負反饋放大電路設計分析
時間:2022-02-01 11:11:39
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現(xiàn)如今,模擬電路主要是建立在“電子技術”的基礎之上,其主要的優(yōu)勢體現(xiàn)在模擬量反饋、整流穩(wěn)壓電路、功率放大以及信號放大等。在這部分的電路之中,電流和電壓等物理量不僅僅是要進行相應的放大和變換,還得要在放大、變換、信號運算、濾波、采樣的階段之中,要在最大限度之上來進一步的確保其自身的精準性和安全可靠性。鑒于此,本文主要分析負反饋放大電路設計。
1.概述
反饋是一種控制論的基本概念。反饋電路,實質(zhì)上就是將一個放大回路系統(tǒng)電路輸出信號的一部分或者是全部,經(jīng)過某一種電路返回到系統(tǒng)的輸入端和輸入信號來實施對比分析,且對比之后得出的輸入信號,加大或者是降低控制輸出,相應的也會影響到系統(tǒng)功能的階段。反饋電路主要就是由一個反饋電路與放大電路組建而成的閉合電路,那么系統(tǒng)就被稱之為閉環(huán)放大電路或者是反饋放大電路。負反饋放大電路的關鍵組成部分就是自己成運算放大器,其主要是利用減小效益來針對性能來予以改善。眾所周知,在集成運算放大器中,負反饋放大電路對整體性能影響巨大。負反饋放大電路能使放大電路增益下降,但同時將放大電路的性能予以改善。反饋網(wǎng)絡通常都是由于無源元件構建而成,在有的情況之下也會涵蓋有源元件。反饋網(wǎng)絡和基本放大器輸入端之間的銜接點就是比較環(huán)節(jié),反饋信號旁邊的“-”表示的是負反饋。反饋網(wǎng)絡和基本放大器輸出端之間的銜接點則被稱之為取樣環(huán)節(jié)。箭頭表示信號傳輸?shù)姆较?,也針對的是基本放大電路電路域反饋網(wǎng)絡,假使信號是單相傳輸?shù)?,那么基本放大電路和反饋網(wǎng)絡就可以首尾相接,最終形成一個閉環(huán)。從圖1中可以看出反饋網(wǎng)絡主要運用的是采樣網(wǎng)絡和放大電路的輸出回路連接。一般較為常見的采樣網(wǎng)絡主要有串聯(lián)連接和并聯(lián)連接。
2.負反饋四種類型的判斷
負反饋,主要指的就是反饋信號在引回輸入端口值周,那么最終的凈輸入Xd小于Xi。換言之,反饋的信號強度與輸入端的Xi對比之下較弱,這樣一來就可以促使系統(tǒng)更加的安全穩(wěn)定化。負反饋電路可以顯著的提升放大電路的性能。自動控制系統(tǒng)、高低頻放大電路以及自動控制系統(tǒng)一般運用的都是負反饋技術來促使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。將采樣的網(wǎng)絡和反饋網(wǎng)絡相互結合就會得出四類較為常見的負反饋組態(tài),也就是電流串聯(lián)負反饋、電流并聯(lián)負反饋、電壓串聯(lián)負反饋和電壓并聯(lián)負反饋。這四類組態(tài)的連接電路具體見圖2所示。(1)串聯(lián)電壓負反饋:反饋信號與輸入信號分別添加在反相端與同相端(兩、串),也就是串聯(lián)反饋;反饋信號從負載電阻RL的上端引出(上、壓)這也就是電壓反饋。(2)并聯(lián)電壓負反饋:反饋信號與輸入信號一起添加在反相端(一、并),也就是并聯(lián)反饋;反饋信號從負載電阻RL的上端引出(上、壓),也即是我們所說的電壓反饋。(3)串聯(lián)電流負反饋:反饋信號與輸入信號分別添加在反同相與反相的兩端(兩、串),這實質(zhì)上就是串聯(lián)反饋;反饋信號則是從負載電阻RL的下端引出來(下、流),這也就是電流反饋。(4)并聯(lián)電流負反饋:反饋信號與輸入信號一起添加在反相端(一、并),這也就是并聯(lián)反饋;反饋信號從負載電阻RL的下端引出(下、流),實質(zhì)上就是電流反饋。
3.負反饋放大電路設計分析
3.1開環(huán)電路設計。負反饋放大電路之所以會產(chǎn)生激振蕩,主要是因為反饋電路自身所寫到的電阻性,那么一個多極點的放大電路,就會在其中某一個頻率之上發(fā)生附加相移動到了180°的時候,那么輸入、輸出就會從中頻區(qū)時的同相就會轉化成為反相。在中頻區(qū)來引入負反饋,那么頻率就會轉變成為正反饋,在強度充分的情況之下,就會發(fā)生自激震蕩的現(xiàn)象。因此,設計出來的開環(huán)電路就會有三個極點的出現(xiàn),設置開環(huán)基本放大電路的所傳輸?shù)暮瘮?shù)是:利用電壓跟隨器(由一個運防組成)和RC低通濾波電路共同組建而成的一個增益值是1的有源低通濾波電路,利用截止頻率不一的三級電路,再加一級倍數(shù)的104同樣比例的運算電路來實施相互串接,從而就可以將三個極點的開環(huán)基本放大電路構建出來,那么設計出來的電路與電路參數(shù)具體如圖3所示。3.2仿真設計。負反饋能非常有效地改善放大器的性能,在電子電路中有著廣泛的應用。為了更深入的研究引入負反饋后對放大電路性能的影響,利用Multisim混合電路仿真平臺創(chuàng)建仿真電路,并分別采用瞬態(tài)分析、交流小信號分析、參數(shù)掃描等仿真方式對兩級阻容耦合放大電路中引入電壓串聯(lián)負反饋前后的電路的特性進行了仿真分析。(1)建立電路原理圖將Multisim啟動,并且從元件庫之中將元件放入到相應的工作區(qū)域之中,具體可以參考圖3之中電路布局的方式來進行放置,那么其中所有元件則是運用導線將其銜接在一起,并設置具體的元件參數(shù)和模型,所以元件均運用virtual元件。因為各個級別通濾波電路結構相同,就可以預先的繪制出來一個濾波電路,再實施復制粘貼,并統(tǒng)一修改參數(shù),這樣一來就將最終電路構建出來。(2)負反饋穩(wěn)定性動態(tài)仿真針對工作區(qū)域來進行分析,其之中的開環(huán)放大電路所銜接的反饋電阻,取Rf=60.72kΩ,且將輸入與輸出的信號統(tǒng)一的接入到虛擬示波器之中來實施仿真。隨即選擇輸入50Hz的信號頻率,并調(diào)節(jié)示波器并時刻觀察輸入輸出的波形。
總之,引入負反饋的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在加大或者降低輸入與輸出電阻、控制干擾和噪聲、降低非線性失真、展寬通頻帶、可穩(wěn)定放大倍數(shù)等,對于反饋電路的分析研究與技術方面的突破會促使該產(chǎn)業(yè)得到迅猛的發(fā)展,在我們的日常生活之中也體現(xiàn)的淋漓盡致。由此可見,本文的研究也就顯得十分的有意義。
作者:黃觀 單位:南京師范大學南瑞電氣與自動化學院
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