负反馈放大电路是一种在电子电路设计中广泛应用的技术,它通过将输出信号的一部分以相反的相位反馈到输入端,从而实现对放大电路性能的改善。负反馈放大电路具有稳定性好、增益可调、线性度高、失真小等优点。
一、电压并联负反馈
- 基本概念
电压并联负反馈是指将放大电路的输出电压的一部分通过一个并联连接的电阻反馈到输入端。这种反馈方式可以有效地减小电路的增益,提高电路的稳定性和线性度。
- 电路结构
电压并联负反馈放大电路的基本结构如图1所示。其中,Vin为输入电压,Vout为输出电压,Rf为反馈电阻,Ri为输入电阻,A为放大电路的放大倍数。
图1 电压并联负反馈放大电路
在电压并联负反馈放大电路中,输出电压Vout通过反馈电阻Rf产生一个反馈电压Vf,Vf与输入电压Vin并联。根据基尔霍夫电压定律,我们可以得到:
Vin = Vf * (1 + A)
将Vf = Vout / Rf代入上式,得到:
Vin = (Vout / Rf) * (1 + A)
- 性能特点
电压并联负反馈放大电路具有以下性能特点:
(1)增益降低:由于反馈电压的存在,电路的增益降低,即:
Av = A / (1 + A * β)
其中,β = Rf / Ri,称为反馈系数。
(2)稳定性提高:负反馈可以减小电路的增益,从而降低电路的非线性失真,提高电路的稳定性。
(3)线性度提高:负反馈可以减小电路的非线性失真,提高电路的线性度。
(4)带宽变化:负反馈可以扩展电路的带宽,但也可能引起带宽的压缩。
二、电压串联负反馈
- 基本概念
电压串联负反馈是指将放大电路的输出电压的一部分通过一个串联连接的电阻反馈到输入端。这种反馈方式同样可以有效地减小电路的增益,提高电路的稳定性和线性度。
- 电路结构
电压串联负反馈放大电路的基本结构如图2所示。其中,Vin为输入电压,Vout为输出电压,Rf为反馈电阻,Ri为输入电阻,A为放大电路的放大倍数。
图2 电压串联负反馈放大电路
- 工作原理
在电压串联负反馈放大电路中,输出电压Vout通过反馈电阻Rf产生一个反馈电压Vf,Vf与输入电压Vin串联。根据基尔霍夫电压定律,我们可以得到:
Vin = Vf + Vout
将Vf = Vout / Rf代入上式,得到:
Vin = Vout * (1 / Rf + 1)
- 性能特点
电压串联负反馈放大电路具有以下性能特点:
(1)增益降低:与电压并联负反馈类似,电压串联负反馈也可以减小电路的增益。
(2)稳定性提高:负反馈可以提高电路的稳定性。
(3)线性度提高:负反馈可以提高电路的线性度。
(4)带宽变化:电压串联负反馈对电路带宽的影响与电压并联负反馈不同,可能导致带宽的压缩或扩展。
三、电流并联负反馈
- 基本概念
电流并联负反馈是指将放大电路的输出电流的一部分通过一个并联连接的电阻反馈到输入端。这种反馈方式可以有效地减小电路的输入电阻,提高电路的稳定性和线性度。
- 电路结构
电流并联负反馈放大电路的基本结构如图3所示。其中,Iin为输入电流,Iout为输出电流,Rf为反馈电阻,Ri为输入电阻,A为放大电路的放大倍数。
- 工作原理
在电流并联负反馈放大电路中,输出电流Iout通过反馈电阻Rf产生一个反馈电压Vf,Vf与输入电压Vin并联。根据基尔霍夫电流定律,我们可以得到:
Iin = Iout - Iout * (Ri / (Ri + Rf))
- 性能特点
电流并联负反馈放大电路具有以下性能特点:
(1)输入电阻减小:由于反馈电流的存在,电路的输入电阻减小。
(2)稳定性提高:负反馈可以提高电路的稳定性。
(3)线性度提高:负反馈可以提高电路的线性度。
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