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正面反馈

第八章-运算放大器

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正如我们所看到的,负面的反馈这是一个非常有用的原则吗运算放大器.它使我们能够创建所有这些实际的电路,能够精确地设置增益,速率,和其他重要的参数,只需电阻值的一些变化。负反馈使所有这些电路稳定和自我校正。

负反馈的基本原理是输出倾向于在创造均衡条件(平衡)的方向上驱动。在没有反馈的OP-AMP电路中,没有校正机构,输出电压将在输入之间施加的最微小的差分电压饱和。结果是一个比较器

对于负反馈(向反相输入向反相输入反馈的输出电压“向反相输入),电路趋于防止自动驱动输出到完全饱和度。相反,输出电压仅在需要平衡两个输入的电压时高或低于所需的电压:

如果输出直接反馈到反相( - )输入或耦合通过一组组件,则效果是相同的:运算放大器的极高差分电压增益将“驯服”,电路将根据到反馈“循环”连接输出到反相输入的指示。

正面反馈如何在OP-AMP中工作?

另一种反馈,即积极的反馈,在运放电路中也有应用。与负反馈不同,负反馈将输出电压“反馈”到反相(-)输入,而正反馈将输出电压以某种方式路由回非反相(+)输入。在最简单的形式中,我们可以将一根直线导线从输出端连接到非反相输入端,看看会发生什么:

反相输入保持与反馈回路断开,并且可以自由地接收外部电压。让我们看看如果我们接地反相输入会发生什么:

当反相输入接地(保持在零伏)时,输出电压将由非反相输入电压的大小和极性决定。如果这个电压恰好是正的,运放将驱动它的输出也为正,将这个正电压反馈到非反相输入,这将导致完全的正输出饱和。另一方面,如果非反相输入上的电压恰好开始是负的,运放的输出将驱动在负的方向,反馈到非反相输入和导致完全负饱和。

我们在这里有什么作为其输出的电路双稳态:两种状态中的一种(正饱和或负饱和)。一旦它达到了其中一个饱和状态,它就会保持在那个状态,不变。使它转换状态所必需的是施加在反相(-)输入上的电压,其极性相同,但幅度稍大。例如,如果我们的电路在+12伏的输出电压下是饱和的,那么它将在至少+12伏的反相输入处取一个输入电压来改变输出。当它改变时,它会完全饱和为负。

积极反馈如何有用?

具有正反馈的运算放大器往往会保持其在其上已经存在的任何输出状态。它在两个状态中的一个,饱和或饱和阴性中的一个。从技术上讲,这被称为磁滞

滞后可以是具有比较器电路的有用特性。正如我们之前看到的那样,比较器可用于生产一个方波从任何类型的斜坡波形(正弦波,三角波,锯齿波等)输入。如果收入交流波形是无噪声的(即,一个“纯”波形),一个简单的比较器将工作良好。

然而,如果波形中存在任何异常,如谐波或“尖峰”,导致电压在一个周期内显著上升和下降,比较器的输出可能会意外切换状态:

任何时候通过参考电压电平有一个过渡,不管这个过渡有多小,比较器的输出都会切换状态,产生一个带有“小故障”的方波。

如果我们在比较器电路中添加一点正反馈,我们将在输出中引入滞后。这种滞后将导致输出保持在其当前状态,除非交流输入电压经历a主要级的变化。

该反馈电阻为比较器电路的频率是一种对比较电路的双引用。施加到非单词(+)输入的电压作为参考,其根据OP-AMP的输出电压的值与输入交流电压进行比较。当OP-AMP输出饱和时,非变速器输入的参考电压将比以前更积极。相反,当OP-AMP输出饱和时,非变速器输入的参考电压比以前更负。结果在图表上更易于理解:

当OP-AMP输出饱和时,上部参考电压有效,除非AC输入升高,否则输出不会降至负饱和度水平以上上参考水平。相反,当OP-AMP输出饱和时,较低的参考电压有效,除非AC输入滴剂,否则输出不会上升到正饱和度水平下面较低的参考水平。结果是再次进行干净的方波输出,尽管AC输入信号中的失真大量失真。为了使比较器使比较器从一个状态切换到另一个状态,它必须至少与上部和下参考电压电平之间的差异一样大(高),并且在右侧时间点跨越这些水平。

正反馈在运放电路中的另一个应用是在振荡器电路的构建中。一个振荡器是一种产生交流或至少是脉冲输出电压的器件。从技术上讲,它被称为觉得设备:没有稳定的输出状态(无均衡)。振荡器是非常有用的设备,它们很容易用OP-AMP和一些外部组件进行。

当输出为正饱和时,V裁判将是正面的,电容器将以正方向充电。当V.斜坡超过V.裁判通过最微小的差额,输出将饱和负极,电容器将在相反的方向(极性)充电。振荡发生是因为正反馈是瞬时的,而负反馈是延迟的(通过anRC时间常数).这个振荡器的频率可以通过改变任何元件的大小来调整。

点评:

  • 负面反馈创造了一个条件平衡(平衡)。积极的反馈创造了一个条件磁滞(在两个极端状态之一中“锁存”的趋势)。
  • 一个振荡器是一种产生交替或脉冲输出电压的装置。

相关工作表: