負反饋放大電路是一種在電子電路設計中廣泛應用的技術,它通過將輸出信號的一部分以相反的相位反饋到輸入端,從而實現對放大電路性能的改善。負反饋放大電路具有穩定性好、增益可調、線性度高、失真小等優點。
一、電壓并聯負反饋
- 基本概念
電壓并聯負反饋是指將放大電路的輸出電壓的一部分通過一個并聯連接的電阻反饋到輸入端。這種反饋方式可以有效地減小電路的增益,提高電路的穩定性和線性度。
- 電路結構
電壓并聯負反饋放大電路的基本結構如圖1所示。其中,Vin為輸入電壓,Vout為輸出電壓,Rf為反饋電阻,Ri為輸入電阻,A為放大電路的放大倍數。
圖1 電壓并聯負反饋放大電路
在電壓并聯負反饋放大電路中,輸出電壓Vout通過反饋電阻Rf產生一個反饋電壓Vf,Vf與輸入電壓Vin并聯。根據基爾霍夫電壓定律,我們可以得到:
Vin = Vf * (1 + A)
將Vf = Vout / Rf代入上式,得到:
Vin = (Vout / Rf) * (1 + A)
- 性能特點
電壓并聯負反饋放大電路具有以下性能特點:
(1)增益降低:由于反饋電壓的存在,電路的增益降低,即:
Av = A / (1 + A * β)
其中,β = Rf / Ri,稱為反饋系數。
(2)穩定性提高:負反饋可以減小電路的增益,從而降低電路的非線性失真,提高電路的穩定性。
(3)線性度提高:負反饋可以減小電路的非線性失真,提高電路的線性度。
(4)帶寬變化:負反饋可以擴展電路的帶寬,但也可能引起帶寬的壓縮。
二、電壓串聯負反饋
- 基本概念
電壓串聯負反饋是指將放大電路的輸出電壓的一部分通過一個串聯連接的電阻反饋到輸入端。這種反饋方式同樣可以有效地減小電路的增益,提高電路的穩定性和線性度。
- 電路結構
電壓串聯負反饋放大電路的基本結構如圖2所示。其中,Vin為輸入電壓,Vout為輸出電壓,Rf為反饋電阻,Ri為輸入電阻,A為放大電路的放大倍數。
圖2 電壓串聯負反饋放大電路
- 工作原理
在電壓串聯負反饋放大電路中,輸出電壓Vout通過反饋電阻Rf產生一個反饋電壓Vf,Vf與輸入電壓Vin串聯。根據基爾霍夫電壓定律,我們可以得到:
Vin = Vf + Vout
將Vf = Vout / Rf代入上式,得到:
Vin = Vout * (1 / Rf + 1)
- 性能特點
電壓串聯負反饋放大電路具有以下性能特點:
(1)增益降低:與電壓并聯負反饋類似,電壓串聯負反饋也可以減小電路的增益。
(2)穩定性提高:負反饋可以提高電路的穩定性。
(3)線性度提高:負反饋可以提高電路的線性度。
(4)帶寬變化:電壓串聯負反饋對電路帶寬的影響與電壓并聯負反饋不同,可能導致帶寬的壓縮或擴展。
三、電流并聯負反饋
- 基本概念
電流并聯負反饋是指將放大電路的輸出電流的一部分通過一個并聯連接的電阻反饋到輸入端。這種反饋方式可以有效地減小電路的輸入電阻,提高電路的穩定性和線性度。
- 電路結構
電流并聯負反饋放大電路的基本結構如圖3所示。其中,Iin為輸入電流,Iout為輸出電流,Rf為反饋電阻,Ri為輸入電阻,A為放大電路的放大倍數。
- 工作原理
在電流并聯負反饋放大電路中,輸出電流Iout通過反饋電阻Rf產生一個反饋電壓Vf,Vf與輸入電壓Vin并聯。根據基爾霍夫電流定律,我們可以得到:
Iin = Iout - Iout * (Ri / (Ri + Rf))
- 性能特點
電流并聯負反饋放大電路具有以下性能特點:
(1)輸入電阻減小:由于反饋電流的存在,電路的輸入電阻減小。
(2)穩定性提高:負反饋可以提高電路的穩定性。
(3)線性度提高:負反饋可以提高電路的線性度。
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