运算放大器的负反馈根据取样方式(从输出端取样的方式)和比较方式(反馈信号与输入信号在输入端的比较方式 )的不同,可分为四种基本类型:电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。以下为你详细介绍:
电压串联负反馈
- 电路结构特点:在输出端,反馈网络从输出电压取样,即反馈信号与输出电压成正比;在输入端,反馈电压与输入电压以串联的方式进行比较,也就是净输入电压Vid=Vi−Vf(Vi为输入电压,Vf为反馈电压 )。常见的同相比例运算电路就是典型的电压串联负反馈电路,运算放大器的同相输入端接输入信号,反相输入端通过电阻网络连接到输出端构成反馈回路。
- 主要性能影响:输入电阻:由于反馈电压与输入电压串联,使得输入电流减小,根据输入电阻Rin=IiVi,在输入电压不变的情况下,输入电流减小,输入电阻增大,一般可达兆欧级别,能很好地减轻信号源的负载。输出电阻:输出电压趋于稳定,相当于输出电阻减小,使运算放大器的输出更接近理想电压源,带负载能力增强,当负载电阻变化时,输出电压基本保持不变。电压增益:闭环电压增益Avf=ViVo=1+R1Rf(Rf为反馈电阻,R1为反相输入端接地的电阻 ),增益主要由反馈网络的电阻决定,稳定性高。
电压并联负反馈
- 电路结构特点:输出端,反馈网络对输出电压进行取样,反馈信号与输出电压成正比;输入端,反馈电流与输入电流以并联的方式进行比较,净输入电流Iid=Ii−If(Ii为输入电流,If为反馈电流 )。反相比例运算电路是典型的电压并联负反馈电路,输入信号通过电阻接运算放大器的反相输入端,同相输入端接地,输出端通过反馈电阻连接到反相输入端。
- 主要性能影响:输入电阻:反馈电流与输入电流并联,使得输入电流增大,输入电阻减小,一般在几十到几百欧的范围。输出电阻:输出电压趋于稳定,输出电阻减小,增强了带负载能力。电压增益:闭环电压增益Avf=ViVo=−R1Rf,负号表示输出与输入反相,增益稳定性好。
电流串联负反馈
- 电路结构特点:输出端,反馈网络对输出电流进行取样,反馈信号与输出电流成正比;输入端,反馈电压与输入电压以串联的方式进行比较,净输入电压Vid=Vi−Vf 。在一些需要对电流信号进行精确控制或转换的电路中会用到,比如将电流信号转换为电压信号的电路。
- 主要性能影响:输入电阻:反馈电压与输入电压串联,使得输入电流减小,输入电阻增大,有利于从信号源获取电压信号。输出电阻:输出电流趋于稳定,相当于输出电阻增大,使运算放大器的输出更接近理想电流源,当负载电阻变化时,输出电流基本保持恒定。互导增益:闭环互导增益Agf=ViIo较为稳定,能实现输入电压对输出电流的稳定控制。
电流并联负反馈
- 电路结构特点:输出端,反馈网络对输出电流进行取样,反馈信号与输出电流成正比;输入端,反馈电流与输入电流以并联的方式进行比较,净输入电流Iid=Ii−If 。常用于需要稳定输出电流,并且对输入电阻要求较低的场合。
- 主要性能影响:输入电阻:反馈电流与输入电流并联,使得输入电流增大,输入电阻减小。输出电阻:输出电流趋于稳定,输出电阻增大,增强了输出电流的恒流特性。互阻增益:闭环互阻增益Arf=IiVo较为稳定,能实现输入电流对输出电压的稳定控制。
这四种负反馈类型各有特点,在实际应用中,根据具体的电路需求,如对输入输出电阻的要求、需要稳定的是电压还是电流、期望的增益形式等,来选择合适的负反馈类型,以达到最佳的电路性能。