负反馈电路的优缺点，运算放大器反馈电路分析
电子系统的主要关注点是稳定性和准确性，为了保持这些关键因素，输出的某些部分需要连接回系统的输入，这称为反馈。
控制系统根据反馈连接分为两种类型，例如闭环系统和开环系统。开环控制系统不包含任何反馈路径，而闭环系统包含用于自动纠正错误的反馈路径。
根据反馈的性质，闭环系统又分为两种类型，它们是正反馈系统和负反馈系统。在正反馈系统中，反馈与输入信号相加。
在负反馈信号中，从输入信号中减去一定量的信号以调节输出。基于负系统工作的系统被称为“负反馈电路”。这也称为“退化反馈”。
负反馈系统的基本框图如下所示，分别以 x、y、z 作为输入、输出和反馈回路。
一、晶体管反馈电路
用晶体管设计的电路的缺点是增益、失真、输入和输出电阻以及信噪比等特性取决于晶体管的特性。这个困难可以通过引入负反馈来克服。负反馈减少了电路中的失真，并使我们能够将输入和输出控制到所需的水平。
1、射极跟随器电路中的反馈
射极跟随器电路如下图所示。晶体管的发射极通过电阻接地，输出在发射极和接地电阻的并联节点处测量。其中 v
be是晶体管的基极和发射极之间的压降，射极跟随器电路的负反馈操作可表示为 v in = v be + v out。
现在 v be = v in – v out。如果电路的反馈商 b = 1，则增益可以计算为 a = 1/b = 1。
2、射极跟随器电路的优点
这种射极跟随器电路提供了两个主要优点：
它提供电流放大而不提供任何电压增益
它提供阻抗匹配。
3、共发射极电路反馈
共发射极电路如下图所示。晶体管的发射极通过电阻 re 接地，输出在集电极和电源电阻 rc 的并联节点处测量。
当 vbe 是晶体管的基极和发射极之间的压降时，共发射极电路的输入可表示为 v in = v be + i e r e。该电路的输出为vout =
-i ç ř ç。
在共发射极晶体管中引入负反馈有两种方法。这两种方法如下所示：
上图a、b中的电路是同一个电路，采用不同的负反馈连接方式。
二、运算放大器反馈电路
与反馈相连的运放电路称为“运放反馈电路”。带负反馈连接的运算放大器有两种应用。它们是非反相运算放大器电路反相运算放大器电路。
1、同相运放电路
同相运算放大器电路如下所示。该电路的输入连接到运算放大器的同相端子，反馈信号连接到通过电阻接地的反相端子。因此它具有高输入阻抗。
我们可以轻松确定同相运算放大器的增益。由于两个输入端的电压相同，运算放大器的增益将非常高。假设没有电流流入运算放大器，则两个电阻中的电流相同。
由于电路形成分压器电路，反相输入端的电压与同相输入端的电压相同，这意味着 vin = vout x r1 / （r1 +
r2）。同相运算放大器的增益可以计算为
vout/vin = av = 1 + r2/r1
这可以通过非反相放大器电路操作清楚地解释。
2、同相放大器
使用运放的同相放大器如下图所示，其中输入连接到运放的正端或同相端。
在同相放大器中，输出的性质将与输入信号的性质相同。也就是说，如果输入信号为正，则输出同样为正，如果输入信号为负，则输出也为负。
3、运算放大器的增益方程
如果开环增益为 aol，则同相运算放大器的输出电压为：
vout = aol （vin – v – ） → （1）
其中 v- 是输出电压的函数，由电阻器 r1 和 r2 形成的分压器产生。由于运算放大器的负端将具有高阻抗，因此等于
v- = β vout → （2）
其中 β = r1 / （r1 + r2）。
现在将方程（2）代入方程（1），我们得到：
vout = aol（vin – β vout）
通过解决这个问题，我们得到：
v¬out = vin （1/（β+1/aol））
如果aol的值很高，那么代入β的值，我们得到：
v¬out = vin （1+ r1/r2 ）
4、反相运放电路
反相运算放大器电路如下所示。该电路的输入连接到运算放大器的反相端或负端，反馈信号也连接到反相端。反相运算放大器电路的输出与其输入信号相比相差 1800
倍，并且提供了一条虚拟路径。
在这个电路中，输入本身没有消耗电流。所以流过电阻 r1 和 r2 的电流是相同的。因此 vout/r2 = vin/r1。现在电路 av
的电压增益为
vout/vin = av = – r2/r1
这可以通过反相放大器电路操作清楚地解释。
5、反相放大器
使用运放的反相放大器如下图所示，其中输入连接到运放的负端或反相端。
在反相放大器中，输出的性质将与输入信号的性质相反。也就是说，如果输入信号为正，输出也为负，同样，如果输入信号为正，输出也为负。
6、运算放大器的增益方程
我们可以用同相运放电路的输出电压方程求出反相运放电路的增益。
vout = aol （vin – v – ） → （1）
这里 v –由 r f和 r in形成的分压器计算得出，它是输入和输出电压（vout 和 vin）的函数。所以
v – = 1/（r f + r in ） （r f v in + r in v out ） → （2）
现在将方程（2）代入方程（1），我们得到：
v输出= -v输入。（a（ol ）.r f ）/（r f + r in + a（ol ）.r in ）
如果开环增益值 aol 非常高，则：
vout = -vin （1+ r f /r in ）
有时，在运算放大器的接地和非反相输出之间插入一个电阻器，以降低由于偏置电流电压下降引起的输入失调电压。这减少了运算放大器的失真。为了消除不需要的直流电流，在运算放大器的输入端串联一个隔直流电容器。
三、负反馈的优点
（1）负反馈可以稳定几乎任何类型的干扰或噪声发生。
（2）它用于克服系统的非线性。
（3）它帮助我们拉平系统的频率响应，并允许我们获得所需的频率响应曲线。（减少频率失真）
（4）负反馈使系统较少依赖于系统的温度和其他外部特性。
（5）它增加了输入电阻，即它增加了输入阻抗
（6）降低输出电阻，即降低输出阻抗
（7）增加输出信号的带宽
（8）降低系统对外部特性的敏感性。
（9）提供偏置点稳定性和更好的 cmmr。
四、负反馈的缺点
（1）连接负反馈会降低系统的整体增益。
（2）如果系统设计不当，可能会导致产生振荡。
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在负反馈信号中，从输入信号中减去一定量的信号以调节输出。基于负系统工作的系统被称为“负反馈电路”。这也称为“退化反馈”。
负反馈系统的基本框图如下所示，分别以 x、y、z 作为输入、输出和反馈回路。
一、晶体管反馈电路
用晶体管设计的电路的缺点是增益、失真、输入和输出电阻以及信噪比等特性取决于晶体管的特性。这个困难可以通过引入负反馈来克服。负反馈减少了电路中的失真，并使我们能够将输入和输出控制到所需的水平。
1、射极跟随器电路中的反馈
射极跟随器电路如下图所示。晶体管的发射极通过电阻接地，输出在发射极和接地电阻的并联节点处测量。其中 v
be是晶体管的基极和发射极之间的压降，射极跟随器电路的负反馈操作可表示为 v in = v be + v out。
现在 v be = v in – v out。如果电路的反馈商 b = 1，则增益可以计算为 a = 1/b = 1。
2、射极跟随器电路的优点
这种射极跟随器电路提供了两个主要优点：
它提供电流放大而不提供任何电压增益
它提供阻抗匹配。
3、共发射极电路反馈
共发射极电路如下图所示。晶体管的发射极通过电阻 re 接地，输出在集电极和电源电阻 rc 的并联节点处测量。
当 vbe 是晶体管的基极和发射极之间的压降时，共发射极电路的输入可表示为 v in = v be + i e r e。该电路的输出为vout =
-i ç ř ç。
在共发射极晶体管中引入负反馈有两种方法。这两种方法如下所示：
上图a、b中的电路是同一个电路，采用不同的负反馈连接方式。
二、运算放大器反馈电路
与反馈相连的运放电路称为“运放反馈电路”。带负反馈连接的运算放大器有两种应用。它们是非反相运算放大器电路反相运算放大器电路。
1、同相运放电路
同相运算放大器电路如下所示。该电路的输入连接到运算放大器的同相端子，反馈信号连接到通过电阻接地的反相端子。因此它具有高输入阻抗。
我们可以轻松确定同相运算放大器的增益。由于两个输入端的电压相同，运算放大器的增益将非常高。假设没有电流流入运算放大器，则两个电阻中的电流相同。
由于电路形成分压器电路，反相输入端的电压与同相输入端的电压相同，这意味着 vin = vout x r1 / （r1 +
r2）。同相运算放大器的增益可以计算为
vout/vin = av = 1 + r2/r1
这可以通过非反相放大器电路操作清楚地解释。
2、同相放大器
使用运放的同相放大器如下图所示，其中输入连接到运放的正端或同相端。
在同相放大器中，输出的性质将与输入信号的性质相同。也就是说，如果输入信号为正，则输出同样为正，如果输入信号为负，则输出也为负。
3、运算放大器的增益方程
如果开环增益为 aol，则同相运算放大器的输出电压为：
vout = aol （vin – v – ） → （1）
其中 v- 是输出电压的函数，由电阻器 r1 和 r2 形成的分压器产生。由于运算放大器的负端将具有高阻抗，因此等于
v- = β vout → （2）
其中 β = r1 / （r1 + r2）。
现在将方程（2）代入方程（1），我们得到：
vout = aol（vin – β vout）
通过解决这个问题，我们得到：
v¬out = vin （1/（β+1/aol））
如果aol的值很高，那么代入β的值，我们得到：
v¬out = vin （1+ r1/r2 ）
4、反相运放电路
反相运算放大器电路如下所示。该电路的输入连接到运算放大器的反相端或负端，反馈信号也连接到反相端。反相运算放大器电路的输出与其输入信号相比相差 1800
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的电压增益为
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6、运算放大器的增益方程
我们可以用同相运放电路的输出电压方程求出反相运放电路的增益。
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这里 v –由 r f和 r in形成的分压器计算得出，它是输入和输出电压（vout 和 vin）的函数。所以
v – = 1/（r f + r in ） （r f v in + r in v out ） → （2）
现在将方程（2）代入方程（1），我们得到：
v输出= -v输入。（a（ol ）.r f ）/（r f + r in + a（ol ）.r in ）
如果开环增益值 aol 非常高，则：
vout = -vin （1+ r f /r in ）
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（5）它增加了输入电阻，即它增加了输入阻抗
（6）降低输出电阻，即降低输出阻抗
（7）增加输出信号的带宽
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（1）连接负反馈会降低系统的整体增益。
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