、输出电阻的变化等进行归类探讨。
2 放大电路中反馈的判定反馈的分类见图1。
电路中的反馈,是把电路中输出量(电流或电压)的一部份或全部通过一定的电路形式引入到输入回路,使其对输入量产生影响有无反馈的判定依据,最实用的共射极晶体管放大电路基本单元为,无信号反馈作用的分压式偏置放大电路,其电路构成与其简化微变等效电路,无信号反馈的晶体管电子放大单元电路,在不考虑晶体管极间电容和分布参数影响时,其简化微变等效电路的特点是:输入输出回路间,除晶体管的控制作用外,再无任何联系。
无反馈电路这一突出特点,将是我们判断晶体管放大器有无反馈的依据。
因此判断有无反馈的方法是:依据电路,画出简化微变等效电路,视其输入输出回路间是否存在晶体管控制作用以外的联系,有则存在反馈,无则不存在反馈。
3 分立元件反馈电路判断方法3.1 用瞬时极性法判断是正反馈或负反馈首先找反馈支路连接输出、输入那部分电路,然后设输入基极的瞬时极性为+或一,依次判断各三极管管脚的瞬时极性。
注意同一支三极管发射极的瞬时极性与基极的瞬时极性相同,集电极的瞬时极性与基极的瞬时性相反信号传输过程中经电容、电阻后瞬时极性不改变。
反馈信号送回输入端,若送回基极与原极性相同时为正反馈,相反则为负反馈若送回发射与原极性相同时为负反馈,相反时则为正反馈。
反馈的概念及判断实际上在前面的章节中已经遇到过反馈。
例如,在三极管H 参数小信号模型的输入回路中,电压h re v ce 就反映了三极管输出电压v ce 对输入电压v be 的反作用,这就是一种反馈(此反馈作用很小,可以忽略)。
由于这种反馈产生在器件(三极管)内部,故称为内部反馈。
又如,在基极分压式射极偏置电路中,实质上就是通过外接发射极电阻R e 引入的反馈来稳定集电极静态电流I C 的。
这种通过外接电路元件人为引入的反馈称为外部反馈。
本章所讨论的反馈都指这种外部反馈。
所以,更具体地说,在电子电路中,所谓反馈,是指将电路输出电量(电压或电流)的一部分或全部通过反馈网络,用一定的方式送回到输入回路,以影响输入电量(电压或电流)的过程。
引入反馈的放大电路称为反馈放大电路,它由基本放大电路、反馈网络、输出取样、输入求和四部分组成一个闭合环路,称为反馈环路。
只有一个反馈环路组成的放大电路,称为单环反馈放大电路,如图XX_01所示。
其中,x I 是输入信号;x O 是输出信号;x F 是反馈信号;x ID 是净输入信号。
这些电量可以是电压,也可以是电流。
从工程观点出发,在分析反馈放大电路时,均可设反馈环路中信号是单向传输的,如图中箭头所示。
即认为信号从输入到输出的正向传输(即放大)只经过基本放大电路,而不通过反馈网络。
这是因为反馈网络一般由无源元件组成,没有放大作用,故其正向传输作用可以忽略。
正向传输的增益为。
而信号从输出到输入的反向传输只通过反馈网络,而不通过基本放大电路(这是因为内部反馈作用很小,可以忽略)。
反向传输系数为①,称为反馈系数。
图XX_01由图XX_01可以得知,判断一个放大电路中是否存在反馈,只要看该电路的输出回路与输入回路之间是否存在反馈网络(或反馈通路)。
若没有反馈网络,则不能形成反馈,这种情况称为开环。
若有反馈网络存在,则能形成反馈,称这种状态为闭环。
表示,即, 。
在放大电路中艰苦含有直流分量,也含有交流分量,因而,必然有直流反馈与交流反馈之分。
电路中的反馈分类电路中的反馈分类1. 电压负反馈电压负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电压的一部分(或全部)作为负反馈信号,也就说负反馈信号VF与输出电压VO成正比。
电压负反馈的特点是:电压负反馈能够稳定放大器的输出信号电压。
由于电压负反馈元件是并联在放大器输出端与地之间的,所以能够降低放大器的输出电压2. 电流负反馈电流负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电流的一部分作为负反馈信号,换句话说:反馈信号VF与输出电流IO成正比。
电流负反馈的特点是:电流负反馈能够稳定定放大器的输出信号电流。
由于电流负反馈元件是串联在放大器输出回路中的,所以提高了放大器的输出电阻。
3. 串联负反馈电压和电流负反馈都是针对放大器输出端而言的,指负反馈信号从放大器输出端的取出方式。
串联和并联负反馈则是针对放大器输入端而言的,指负反馈信号加到放大器输入端的方式。
串联负反馈网络取出的负反馈信号VF,同放大器的输入信号Vi以串联形式加到放大器的输入回路中的,这样的负反馈称为串联负反馈。
串联负反馈的特点是:串联负反馈右以降低放大器的电压放大倍数,稳定放大器的电压增益。
由于串联负反馈元件是串联在放大器输入回路中的,所以这种负反馈可以提高放大器的输入电阻。
4. 并联负反馈并联负反馈是指负反馈网络取出的负反馈信号VF,同放大大器的输入信号Vi以并联形式加到放大器的输入回路中,这样的负反馈称为并联负反馈。
并联负反馈的特点是:并联负反馈降低放大器的电流放大倍数,稳定放大器的电流增益。
由于并联负反馈元件是与放大器输入电阻相并联的,所以这种负反馈降低了放大器的输入电阻。
5. 负反馈电路种类负反馈电路在放大器的输出端和输入端之间,根据负反馈放大器输入端和输出端的不同组合形式,负反馈放大器共有下列四种电路:电压并联负反馈放大器电路;电压串联负反馈放大器电路;电流并联负反馈放大器电路;电流串联负反馈放大器电路;负反馈电路接在本级放大器输入和输出端之间时称为本级负反馈电路,当负反馈电路接在多级放大器之间时(在前级放大器输入端和后级放大器输出端之间),称为放大环路负反馈电路。
负反馈放⼤电路的计算及设计⼀般的放⼤电路,增益达到40-60dB就很不错了。
但是考虑到电路的稳定性,采⽤⼀只晶体管放⼤电路的增益⼀般希望在20dB,若要获得更⾼的电压增益,就需要考虑⼆级或者多级耦合放⼤电路了。
⼀.放⼤电路反馈的判断⽅法(1)正负反馈的判断:从输⼊级到输出级依次标出各级信号的瞬时极性,判断⽅法是:输⼊信号与反馈信号不在同⼀节点引⼊,若瞬时极性相同,则为负反馈,若两者的瞬时极性不同,则为正反馈。
(2)电压反馈和电流反馈的判断:通过判断反馈到输⼊端的反馈信号正⽐于输⼊电压还是输⼊电流来判断是电流反馈还是电压反馈。
判断⽅法是:除公共接地线外,输出信号与反馈信号从同⼀点接出,则为电压反馈,若输出信号与反馈信号从不同点接出,则为电流反馈。
(3)串联反馈和并联反馈的判断:以反馈信号与输⼊信号在电路输⼊端相⽐较的⽅式来区分,反馈信号与输⼊信号以电压的形式相⽐较,则为串联反馈,以电流的⽅式相⽐较,则为并联反馈。
判断⽅法:输⼊信号与反馈信号从同⼀点引⼊,为并联反馈,输⼊信号与反馈信号从不同点引⼊,则为串联反馈。
⼆.反馈对放⼤电路特性参数的影响(1)输⼊电阻串联负反馈增加输⼊电阻:并联负反馈减⼩输⼊电阻:(2)输出电阻电压负反馈减⼩输出电阻:电流负反馈增加输出电阻:(3)增益使电路的增益减⼩。
(4)带宽扩展为基本放⼤电路的倍。
(5)负反馈改善放⼤电路本⾝引起的⾮线性失真(6)负反馈放⼤电路抑制反馈环内的噪声,提⾼性能噪⽐。
三.负反馈放⼤电路的⼀般表达式及四种基本组态(1)负反馈放⼤电路的⼀般表达式:开环增益:,为净输⼊信号反馈系数:闭环增益:,为开环增益。
反馈深度:,称为环路增益。
当>>1时,反馈放⼤电路的闭环增益与基本放⼤电路⽆关,只与反馈⽹络有关,这种反馈称为深度负反馈。
深度负反馈下放⼤电路的近似计算:深度负反馈的实质是忽略净输⼊量;当电路引⼊串联负反馈时,当电路引⼊串联负反馈时,分析及设计及电路时,常⽤上⾯的定律计算⼀个反馈放⼤电路的增益。
如何判断电压反馈与电流反馈?
若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈;若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈。
通常可以采用负载短路法来判断。
从概念上说,若反馈量与输出电压(有时不一定是输出电压,而是取样处的电压)成正比则为电压反馈;若反馈量与输出电流(有时不一定是输出电流,而是取样处的电流)成正比则为电流反馈。
在判断电压反馈和电流反馈时,除了上述方法外,也可以采用负载短路法。
负载短路法实际上是一种反向推理法,假设将放大电路的负载电阻RL短路(此时,),若输入回路中仍然
存在反馈量,即,则为电流反馈;若输入回路中已不存在反馈,即则为电压反馈。
判断电压反馈和电流反馈更直观的方法是根据负载电阻与反馈网络的连接方式来区分电
压反馈与电流反馈。
将负载电阻与反馈网络看作双端网络(在反馈放大电路中其中一端通常为公共接地端),若负载电阻与反馈网络并联,则反馈量对输出电压采样,为电压反馈。
否则,反馈量无法直接对输出电压进行采样,则只能对输出电流进行采样,即为电流反馈。
电压负反馈可以稳定输出电压;而电流负反馈则可以稳定输出电流。
区分电压反馈与电流反馈只有在负载电阻RL变动时才有意义。
如果RL固定不变,因输出电压与输出电流成正比,所以,在稳定输出电压的同时也必然稳定输出电流,反之亦然,二者效果相同。
但是当负载电阻
RL改变时,二者的效果则完全不同,电压负反馈在稳定输出电压时,输出电流将更不稳定;
而电流负反馈在稳定输出电流时,输出电压将更不稳定。
图6 电压反馈与电流反馈的判断
如图5(a),反馈电压,反馈量与输出电压成正比,故为电压反馈。
图6(a),反馈电压,反馈量与输出电流成正比,故为电流反馈。
图6 (b),反馈电流,反馈量与输出电流成正比,故为电流反馈。
也可用负载短路法来判断,如图5(a)中,将RL短路时(此时,),如图7(a)所示。
由于输
入回路中不存在反馈(),所以图5(a)电路为电压反馈。
将图6(a) 中RL短路时(此
时,,如图7(b)所示,输入回路中仍然存在反馈量(),说明反馈对输出电流取样,所以图6(a)电路应为电流反馈。
图7 负载短路法判断电压反馈与电流反馈。