运算放大器知识第二集-负反馈常用的四种拓扑结构终极分析

1万 · 2013-5-11 19:21

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-5-27 23:54 编辑

已经整理成**，PDF文档在49楼下载。

运放的经典应用有负反馈和比较器.先说一下比较器.

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如图所示,作为比较器,实际上就是比较OP_P（Vin+）和OP_N(Vin-)的大小，这里利用了运放的开环特性，理想状态下是不考虑运放电源Vs的，这种情况下，输出OP_P(Vout)应该存在两种情况，正无穷大和负无穷大，而实际应用中是必须考虑Vs的，那么，这种无穷大的输出就不可能存在了，因为OP_O(Vout)有个限定范围。
Vs-≤OP_O(Vout)≤Vs+.这样以来,如果OP_P与OP_N不相等，那么OP_O在开环情况下就只能输出Vs-与Vs+了，这就是比较器。

作为负反馈的经典应用有四种拓扑结构:并联电压反馈，串联电压反馈，并联电流反馈，串联电流反馈。
而进行根本性的挖掘会发现,其实只有一种,都是电压反馈.下面我将给大家详细讲解说明,懂的不用看了,没听懂老师讲的,没看懂课本的,可以继续往下看.

1万 · 2013-5-11 20:37

怎么没有人看啊?有需要看的,我继续更新啊.

1万 · 2013-5-11 20:41

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-5-11 21:14 编辑

大家看图,学过的都知道:Vout = -(Rf / Rin) * Vin
这实际上有个很有趣的现象,就是虚短虚断的概念.这里不赘述.我要讲的更简单.

没人看,我也继续更新.

实际上,我们主要考虑这么一个事实,通过负反馈,系统要达到一个平衡,就是使得Vin+==Vin=
只要记住这一点就基本上距离掌握负反馈的精华很近了.听我慢慢道来.
上面这个图属于四种基本拓扑结构的并联电压型反馈放大电路.
说到并联,无非就是,Vin-和Vout相对地（Vin+）是并联的形式，另外有这么一个事实，实际上Vin与Vout是可以看做两个独立的电压源。这样一来，电路图就等效为：

由于电流实际上不从等效的地流出,或者说那只是一个零点电势.所以实际上电流只沿着等效图的横向流动,又因为Vin与Vout相对等效零点电势方向相反，所以有Vin:RIN=-Vout:RF
因为Vout是跟随Vin的变化，而使得等效零电势的RIN与RF中间虚拟接地的那个点电势为零，这么一来就要跟随Vin的变化而变化了。也就有了

Vout = -(Rf / Rin) * Vin这个概念.

1万 · 2013-5-11 21:19

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-5-11 21:35 编辑

接下来我将讲解我比较喜欢的串联电压负反馈拓扑结构的认识.

这是我认为最为经典的串联电压负反馈运放的拓扑结构.
其中有以下关系

Vout =((R2 / R1) + 1) * Vin

由于虚短虚断的概念我们可以认为:Vin+与Vin-之间有着无穷大的电阻连接，另外Vout的存在只有一个目的，就是为了达到Vin+==Vin-,另外符合上述公式的平衡。
我们可以把上述放大电路等效为:

该图Vin控制着输出Vout，使得输出保证该电路平衡，即符合伏安特性。Vin=Vout*R1/(R1+R2)
现在我来定性的说一下负反馈平衡的本质.每当输出要增大的时候都可以通过该分压电路把变化信息传递给Vin-,使得Vin+与Vin-始终接近无穷小。这也是负反馈的本质，就是不管电路参数如何变动都可以通过Vin-把输出Vout的一部分送给输入，使得(Vin+)-(Vin-)始终向0靠近。如果难以理解就看成上面的等效电路就行了，Vout跟随Vin变化，以保证串联电阻的伏安特性。另外要明确，Vin只相当于电压参考点，实际上不给电路提供任何电流，电流始终有受控的Vout提供。

只看该作者 · 2013-5-11 22:28

这都是负反馈的资料，分析的挺好的

1万 · 2013-5-11 23:10

Redstar2012 发表于 2013-5-11 22:28
这都是负反馈的资料，分析的挺好的

嗯,谢谢支持.

1万 · 2013-5-11 23:11

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-5-11 23:13 编辑

关于电流反馈的,将会继续跟进介绍,然后到最后来个大总结,将所有的合并为一.这两天忙,十四号还有出远门去面试,可能更新慢,希望支持我的朋友给我几天时间.知识在大脑里,要总结成文字需要一些时间

只看该作者 · 2013-5-12 13:00

顶起来帖子加精必须的

只看该作者 · 2013-5-12 13:04

运放的运用本质上就是两种情况工作在线性区和非线性区在线性区需短需断是核心在非线性区只有需断

只看该作者 · 2013-5-12 13:06

工作在线性区必须是线性区如何分析负反馈是一个核心问题工作在非线性区一般将运放用作比较器主要考虑正反馈实质就是正负反馈的应用呵呵不知道补充的对不对楼主帮忙看看

3万 · 2013-5-12 14:14

在看，支持楼主继续更新

1万 · 2013-5-12 17:15

楼主继续补充顶一个运放的用途很广希望你能够将这一块讲的透彻一点

1万 · 2013-5-12 17:15

版主建议将这个帖子加精很不错的讲解

1万 · 2013-5-12 18:16

cjhk 发表于 2013-5-12 13:06
工作在线性区必须是线性区如何分析负反馈是一个核心问题工作在非线性区一般将运放用作比较 ...

对的，判断是否在线性区有两点：最大放大输出在电源的供电范围内，另外交流信号的增益乘积（频率*放大系数）小于器件的增益带宽
举个例子：如过运放的增益带宽积为10M。如果我们设置负反馈——将增益设定在10。那么，能将输入信号都放大10倍的最高频率应该是10M/10=1M，也就是说，最高放大的频率是1M，如果频率再高，输出信号放大倍数将《10。（带宽增益为一常数）。

1万 · 2013-5-12 18:18

hawksabre 发表于 2013-5-12 17:15
楼主继续补充顶一个运放的用途很广希望你能够将这一块讲的透彻一点 ...

嗯，谢谢，支持，只要有朋友需要这方面的支持，我将把我会的全部通俗易懂的讲给大家，保证听懂，并有所收获。

1万 · 2013-5-12 18:18

dirtwillfly 发表于 2013-5-12 14:14
在看，支持楼主继续更新

嗯，谢谢，支持，只要有朋友需要这方面的支持，我将把我会的全部通俗易懂的讲给大家，保证听懂，并有所收获。

1万 · 2013-5-12 18:22

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-5-12 18:39 编辑

接下来更新电流串联负反馈放大电路。
专家们说：电流反馈是一种电流取样，这时反馈信号是输出电流的一部分或全部，即反馈信号与输出电流成正比

这种说法对我理解能力差的人是很难以接受的，我指的是前半句。

1万 · 2013-5-12 18:47

本帖最后由 gaoyang9992006 于 2013-5-12 20:25 编辑

看上面的电路，以及示波器图，你会发现，Vin+与Vin-是一致的。

看上图，这个被称为电流串联负反馈，我们来看，这实际上是把负载RL作为输出Vout负载的一部分，另外把Vout的一部分通过分压的形式反馈给了Vin-.大家仔细看，是不是跟
串联电压负反馈运放的拓扑结构.非常的像、？？
另外这里实际上说是横流通过RL，但是也是通过电压反馈实现的，书上说的所谓反馈的是电流简直是乌**之谈。:lol，因为这里把它理解为电压更科学，因为这里保证了固定电阻R3上电压始终与Vin+相等，也就是Vin+==Vin-
从而保证了Vin-==Vr3.且Irl=Ir3=Vr3/R3.由固定电阻R3上的电压始终与输入Vin+相等实现了RL负载的横流输出。传说中的恒流源也不过是通过恒压实现的，无论RL如何的变化

，始终R3是固定的，R3上的电压是固定的，那么R3上的电流是固定的，串联的RL上电流也自然是固定的。另外必须的记住Vin+==Vin-.且两个输入点始终对地之间相当于地有无穷大的电阻存在。
大家知道恒流电源用运放怎么构建了吧？如果R3是个电位器（可变电阻），且Vin+的输入可知。那么就可以通过调节R3进行电流的大小控制。