行業(yè)動(dòng)態(tài)
應(yīng)該如何描述和稱呼某些類型的反饋，這個(gè)問(wèn)題一直困擾著我。這不僅僅是一種無(wú)聊的空想。我知道至少有一次公開的“戰(zhàn)火”，引發(fā)的原因我認(rèn)為就是從這些反饋特征中引出了錯(cuò)誤的推論。
那么，反饋到底是什么？一種回答是它指的是一種過(guò)程，即檢測(cè)想要影響的某種信號(hào)，并將其一部分反饋到電路中前面的某個(gè)點(diǎn)，從而可以施加某種控制。圖1示出了兩種信號(hào)路線的四種經(jīng)典電路：放大器的反饋和激勵(lì)。我們說(shuō)反饋源要么是并聯(lián)導(dǎo)出（負(fù)載兩端的電壓），要么是串聯(lián)導(dǎo)出（通過(guò)負(fù)載的電流，表現(xiàn)為與負(fù)載串聯(lián)的阻抗兩端的電壓）。
我們還談到串聯(lián)和并聯(lián)反饋，其中的信號(hào)與激勵(lì)信號(hào)串聯(lián)或并聯(lián)。在“并聯(lián)”情況下，兩個(gè)信號(hào)在反相輸入端會(huì)合，非反相輸入端接地。在“串聯(lián)”情況下，激勵(lì)施加到非反相輸入端并反饋到反相輸入端。請(qǐng)注意我繪制和指定激勵(lì)信號(hào)源Sp 和Sm的方式有些模糊，我是故意這么做的，因?yàn)樗鼈儽緛?lái)都是不理想的。我的意思是，它們可以被認(rèn)為是與阻抗串聯(lián)的理想電壓源，或與阻抗并聯(lián)的理想電流源。
我們要看的第一種情況是串聯(lián)應(yīng)用（與導(dǎo)出類型無(wú)關(guān)）。源Sp具有非零輸出，而Sm是零輸出。因此，Sm只是一個(gè)通過(guò)其固有阻抗Zm的到地的連接。放大器輸出通過(guò)Rf-Rg-Zm網(wǎng)絡(luò)發(fā)送電流。真實(shí)的運(yùn)算放大器，比如老牌的TL072，可以接受輸入電流幾乎為零的情況。與所有運(yùn)算放大器一樣，其輸入級(jí)的信號(hào)輸出是最終控制其輸出電壓的電流。在這種情況下，電流來(lái)自運(yùn)算放大器本身，并受兩個(gè)（激勵(lì)和反饋）輸入電壓之間的壓差控制。傳統(tǒng)上，這顯然是電壓反饋，一個(gè)電壓信號(hào)被反饋到反相輸入端，并在那里進(jìn)行控制。在這個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)入放大器的電流可以忽略不計(jì)。
現(xiàn)在來(lái)看并聯(lián)反饋。讓我們翻轉(zhuǎn)信號(hào)源，即Sm現(xiàn)在具有非零輸出，而Sp被歸零?；叵胍幌拢⒙?lián)應(yīng)用是被稱為電流反饋的?，F(xiàn)在我問(wèn)你：只要改變信號(hào)源的幅度，我們就能改變電路中的反饋類型嗎？假設(shè)兩個(gè)信號(hào)源都有非零輸出，那么我們還有電壓和電流反饋嗎？假設(shè)兩個(gè)都是零，我們還有沒(méi)有反饋？（當(dāng)然如果運(yùn)算放大器的輸出穩(wěn)定在0V左右會(huì)有力地反擊這個(gè)結(jié)論?。?/span>
這是電流反饋嗎？
我們繼續(xù)。這個(gè)電流反饋（？）將放大器輸入（流入的電流可以忽略，對(duì)嗎？）旁路，并在信號(hào)源Sm終止。如果網(wǎng)絡(luò)與Sm阻抗的比值很大，那么它產(chǎn)生的任何影響都可以忽略不計(jì)。這還是電流反饋嗎？我認(rèn)為不是。相反，它是電壓反饋，其運(yùn)算放大器輸入電壓現(xiàn)在處于零電平和接近零電平的狀態(tài)，但只要Sm的電平接近 Sp的電平，它們的壓差基本保持一致（這對(duì)該運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)很重要）。
如果這還不夠說(shuō)服力，那么可以將Rf、Rg和Sm的阻抗加倍。我們剛剛將流過(guò)這些器件的電流減半。因此，設(shè)想的電流反饋也必須減半。然而電路的輸出還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的變化。因此，它不會(huì)受電流反饋的影響。
那么，電流反饋確實(shí)發(fā)生過(guò)嗎？當(dāng)然。我們用一個(gè)不同的運(yùn)算放大器代替TL082，其輸入級(jí)的（信號(hào)電流）輸出通過(guò)其反相輸入、來(lái)自運(yùn)算放大器外部的某一點(diǎn)。對(duì)于信號(hào)的反饋部分，該點(diǎn)是運(yùn)算放大器的輸出。幾乎將一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器連接到該輸入端的任何器件都符合要求（SSM2019是一種選擇，業(yè)內(nèi)稱之為CFA的電流反饋放大器是另一種選擇）。幾乎所有進(jìn)入發(fā)射器的器件都會(huì)在運(yùn)算放大器內(nèi)部的某一點(diǎn)退出其關(guān)聯(lián)的集電器，構(gòu)成該輸入級(jí)的輸出并決定放大器的輸出。采用并聯(lián)應(yīng)用配置，放大器仍然通過(guò)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)電流，并在源Sm終止（多數(shù) 情況下）。但是這一次，電流的一小部分被“剝?nèi)ァ辈⒎答伒竭\(yùn)算放大器的反相輸入端，從而對(duì)器件的輸出施加所需的控制。當(dāng)然，這是電流反饋，因?yàn)樗喜⒙?lián)應(yīng)用的一貫要求。
最后，回到串聯(lián)應(yīng)用的情況，運(yùn)算放大器的工作當(dāng)然還是不變。實(shí)際上，輸入級(jí)輸出的信號(hào)電流仍然來(lái)自放大器外部 ——僅來(lái)自運(yùn)算放大器的輸出。為了看得更清楚，將反相輸入端看到的電路替換為戴維南等效電路：通過(guò)一個(gè)阻值為Rf? Rg / (Rg + Rf)的電阻饋入電壓Vout ? Rg / (Rg + Rf) 的信號(hào)源。我認(rèn)為這仍然是電流反饋 ——放大器輸入級(jí)的輸出電流來(lái)源于運(yùn)算放大器通過(guò)單個(gè)電阻的衰減輸出。
您可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，SSM2019/CFA型放大器對(duì)差分輸入電壓仍然很敏感，因此仍然是電壓反饋器件（唯一不可能的方式是，如果其低反相輸入阻抗為零，在這種情況下不會(huì)出現(xiàn)輸入電壓差）。但是如果我們同意這個(gè)論點(diǎn)，那么我們也必須承認(rèn)TL082的輸入端之間有一個(gè)非常大但仍然有限的阻抗。這意味著在這些輸入之間會(huì)產(chǎn)生電流，因此TL082是電流反饋器件！
這種推理是站不住腳的。相反，我建議按照反饋類型對(duì)電路進(jìn)行分類的方法，是對(duì)來(lái)自放大器輸入級(jí)的電流源進(jìn)行分析。如果電流源是在運(yùn)算放大器內(nèi)，則實(shí)際上沒(méi)有電流從輸出端反饋回來(lái)，運(yùn)算放大器和電路必然以電壓反饋工作。如果電流源來(lái)自運(yùn)算放大器外部的反相輸入端，我們就認(rèn)為這是電流反饋。
由于以上提到的種種原因，我們應(yīng)糾正“串聯(lián)應(yīng)用始終是電壓反饋，并聯(lián)應(yīng)用始終是電流反饋”這樣的觀點(diǎn)。是電壓反饋還是電流反饋，取決于電路的放大器，而不是其電路拓?fù)洹?/span>
那么，反饋到底是什么？一種回答是它指的是一種過(guò)程，即檢測(cè)想要影響的某種信號(hào)，并將其一部分反饋到電路中前面的某個(gè)點(diǎn)，從而可以施加某種控制。圖1示出了兩種信號(hào)路線的四種經(jīng)典電路：放大器的反饋和激勵(lì)。我們說(shuō)反饋源要么是并聯(lián)導(dǎo)出（負(fù)載兩端的電壓），要么是串聯(lián)導(dǎo)出（通過(guò)負(fù)載的電流，表現(xiàn)為與負(fù)載串聯(lián)的阻抗兩端的電壓）。
我們還談到串聯(lián)和并聯(lián)反饋，其中的信號(hào)與激勵(lì)信號(hào)串聯(lián)或并聯(lián)。在“并聯(lián)”情況下，兩個(gè)信號(hào)在反相輸入端會(huì)合，非反相輸入端接地。在“串聯(lián)”情況下，激勵(lì)施加到非反相輸入端并反饋到反相輸入端。請(qǐng)注意我繪制和指定激勵(lì)信號(hào)源Sp 和Sm的方式有些模糊，我是故意這么做的，因?yàn)樗鼈儽緛?lái)都是不理想的。我的意思是，它們可以被認(rèn)為是與阻抗串聯(lián)的理想電壓源，或與阻抗并聯(lián)的理想電流源。
我們要看的第一種情況是串聯(lián)應(yīng)用（與導(dǎo)出類型無(wú)關(guān)）。源Sp具有非零輸出，而Sm是零輸出。因此，Sm只是一個(gè)通過(guò)其固有阻抗Zm的到地的連接。放大器輸出通過(guò)Rf-Rg-Zm網(wǎng)絡(luò)發(fā)送電流。真實(shí)的運(yùn)算放大器，比如老牌的TL072，可以接受輸入電流幾乎為零的情況。與所有運(yùn)算放大器一樣，其輸入級(jí)的信號(hào)輸出是最終控制其輸出電壓的電流。在這種情況下，電流來(lái)自運(yùn)算放大器本身，并受兩個(gè)（激勵(lì)和反饋）輸入電壓之間的壓差控制。傳統(tǒng)上，這顯然是電壓反饋，一個(gè)電壓信號(hào)被反饋到反相輸入端，并在那里進(jìn)行控制。在這個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)入放大器的電流可以忽略不計(jì)。
現(xiàn)在來(lái)看并聯(lián)反饋。讓我們翻轉(zhuǎn)信號(hào)源，即Sm現(xiàn)在具有非零輸出，而Sp被歸零?；叵胍幌拢⒙?lián)應(yīng)用是被稱為電流反饋的?，F(xiàn)在我問(wèn)你：只要改變信號(hào)源的幅度，我們就能改變電路中的反饋類型嗎？假設(shè)兩個(gè)信號(hào)源都有非零輸出，那么我們還有電壓和電流反饋嗎？假設(shè)兩個(gè)都是零，我們還有沒(méi)有反饋？（當(dāng)然如果運(yùn)算放大器的輸出穩(wěn)定在0V左右會(huì)有力地反擊這個(gè)結(jié)論?。?/span>
這是電流反饋嗎？
我們繼續(xù)。這個(gè)電流反饋（？）將放大器輸入（流入的電流可以忽略，對(duì)嗎？）旁路，并在信號(hào)源Sm終止。如果網(wǎng)絡(luò)與Sm阻抗的比值很大，那么它產(chǎn)生的任何影響都可以忽略不計(jì)。這還是電流反饋嗎？我認(rèn)為不是。相反，它是電壓反饋，其運(yùn)算放大器輸入電壓現(xiàn)在處于零電平和接近零電平的狀態(tài)，但只要Sm的電平接近 Sp的電平，它們的壓差基本保持一致（這對(duì)該運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)很重要）。
如果這還不夠說(shuō)服力，那么可以將Rf、Rg和Sm的阻抗加倍。我們剛剛將流過(guò)這些器件的電流減半。因此，設(shè)想的電流反饋也必須減半。然而電路的輸出還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的變化。因此，它不會(huì)受電流反饋的影響。
那么，電流反饋確實(shí)發(fā)生過(guò)嗎？當(dāng)然。我們用一個(gè)不同的運(yùn)算放大器代替TL082，其輸入級(jí)的（信號(hào)電流）輸出通過(guò)其反相輸入、來(lái)自運(yùn)算放大器外部的某一點(diǎn)。對(duì)于信號(hào)的反饋部分，該點(diǎn)是運(yùn)算放大器的輸出。幾乎將一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器連接到該輸入端的任何器件都符合要求（SSM2019是一種選擇，業(yè)內(nèi)稱之為CFA的電流反饋放大器是另一種選擇）。幾乎所有進(jìn)入發(fā)射器的器件都會(huì)在運(yùn)算放大器內(nèi)部的某一點(diǎn)退出其關(guān)聯(lián)的集電器，構(gòu)成該輸入級(jí)的輸出并決定放大器的輸出。采用并聯(lián)應(yīng)用配置，放大器仍然通過(guò)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)電流，并在源Sm終止（多數(shù) 情況下）。但是這一次，電流的一小部分被“剝?nèi)ァ辈⒎答伒竭\(yùn)算放大器的反相輸入端，從而對(duì)器件的輸出施加所需的控制。當(dāng)然，這是電流反饋，因?yàn)樗喜⒙?lián)應(yīng)用的一貫要求。
最后，回到串聯(lián)應(yīng)用的情況，運(yùn)算放大器的工作當(dāng)然還是不變。實(shí)際上，輸入級(jí)輸出的信號(hào)電流仍然來(lái)自放大器外部 ——僅來(lái)自運(yùn)算放大器的輸出。為了看得更清楚，將反相輸入端看到的電路替換為戴維南等效電路：通過(guò)一個(gè)阻值為Rf? Rg / (Rg + Rf)的電阻饋入電壓Vout ? Rg / (Rg + Rf) 的信號(hào)源。我認(rèn)為這仍然是電流反饋 ——放大器輸入級(jí)的輸出電流來(lái)源于運(yùn)算放大器通過(guò)單個(gè)電阻的衰減輸出。
您可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，SSM2019/CFA型放大器對(duì)差分輸入電壓仍然很敏感，因此仍然是電壓反饋器件（唯一不可能的方式是，如果其低反相輸入阻抗為零，在這種情況下不會(huì)出現(xiàn)輸入電壓差）。但是如果我們同意這個(gè)論點(diǎn)，那么我們也必須承認(rèn)TL082的輸入端之間有一個(gè)非常大但仍然有限的阻抗。這意味著在這些輸入之間會(huì)產(chǎn)生電流，因此TL082是電流反饋器件！
這種推理是站不住腳的。相反，我建議按照反饋類型對(duì)電路進(jìn)行分類的方法，是對(duì)來(lái)自放大器輸入級(jí)的電流源進(jìn)行分析。如果電流源是在運(yùn)算放大器內(nèi)，則實(shí)際上沒(méi)有電流從輸出端反饋回來(lái)，運(yùn)算放大器和電路必然以電壓反饋工作。如果電流源來(lái)自運(yùn)算放大器外部的反相輸入端，我們就認(rèn)為這是電流反饋。
由于以上提到的種種原因，我們應(yīng)糾正“串聯(lián)應(yīng)用始終是電壓反饋，并聯(lián)應(yīng)用始終是電流反饋”這樣的觀點(diǎn)。是電壓反饋還是電流反饋，取決于電路的放大器，而不是其電路拓?fù)洹?/span>
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