关于运放的极性反转

1万 · 2018-3-4 21:02

关于运放输出的“极性反转”问题。

谢谢大家！

其实也没有什么可反转的。

NE5532早就给出了一种正确的答案。

所谓的“极性反转”其实是运放的2个输入端，失控造成的，主要是因为长尾电流元导致的一个支路有电流，而另一个没有，这是标准的反馈失控现象。

解决极性反转问题，其实是反馈失控问题，5532给出的2种方法是可行的。

但这2种方法即不是充分的也不是必要的，而仅仅就是在现实的电路中，这2种方法，解决了所谓的“直流工作点”失控，或不存在的问题。

然而导致“直流工作点不存在”现象的，还有很多因素。

对于负反馈放大电路来说。

只要“负反馈”没有失控，那么直流工作点就可以进行计算。

但没有什么办法，一定能保证，负反馈不失控。

你需要工作在足够线性的范围内，但肯定不总是能保证。

NE5532的2种方法，显然是“打补丁”的方法，因为也确实没有一定之规。

那么为何现实中，很少出现“直流工作点的反馈失控”呢？

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-4 21:10

直流工作点，与“采样定律”中的“理想低通滤波”一样。

谢谢大家！

是人们 “理想化”的东西，不是现实存在的，仅仅就是如此一来，可以形成一套“有效的”解决“工具”。

但是现实中，不存在“理想的直流工作点和低通滤波”。

因此，运放的所谓“极性反转”是负反馈失控在“直流工作点”的时候。

因为，直流工作点，本身并不存在，仅仅就是人们想象出来的一种解决问题的“工具”，故而现实的交流放大中，直流工作点的负反馈失控问题，总会因为交流信号的存在，而几乎可以解决直流工作点的失控问题。

也就是说，只要是在交流放大中，直流工作点失控或不存在，那么交流信号通常可以导致如此的失控不存在。

运放的设计，并没有什么真正的措施可以保证一定“直流工作点不失控”，但运放通过大量测试，可以保证在测试环境中，以至于现实几乎不存在的条件下，并没有直流工作点失控。

例如LM358并没有NE5532的直流工作点失控的解决方法，但貌似358也并非失控过。

这就是说明，358的设计，其参数，恰好导致了直流工作点，几乎总是存在，而且没有负反馈失控，所以，就可以不使用5532的防治反馈失控的措施。

然而这个计算方法，显然是不存在的，但对于参数足够符合实际器件参数的仿真软件来说，可以近乎做到，仿真条件下的不失控，与实际的不失控，几乎等效。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-4 21:18

直流工作点存在2种情况。

谢谢大家！

一个就是，负反馈正常的情况。

另一个就是，负反馈失控的情况。

再一个就是，直流工作点不存在的情况。

如果直流工作点，无法被计算，即：无法被仿真软件计算，仿真不出来，那么就是直流工作点不存在，在这种情况下，通常是电路设计不合理造成的。但是，根据教科书的“正确电路”设计的电路，依然有可能直流工作点不存在，这是显而易见的。

你能见到的电路，通常是人们“久经考验”的，以至于你从不考虑直流工作的存在与否和是否反馈失控的问题，因为前人，早已大部分解决了这个问题，但却不是100%解决了这个问题。

请牢记本大师的教导：因为运放类的“直流工作点”，几乎无法手工计算，你只能使用仿真软件，因为你无法计算一个三极管的IV曲线，即使你有这个方程，你也肯定解不出来，而只能数值计算的仿真。从而说明，任何手工计算运放直流工作点的妄想，都是行不通的。

近似计算运放类的直流工作点，是可以的，但即使LM358，你也肯定无法计算。

人们可以保证的就是：如果负反馈没有失控，那么直流工作点可以近似估计。

而且，人们经常犯的错误就是：从没有认识到直流工作点的反馈失控问题，但却总是认为直流工作点的100%存在，与手工计算的正确性。这是错误的。

本大师可以教导你们的就是：如果5532的设计着，可以完美解决直流工作点的反馈失控问题，那么他们不可能使用5532种的那2种防止反馈失控的措施。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-4 21:27

通过负反馈的使用。

谢谢大家！

可以解决大量的计算问题。

因为，一个负反馈电路的直流工作点，是很多方程组成的方程组。

其可以存在若干解，也可能一个都不存在。

但负反馈的使用，可以保证直流工作点可以存在，但具体是什么，却不一定可以知道，但通过定性问题，是可以找到近乎正确的答案的。也可以找到解决方法，例如5532使用的方法。

通过一些措施，可以保证，直流工作点在负反馈的作用下，只有一个解，那么这就是其直流工作点了。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-4 21:49

例如３５８的设计。

谢谢大家！　

其肯定在开始，并非使用数值计算方法进行设计。

而是使用负反馈的理念，进行设计，而且之后就是“发现问题和解决问题”的过程，当然离不开，大量的各种不同条件下的测试。

如果非要“数值计算”，因为纯数学早已无能为力，那么你需要提取各个晶体管的模型，但这些模型都不可能很准确，仅仅就是一定条件下的参数，而且随温度变化而巨变。

那么“数值计算”，需要足够精确的数学模型，当然了，ＳＰＩＣＥ的设计，就是如此理念下而设计的。

数学模型必须足够精确，否则，无法数值计算。数值计算的前提，就是你必须要有足够精确的数学模型。

但对于负反馈来说，数学模型，是不需要的，但需要定性地知道晶体管的各个参数和特性，特别的就是ＩＶ曲线，你需要有定性认识，而其他的，则交给负反馈处理。

负反馈是解决纯数学和数值计算的最理想方法。

负反馈不仅节省了大量的数值计算，而且与数值计算早已风马牛不相及了。

但是负反馈的使用，可能会有忽视的问题，这需要发现问题解决问题。

负反馈和数值计算，是完全不同的方法。

如果数学模型可以精确得到，那么你可以数值计算。

如果数学模型变化而不能精确得到，你只能负反馈。

因此，负反馈的实用，具有大量的凑试验的过程。

需要发现问题解决问题。

再次感谢大家１　

1万 · 2018-3-4 22:50

To king5555这位听众。

谢谢大家！

本大师不仅不能画出V——F转换电路。

而且本大师也不制作晶体管。

这不能证明什么。

本大师并不需要向谁证明实力。

为了证明“实力”或为了“学位职称”而“努力工作的人”大部分都堕落到外门邪道。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-4 22:55

本大师仅仅就是阐明反馈放大电路被人忽视的直流工作点的问题。

谢谢大家！

所有的商业机构，都必定回避，或至少不愿谈论这个问题。

假如“直流工作点问题”，真不是一个问题，那么教科书就应该说明。

凡教科书不敢说明，而直接“引用”的东西，不要早晚发现问题，就是被“民科”所发现。

任何教科书，都没有计算LM358 的直流工作点，但他们的确大概其地计算了741的直流工作点，但都不是问题的实质。

首先负反馈必须没有失控，如何保证不失控，那么首要条件就是保证晶体管都工作在足够线性的范围内。

如果不能保证，那么就需要一些补丁。

这都是客观实际情况。

虽然很多人，不喜欢听，但本大师需要实事求是地说明。

但本大师100%肯定的就是：并不存在教科书受害者，认真学习和领会本大师教导的可能。

再次感谢大家！　

1万 · 2018-3-4 22:59

所谓的“运放的极性反转”问题。

谢谢大家！

本不应该成为一个问题。　

你会用一个１ｍ的尺子，测量２ｍ长度吗？

Ｎｏ。这是不可能的。

所以，也不存在输入电压超过电源电压的可能。

再次感谢大家！　

1万 · 2018-3-4 23:02

所谓的运放的极性反转问题。

谢谢大家！　

肯定存在人们说不清的东西的存在，才会被提出来。

即使菜鸟，也不可能把输入电压超越电源电压。

教科书中的“正确电路”，的确存在不可能存在直流工作点的情况。

而运放类的设计，反倒在实践中，找到一个切实可行的方法。

问题总能得到解决，只要你能够发现问题，并且解决问题。

再次感谢大家！　

1万 · 2018-3-5 10:01

再次to King5555这位年轻人。

谢谢大家！

想当年，本大师宁可用“指数方程”来计算三极管的Vbe，也不使用教科书中的默认的Vbe=0.7V。

这说明什么？

这说明本大师才是真正的具备科学精神的科技工作者。

因为教科书中的Vbe=0.7没有任何证据。

现在看来，教科书作者及其受害者们，都像是“盗贼”，盗窃了工程技术人员和老工人们的“经验”，但却从来不提及这是工程技术人员的经验。

然而，即使30多年前，本大师在“国产大学”学习“模拟电路”的时候，都不相信Vbe=0.7V，而是通过计算器而且解指数方程的方法来得到小数点后面N位的Vbe数值。

这再次说明什么？

这说明，教科书及其受害者们，不知道什么是“直流工作点”。

那么现在，本大师不得不正本清源，进行如下教导：

1，把直流工作点看作，交流信号的幅度为0，从而仅进行交流分析即可，同时意味着，取消了直流工作点的概念。
2，如果非要承认“直流工作点”，那么你必须正确交待你的计算方法，例如，对于LM358的电路，你需要列写各个三极管的指数方程，根据电路原理，列写电路方程，从而计算不考虑LC的“直流工作点”。那么本大师也认为，SPICE之类的仿真软件，应该就是如此的使用电路原理的解指数方程的方法。
3，本大师长期以来认识到的问题就是：负反馈的指数电路方程的电路，很可能其本身就是包括了负反馈。这从所谓的“信号流程图”的角度看，的确如此，但指数方程导致的必定就是非线性的方程。貌似，某前超级大国的科技人员，使用的就是此类方法，而且还说：与其前对立的超级大国的大学，是那个国家的建筑物，以及中国的留学生和他们国家的教授所组成的。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 10:08

例如4个电阻的“共射极放大电路”的计算。

谢谢大家！

有2种方法。

1，就是列写电路的指数方程，从而得到“静态工作点”。
2，就是使用负反馈的理念，然而负反馈的理念，从来都是属于“交流变化的理念”，因此，负反馈，可以认为本身就是取消了“直流工作点”的概念。

然而值得庆幸的就是：即使对于这个电路，列出了指数的电路方程，其本身的“信号流图”也必定包含了“负反馈”，从而可以说明，使用负反馈理念，与仿真或解指数方程的结果，应该接近。

但是，没有一个反馈放大电路，是在解“指数电路方程”的理念下，被设计出来的。所有的运放的设计，都是在负反馈的理念下设计的。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 17:05

人们无法怀疑牛顿的3大定律。

谢谢大家！

因为人们就是生活在这3大定律的客观世界内。

你否认也没有用，事实就是如此，因为实验，都是眼见为实的，so far so good，你无法否认。

即使你否定，也无法提出你自己的“正确理念”。

然而，依然有所谓的“民科”否定3大定律，这也是情有可原的，毕竟其独立思考了，而且确实，这3大定律属于“公理”，这个体系就是这样子的，绝大部分人都会承认，无论是否能真正理解，无论情愿还是不愿意，至少为了考试及格，也必须承认。如果你想否定这3大定律，或公理，那么请你提出你自己的“公理”和定律。

但直流工作点的问题，则不是一个“公理”，对于负反馈来说，其真的无法存在。

最好的情况就是，晶体管电路的指数方程的结果，与负反馈的分析结果一致，如果不一致，那么这才是真正的问题所在。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 17:10

负反馈仅仅就是在说：

谢谢大家！

如果输出变化，那么“净输入”就给出一个反向的抑制，如此一来，输出即不能增多，也不能减少，但这不意味着，“直流工作点”的稳定，而是直流工作点可以“交流变化”。

那么，很明显，在负反馈的理念下，直流工作点，显然是交流变化的，事实上，实验结果也是如此，那么教科书中的“直流工作点”作为一条“直线”，并不可能存在，也无法通过指数电路方程计算得到。

显然，问题就是出在这里。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 17:24

一个显而易见的事实就是：

谢谢大家！

一个未经补偿的反馈放大电路，方波响应是振荡的。

但是其直流工作点的仿真结果却是一个恒定的数值。

这其实就是自相矛盾。

现实电路，不可能出现这种情况。

仿真的本质，其实就是人们对于电路的理想化，即，包含直流工作点的交流变化信号。

将直流工作点和交流信号分离开来，并非实际情况。

另一个事实就是：即使频率特性的ｂｏｄｅ图，也不存在直流，虽然频率可以很小，但必定就是交流信号，从而没有直流信号。

对于反馈放大电路来说，只要保证都工作在线性范围，那么经过一定的补偿，就导致方波响应的稳定，那么所谓的“直流工作点”也就是稳定了，这不需要计算“直流工作点”。

所谓的“工作点”，仅仅就是保证晶体管不至于过热，而使用电流元或限制电流电阻，每一级的电流设计，紧紧就是一个大致范围，而不是直流工作点，紧紧就是在没有交流输入的时候，不会导致晶体管过热的电流而已。

再次感谢大家！　

1万 · 2018-3-5 18:00

Well,Well,Well.

正确答案是这样的。

谢谢大家！

教科书所理想化的“直流工作点”，在仿真软件中，得到了最大程度体现，而且，教科书显然认为，没有直流工作点，就没有交变信号的放大，显然，仿真软件，也执行了这个理念，从而进行了“直流工作点”和“交流信号”的“连锁”，即没有“直流工作点”就不进行交流信号的放大。

Very Funny！

现实肯定不是这样的。

现实电路的电源，都不能为一个“阶跃变化”，而是至少是“斜坡变化”的，这导致了所谓的“直流工作点的建立”，是属于交流变化。

也就是说：直流工作点的建立，是必定存在LC的过渡过程的，不是没有LC惯性和滞后的建立。

教科书理想化的“直流工作点”的建立，没有LC过渡过程，那么这直接导致了仿真软件，错误地计算出了“直流工作点的失控”。

正如本大师前面所教导的一样：交流信号可以保证所谓直流工作点的建立。

请牢记一个事实：线性的小信号高频电路，并没有电源和直流工作点，这就是说所谓的交流放大，与直流工作点没有关系。

或，对于交流放大来说，直流工作点爱是什么是什么，Nobody cares。

如果直流工作点以1V的幅度100khz地震荡，那么交流信号的方波响应，依然正常，紧紧就是在稳定状态，出现了直流工作点的1V的100k的震荡而已。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 18:20

一个形象的解释就是：

谢谢大家！

如今的中国人依然停留在出门赶马车和骑自行车的阶段。

那么一个显而易见的事实就是：如果你赶马车或自行车，而突然刹车的时候，如果没有LC的惯性，那么车的机械部件就会因为超过设计范围而失控。

于是，直流工作点的失控，在仿真软件中，也是如此，因为没有LC的惯性，所以，晶体管很容易失控，例如基极和集电极导通了，从而导致无法放大。

因此，惯性总是好的，但也只有教科书及其受害者们，才会把没有惯性，作为自己的“教科书”。

Well，我们可以认为仿真软件中的直流工作点的失控，为一种“最坏情况下的可能”，但现实很可能无法存在。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 18:27

因此，对于反馈放大电路来说。

谢谢大家！

只要方波响应是稳定的，那么直流工作点就是稳定的。

这没有什么可怀疑的。

仿真软件，本质是“采样控制”，因此带宽有限。

存在滞后因素，因此，在不考虑LC的直流工作点的计算中，因为存在滞后因素，所以输出可以“反馈失控”，从而出现很大数值，而导致三极管的失控。

现实的模拟电路中，几乎很难出现这种情况。

现实的反馈放大电路，只要交流信号的放大，例如方波响应良好，那么就没有任何问题，你不需要考虑直流工作点的问题。

或者说，在交流放大的补偿成功之后，你可以考虑考虑所谓的“直流工作点”。

总的来说，交流信号的放大，才是唯一需要考虑的，直流工作点的问题，充其量是之后可以去考虑的问题。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 21:51

无论如何。

谢谢大家！

本大师还是强烈地认为：仿真软件，是在使用三极管的指数方程，和电路方程，来计算直流工作点。

否则的话，并非存在其他方法。

另一个方法就是使用传递函数，当s=0的时候，就是直流工作点了，但如此方式，完全没有LC的惯性，从而相当于带宽无限大，即：没有过渡过程，也就是没有暂态过程，在时间为0的时候，就达到了稳态，那么此时，就不应该存在直流工作点的失控问题。

这其实就是负反馈的方法了，但因为没惯性，所以时间0内就达到了稳定状态，故而不需要“交流变化的负反馈定性分析”。

如果仿真软件的方法，确实就是解电路的指数方程，而且还与负反馈的结论矛盾。

那么此时问题就出现了，到底谁是正确的？

显然，人们更倾向于认为“解指数电路方程的方法”肯定无可挑剔，确实如此，虽然现实中，肯定行不通，因为三极管的参数随环境变化很大，晶体管从来不是模型精确的，但确实可以仿真计算，虽然可以与实际情况相差甚远。

好在现实的直流工作点的建立，肯定能存在惯性，所以这与方波响应并没有区别。

再次感谢大家！

1万 · 2018-3-5 22:02

即使仿真软件的解指数电路方程的方法。

谢谢大家！

当然可以计算“触发器”效应，如果出现触发器效应，那么就可以导致直流工作点的失控现象。

对负反馈来说，除非发现问题，解决问题，否则还不容易发现触发器现象。

例如，某种触发器效应，导致了三极管的饱和，那么此时的直流工作点显然就是失控了。

负反馈并不容易发现此类问题。

此时也没有主动地导致三极管饱和的因素出现，而仅仅就是某种触发因素导致了失控。

只要能找到失控的原因，解决方法总是有很多的。

例如，5532的2个输入之间反并联了2个二极管，这就是防止直流工作点的失控的。

因为2个二极管保证了，2个输入之间的最大电压差不超过0.7V，一旦失控，那么2者的电压会相差很大，例如5V，那么二极管的存在就可以保证不发生直流工作点的失控。

这2个二极管对于交流特性，几乎没有任何影响，而且从小信号分析的角度看，2个二极管形成的前馈作用，反倒有利于稳定。

通常，这2个二极管能几乎解决所有的直流工作点的失控问题，可以认为是一个“万能方法”。

再次感谢大家！