運算放大器的負反饋系統(tǒng)及其效果

負反饋系統(tǒng)
運算放大器是具有高電壓增益的放大器，但幾乎不是運算放大器單體進行放大。

原因是開環(huán)增益存在偏差，或帶寬較窄，難以控制放大率。

因此，一般構(gòu)成負反饋電路后使用。

下圖表示負反饋系統(tǒng)的模型。

構(gòu)成負反饋電路可舉出以下幾個優(yōu)點。

[構(gòu)成負反饋電路的優(yōu)點]

1. 放大電路的增益固定的領(lǐng)域（帶寬）可得到擴展
2. 由于構(gòu)成了負反饋電路，使運算放大器的開環(huán)增益的偏差影響變小
3. 可抑制失真

1.放大電路的增益固定的領(lǐng)域（帶寬）可得到擴展

首先求出該模型的輸入與輸出的關(guān)系，即傳遞函數(shù)。

AO ： 運算放大器開環(huán)增益
β ： 反饋率、
1+βA(s) ： 反饋量
環(huán)路增益 ： βA(s)

另外如下式所示，運算放大器具有1階滯后傳遞函數(shù)。

上圖的頻率特性用上式關(guān)系進行了解釋。

可以發(fā)現(xiàn)，由于采用了負反饋，增益變小，變?yōu)榉答伭康?1/(1+βAO)，帶寬從ωO擴大到了 ωO(1+βAO)。

2.由于構(gòu)成了負反饋電路，使運算放大器的開環(huán)增益的偏差影響變小

在輸入與輸出的傳遞函數(shù)公式中，假設(shè)運算放大器的開環(huán)增益足夠大，即AO>>1，則低頻的負反饋電路的增益可近似于1/β。

即運算放大器的開環(huán)增益較大時，反饋電路的增益與運算放大器的增益無關(guān)，僅由反饋率決定。

同樣，反相放大器等的放大電路的低頻放大率僅由外置電阻決定。

另外，運算放大器的開環(huán)增益足夠大即AO>>1 時，即便因溫度特性或制造偏差而使運算放大器的開環(huán)增益多少發(fā)生變動，所受的影響也比較小。

3.可抑制失真

下圖表示含有誤差要素的反饋電路。

此處將運算放大器中發(fā)生的誤差要素表示為VD。

含有失真、誤差電壓、噪音等要素。

下式表示含有失真的傳遞函數(shù)。

如公式所示，增益A(s)越大 VD項越小，這樣可抑制誤差。

相反，構(gòu)成負反饋電路可舉出以下幾個缺點。

[構(gòu)成負反饋電路的缺點]

與開環(huán)增益相比，電路的放大率降低。

反饋使電路變得易振蕩。

文章來源：羅姆半導體

審核編輯：湯梓紅