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带您了解运算放大器电路中的正反馈和负反馈 - 运算放大器中的负反馈

最编程 2024-07-07 12:43:26
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负反馈将输出的一部分从输入中减去,使输出与输入保持平衡。这意味着输入的任何变化都会跟随输出的类似变化。

负反馈最简单的例子是运算放大器跟随器。在这种情况下,反相输入连接到输出,同相输入用作信号输入。

带你了解运算放大器电路中的正反馈和负反馈_运算放大器

遵循运算放大器行为的规则,其中运算放大器将尝试在反相和非反相输入之间保持 0V 电压差,我们可以理解输出跟随输入以保持这个 0V 差,因此得名跟随器.

如果该电路的输入为 1V,那么输出也将为 1V,因为输出直接连接到反相输入,因此反相和非反相引脚之间的电压差为 0V。

如果你仔细观察,你会发现所描述的电路的增益正好是 1,因为输入电压和输出电压的比是 1。

出于演示的目的,该电路是使用LM741 运算放大器构建的,该运算放大器由具有三角波输入的 ±12V 电源轨供电。

带你了解运算放大器电路中的正反馈和负反馈_电子设备_02

上图为电路的波形图——黄色波形为输入,蓝色波形为输出。输出是输入的副本,所以我们知道跟随者在工作。注意两个通道上的相同垂直刻度。

带你了解运算放大器电路中的正反馈和负反馈_运算放大器_03

如果我们想要 1 以外的增益怎么办?这可以通过将分压器添加到输出并将反相输入连接到分压器的中间来完成。同相输入像往常一样用作信号输入。

带你了解运算放大器电路中的正反馈和负反馈_电子设备_04

在这种情况下,两个电阻值相等。如果输入信号再次为 1V,则运算放大器将尝试以使反相输入为 1V 的方式改变输出,以便在其输入端保持 0V 差分。

为此,输出必须达到 2V,以便分压器输出(以及反相输入)为 1V。

该电路的增益为 2——它将输入电压乘以 2 倍。

很明显,输出与输入保持平衡——输出对输入的变化做出线性响应,因此该电路用作放大器,这种配置是经典的非反相放大器。

对之前的跟随器电路进行了修改,增加了两个电阻,可以清楚的看到电路的输出是输入电压的两倍。

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上图中显示的示波器波形说明了输出(蓝色波形)的幅度是输入(黄色波形)幅度的两倍。

带你了解运算放大器电路中的正反馈和负反馈_电子设备_06

请注意,由于运算放大器的压摆率限制,输出如何失真。所描述的两种电路的增益都远小于运算放大器本身的开环增益,因此可以说负反馈降低了系统的整体增益以换取稳定性。参考:www.mrchip.cn/newsDetail/329。

负反馈运算放大器应用:

运算放大器 负反馈主要用于放大器,其中输入乘以一个称为增益的因子,并且输出应该是线性的并且随着输入的变化而稳定。