負(fù)反饋的非理想因素分析

2．分析方法

上一小節(jié)，我們學(xué)習(xí)研究了負(fù)反饋的基本概念、反饋類型、四種負(fù)反饋組態(tài)以及負(fù)反饋特性，這些知識(shí)內(nèi)容都是基于負(fù)反饋理想模型前提下得到的。下面，我們先看看實(shí)際負(fù)反饋電路分析過程中會(huì)碰到的哪些非理想因素，然后，詳細(xì)介紹幾種負(fù)反饋分析方法。

2.1. 負(fù)反饋的非理想因素

第一種非理想因素是反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)。圖3四種負(fù)反饋組態(tài)中，反饋網(wǎng)絡(luò) F ( s )是理想受控源，沒有考慮其輸入/輸出阻抗對(duì)主放大器 A ( s )的輸出/輸入端口的負(fù)載效應(yīng)。以圖3(a)串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)為例，考慮反饋網(wǎng)絡(luò) F ( s )的輸入/輸出阻抗，我們來分析一下反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)會(huì)給閉環(huán)特性帶來哪些影響。

圖9 考慮反饋網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)

如圖9所示是考慮反饋網(wǎng)絡(luò) F ( s )的輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)，主放大器 A ( s )為電壓增益A v ，輸入阻抗為z i ，輸出阻抗為z o ，反饋網(wǎng)絡(luò) F ( s )為電壓增益A vf ，輸入阻抗為z if ，輸出阻抗為z of ，在輸入端加激勵(lì)電壓源v in ，求輸出電壓響應(yīng)v out ，計(jì)算可得閉環(huán)電壓增益A vcl ,

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其中，Avl定義為有負(fù)載效應(yīng)條件下的主放大器增益，簡(jiǎn)稱有載主放大器增益。

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閉環(huán)輸入阻抗z icl ，

(18)

圖10 考慮反饋網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)的閉環(huán)輸出阻抗電路

如圖10所示是考慮反饋網(wǎng)絡(luò) F ( s )的輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)的閉環(huán)輸出阻抗電路，將圖9中輸入獨(dú)立電壓源vin置零，在輸出端加電壓激勵(lì)源v x ，求電流響應(yīng)i x ，計(jì)算可得閉環(huán)輸出阻抗z ocl ，

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圖11 考慮反饋網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)的環(huán)路增益電路

如圖11所示是考慮反饋網(wǎng)絡(luò) F ( s )的輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)的環(huán)路增益電路，將圖9中輸入獨(dú)立電壓源vin置零，反饋網(wǎng)絡(luò)中電壓控制的電壓源Avfvout的控制電壓vout斷開，將控制電壓vout替換為電壓激勵(lì)源v t ，求反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入控制電壓響應(yīng)v out ，計(jì)算可得環(huán)路增益 LG ，

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考慮反饋網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出阻抗的串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)的等效電路圖如圖12(a)所示，A l ( s )為有載主放大器，F l ( s )為去除輸入/輸出阻抗的理想反饋網(wǎng)絡(luò)。原先反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出阻抗zof并入有載主放大器的輸入端形成分壓系數(shù)zi / (zi + z of )；原先反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗zif并入有載主放大器的輸出端形成分壓系數(shù)zif / (zo + z if )。進(jìn)一步簡(jiǎn)化可以得到圖12(b)簡(jiǎn)化電路，有載主放大器的輸入阻抗為zi + z of ，輸出阻抗為zo // z if ，電壓增益為Avl = (zi / (zi + z of )) Av (zif / (zo + z if ))。

圖12 有負(fù)載效應(yīng)串聯(lián)-并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)電路圖 (a) 等效電路圖 (b) 簡(jiǎn)化電路圖

第二種非理想因素是傳遞函數(shù)的非單向性。之前所有分析都假設(shè)主放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)是單向傳輸?shù)模磫蜗蛐?，只有輸入到輸出傳遞函數(shù)而沒有考慮輸出到輸入傳遞函數(shù)。然而，實(shí)際電路大部分情況下都存在反向傳遞函數(shù)，這樣前述四種負(fù)反饋組態(tài)分析方法就存在問題。

第三種非理想因素是多個(gè)反饋環(huán)路和多種反饋機(jī)制并存。四種基本負(fù)反饋組態(tài)的采樣和反饋信號(hào)都是單一電壓或者電流，如果采樣信號(hào)同時(shí)存在電壓和電流形式，或者反饋信號(hào)同時(shí)存在電壓和電流形式，這樣的負(fù)反饋就不滿足上述四種反饋組態(tài)形式，也就無法通過四種負(fù)反饋組態(tài)分析方法來處理。

如果負(fù)反饋中存在第一種和第二種非理想因素，我們可以通過2.1小節(jié)二端口網(wǎng)絡(luò)拆環(huán)分析方法來解決。