一、闭环环路增益与负反馈深度的关系
1、闭环环路增益等于开环增益与反馈系数的乘积,即 Aloop=Aol*β,而负反馈深度通常用 1+Aloop 来表示。
2、当闭环环路增益 Aloop越小时, 1+Aloop的值也就越小,即负反馈深度不够 。例如,在一个放大电路中,开环增益 Aol=100 ,反馈系数 β = 0.01 ,则闭环环路增益 Aloop=100*0.01 = 1 ,负反馈深度为 1+1 = 2 ;若反馈系数变为 β = 0.001,则闭环环路增益 Aloop=100*0.001 = 0.1,负反馈深度为 1+0.1 = 1.1,相比之下,后一种情况的闭环环路增益更小,负反馈深度也更浅。
二、闭环环路增益变小的原因及对负反馈的影响
1、频率变化:
运算放大器的开环增益通常在低频时较高,但随着频率的升高会逐渐下降,这是由于放大器内部的电容等元件的影响。当频率增加到一定程度时,开环增益下降明显,导致闭环环路增益变小。例如音频放大器,在低频段可以正常放大声音信号,但在高频段,由于开环增益的下降,闭环环路增益变小,对高频信号的放大能力减弱,负反馈深度也相应降低,可能导致音频信号的高频部分失真。
2、增益带宽积限制:
运算放大器的增益带宽积是一个固定值,即开环增益与带宽的乘积为常数。当放大器的带宽增加时,开环增益必然下降,从而使闭环环路增益变小。比如在一个需要处理宽频带信号的电路中,如果选择了增益带宽积较小的运算放大器,当信号频率较高时,为了保证一定的带宽,开环增益就会降低,闭环环路增益也随之减小,负反馈深度不够,影响信号的放大精度和稳定性。
3、外部电阻电容参数变化:
在运算放大器的反馈回路中,电阻和电容的参数会影响反馈系数β ,进而影响闭环环路增益。如果反馈电阻的阻值变大或反馈电容的容值变小,都会使反馈系数 β减小,从而导致闭环环路增益变小,负反馈深度降低。
例如在一个反相比例放大器中,若反馈电阻 Rf由 10k变为 20k,输入电阻 Ri 不变,则反馈系数β从 0.1 变为 0.05,闭环环路增益变小,负反馈深度也变浅,放大器的性能可能会受到影响,如增益精度下降、稳定性变差等。