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关于“A / (1 + AF)”之续集

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HWM|  楼主 | 2012-11-7 09:07 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
原本等着某君前来跳战的,未见下文而其“子弟”们却玩得正酣,故觉有必要阐明一下“经典”理论。

问题是这样的,对于一个一般的反馈放大电路其闭环放大增益是否可以“精确”地表示成形式:

    Af = A/(1 + AF)

其中,A——开环增益,F——反馈系数

先不考虑A和F的原本意义,仅就其形式作一番讨论。下面玩点数学:

首先考察闭环增益Af(可由电路分析解得),其内必有一个参数A(如内部的某受控电源的受控系数,可以是增益、跨阻或跨导),当A趋于无穷时Af收敛于某个有限增益1/F(深度反馈)。然后假设

    Af = A/(1 + AF)

由此可以唯一地确定A,即由Af唯一确定了A和F

下面具体分析一个电路——VFA反相比例放大器(假设运放除增益A有限外,其它特性理想)。由电路分析,显见其闭环增益为:

    Af = - Rf A / (Rf + (1 + A) R1) = A'/(1 + A'F')

其中,A' = -A Rf / (R1 + Rf),F' = -R1 / Rf

在这个电路中,若将A'视为开环增益则显然不应该含反馈电阻Rf,故矛盾。

其实,此谬误之所在也非常的简单,原本就是个二环节级联系统(其一含反馈)却硬要将其凑合成一个单一反馈环节。

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沙发
crc| | 2012-11-7 09:38 | 只看该作者
突然头脑凌乱了. 能否图解一下为何VFA反相例放大器是个二环节级联系统?

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板凳
Lgz2006| | 2012-11-7 10:55 | 只看该作者
我认为在“反馈系数”“反馈电压”以及“输入电压”等概念上似乎不够统一

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地板
mjc4404| | 2012-11-7 11:09 | 只看该作者
我看到那个帖子时, 只有 56 楼以后有内容了. 具体原帖在争论什么我并不清楚. 只是从帖子中出现的电路图看, 以为是在讨论 Af=A/(1+AF) 这个公式究竟是近似的还是解析的. 我所见过的课本一般都说它是近似的, 当 1+AF>>1 时近似程度很好. 对比实际仿真结果与这个公式的计算结果, 证明课本的说法完全正确.
至于对 A 稍作修正后就能得到解析解的情况, 如果修正的过程与形式过于复杂, 比如说直接从节点分析法的结果通过复杂的恒等变换得到的, 那么我认为这种修正没有什么价值. 但是如果可以通过某些很简单的方法做出这类修正, 虽然在工程分析当中不必如此, 但是对于了解学习反馈电路的过程还是很有益的事情.

这就象计算 LC 并联谐振频率时, 只要 L 的等效串联损耗电阻r不是大得离谱, 工程上通常都是用 f=1/(LC)^(1/2) 来计算谐振频率的, 而不会采用包含了 r 的严格的谐振频率计算公式.

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Lgz2006| | 2012-11-7 11:24 | 只看该作者
Af=A/(1+AF) 是个是个精确式。但是其中的“A”和“F”定义细节有差异,有近似
1+AF>>1时, 近似1/F式是另一回事儿

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6
mjc4404| | 2012-11-7 11:54 | 只看该作者
Af=A/(1+AF) 是个是个精确式。但是其中的“A”和“F”定义细节有差异,有近似
1+AF>>1时, 近似1/F式是另一回事儿
Lgz2006 发表于 2012-11-7 11:24

请问“A”和“F”定义细节具体是什么样子的呢?

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7
xukun977| | 2012-11-7 12:04 | 只看该作者
新手要仔细体味这句:(假设运放除增益A有限外,其它特性理想),很关键

这个是Black 1937年的Patent(2102761);
1977年有个出名的反因果分析法.

以上两种方法,对于电路设计师(非分析师)来说没什么用,因为它不能提供intuition.但对Spice编程有用

后来的叠加法和渐进法,不但精确(因为其推导不做任何近似),而且简单(程咬金万能的三斧头),更重要的是能提供intuition。

回帖是出于礼貌,对这个话题本身没什么interesting,不再参与讨论。

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8
HWM|  楼主 | 2012-11-7 12:09 | 只看该作者
新手要仔细体味这句:(假设运放除增益A有限外,其它特性理想),很关键

这个是Black 1937年的Patent(2102761);
1977年有个出名的反因果分析法.

以上两种方法,对于电路设计师(非分析师)来说没什么用,因为它不 ...
xukun977 发表于 2012-11-7 12:04

建议学点《数理逻辑》,否则基本是对牛弹琴。

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9
elec921| | 2012-11-7 12:34 | 只看该作者
占位

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10
Lgz2006| | 2012-11-7 13:14 | 只看该作者
6# mjc4404
例如:输入电压Ui和Vi;Vf=Uo*R1/(R1+R2)和Vf≈Uo*R1/(R1+R2)

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11
mjc4404| | 2012-11-7 13:48 | 只看该作者
6# mjc4404  
例如:输入电压Ui和Vi;Vf=Uo*R1/(R1+R2)和Vf≈Uo*R1/(R1+R2)
Lgz2006 发表于 2012-11-7 13:14

多谢回复. 虽然暂时还看不太明白.

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12
HWM|  楼主 | 2012-11-7 13:53 | 只看该作者
建议别考虑具体的东西,按着首贴的逻辑思路走便是。如果一个东西,在其假设前提下推导出矛盾的概念,则必不成立。这就是《逻辑》,没什么奥妙的东西。

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13
Lgz2006| | 2012-11-7 13:55 | 只看该作者
mjc4404,增益A式中的输入电压以及F里的反馈电压一点儿歧义也没有么?

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14
wangmu7206| | 2012-11-7 14:07 | 只看该作者
关注

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HWM|  楼主 | 2012-11-7 14:20 | 只看该作者
若还不明白,上逻辑课:

基本概念:开环增益——断开反馈后所得的增益。

基本假定:深度反馈——开环增益(或与之相关的参数)趋于无穷时闭环增益收敛。

数学推导:由基本假定和目标表达式(A/(1 + AF)),可知由Af(可从电路分析得)唯一确定A和F。

具体模型:在所给出的VFA反相比例放大器的类似分析中,发现A‘含反馈电阻Rf。此与开环增益这个基本概念矛盾。

至此,可得结论——即仅A/(1 + AF)并不适应所有的反馈放大器模型。

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16
odhzss| | 2012-11-7 14:58 | 只看该作者
看看

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17
xiaotaodemeng| | 2012-11-7 15:40 | 只看该作者
本帖最后由 xiaotaodemeng 于 2012-11-7 17:22 编辑

说了半天,大家心里头就是想问:Af=A/(1+AF)怎么来的,这个公式精不精确,A,F的定义精 不精确,对不对?
不慌。
我们 从头来看,我们以前只知道放大系数A,没见过F,但是在遇到反馈问题的时候为了求得更有价值的Af,顺水推舟引出了F。怎么引出的呢?
来看:




记得这幅介绍负反馈的门脸图吧?所有的教科书上没有一点近似的情况下,从这幅图精确解析到了 Af=A/(1+AF)。所以你说公式精确不精确?
顺便这样定义F(如图):从F方块的臀部接受信号Xo,又从其嘴部吐出的信号Xf,除以臀部的Xo,就是F。定义本身也没有任何的模糊。


换句话说,凡是符合上图那样的标准:A方块单向向右吐信号,F方块单向向左吐信号

像小学生一般套用这个公式Af=A/(1+AF),你得到的绝对绝对就是精确解。

但是实际上呢?
实际上 A方块单向向右 普遍能满足 (尤其是运放去演A方块的龙套时),这还不敢说全部;F方块单向向左却 普遍办不到,只能说近似(A方块向右拉屎的力量望其项背时)向左。


所以了,在这种情况下,你套用公式得到的Af百分之百不是精确解,你何必抱怨公式不精确,你其实得怪现实不给力啊


话说回来,现实不给力咱现在不怕,咱自己给力啊:你巧妙一点,把那一点不理想处理的好的话,你得到的结果就可以和精确的解析解匹敌。(怎么处理,证据我就不多说了,详情见“尚在混沌中 怎可窥洞天”一贴

当然,再说了,我们大学学的这种老掉牙的方法也不是精确求解的唯一方法,还不是快捷方法,xukun有一种处理方法 堪称神速,我也不会,嘻嘻。

补充说明:我上面这番话完全是对华成英书本的咬文嚼字之后的反吐再消化,尽量不添油加醋,尽量平易近人。如有理解不对之处,欢迎拍砖啊,呵呵

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18
xiaotaodemeng| | 2012-11-7 15:55 | 只看该作者
本帖最后由 xiaotaodemeng 于 2012-11-7 16:25 编辑

10# Lgz2006 直等,不是约等。你又得搞清楚什么是Vf。欢迎讨论

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19
xiaotaodemeng| | 2012-11-7 15:56 | 只看该作者
13# Lgz2006 没有的

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20
xiaotaodemeng| | 2012-11-7 17:14 | 只看该作者
本帖最后由 xiaotaodemeng 于 2012-11-7 17:16 编辑

1# HWM 已经明白大侠的误解之处了。华成英教授们的方法在拆环的时候,原来的开环增益A很多时候是要变的,在变成大侠所谓的A‘过程中包含Rf之类因子也很常见。怎么做,需要结合实例,细节处理下。道理和Rof=(1+AF)Ro中的Ro不再是原来A方块中的Ro道理一样,一拆环,都要变
说来反而复杂了,其实简单

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