下面結合具體電路分析上述四種負反饋組態的特點。
一、電壓串聯負反饋
在上圖(a)所示的放大電路中,從集成運放的輸出端到反相輸入端之間通過電阻RF引入了一個反饋。由圖可知,反饋電壓UF等于輸出電壓UO在電阻R1和RF分壓以后得到的值,即反饋電壓與輸出電壓成正比。在放大電路的輸入回路中,集成運放的凈輸入電壓(即差模輸入電壓)Ui等于其同相同輸入端與反相輸入端的電壓之舉。在理想情況下,集成運放的輸入電流為零,故電阻R2上沒有壓降,于是可得
Ui=Ui-Uf
即輸入信號與反饋信號以電壓的形式求和,而且,反饋電壓將削弱外加輸入電壓的作用,使放大倍數降低。總之,以上分析說明,上圖(a)電路中引入的反饋是電壓串聯負反饋。
為了便于分析引入反饋后的一般規律,常常利用方框來表示各種組態的負反饋。電壓串聯負反饋組態的方框圖如上圖(b)所示。圖中有兩個方框,上面的方框表示不加反饋時的放大網絡,下面的方框表示反饋網絡。反饋電壓從放大電路的輸出端根據輸出電壓采樣而得到,然后在輸入回路中與外加輸入電壓相減后得到凈輸入電壓。
由方框圖可見,放大網絡的輸入信號是凈輸入電壓UI,輸出信號是U。二者均為電壓信號,故其放大倍數用符號Auu表示,稱為放大網絡的電壓放大倍數,在上圖(b)中,反饋網絡的輸入信號是放大電路的輸出電壓UO,它的輸出信號是反饋電壓Uf。反饋網絡的反饋系數是Uf與UO之比,故用符號Fuu表示,所以反饋系數為
二、電壓并聯負反饋
在圖5(a)所示的放大電路中,反饋信號If從放大電路的輸出電壓UO采樣,屬于電壓反饋。而在輸入回路中,凈輸入電流Ii等于外加輸入電流Ii與反饋電流If之差,說明二者以電流形式求和。根據瞬時極性法,設輸入電壓的瞬時值升高,則輸出電壓將反相,即其瞬時值將降低,于是流過電阻RF的反饋電流將增大,但這個反饋電流將削弱輸入電流的作用,使凈輸入電流減小。總之,此電路中的反饋是電壓并聯負反饋。
電壓并聯負反饋的方框圖見上圖(b)。放大網絡的輸入信號是凈輸入電流Ii,輸入信號是放大電路的輸入電壓UO,它的放大倍數符號Aui表示,Aui量綱是電阻,故稱之為放大網絡的轉移電阻。
反饋網絡的輸入信號是放大電路的輸出電壓UO,輸出信號是反饋電流IF。反饋網絡的反饋系數為If與UO之比,用符號Fiu表示,它的量綱是電導。在上圖(a)的放大電路中,當集成運放的開環差模增益足夠大時,可認人其反相輸入端的電壓近似等于零,因此反饋系數為
三、電流串聯負反饋
在上圖(a)所示的放大電路中,反饋電壓為
Uf=IORF
即反饋電壓與輸出電流成正比。而在放大電路的輸入回路中,凈輸入電壓為
Ui=Ui-Uf
即外加輸入信號與反饋信號以電壓的形式求和。根據瞬時極性法,不難判斷出此反饋電壓將削弱輸入電壓的作用,使放大倍數降低,因此,這個反饋的組態是電流串聯負反饋。
電流串聯負反饋的方框圖見上圖(b)。放大網絡的輸入信號是凈輸入電壓Ui,輸出信號是放大電路的輸出電流IO,其放大倍數用符號Aiu表示,Aiu的量綱是電導,稱為放大網絡的轉移電導。
反饋網絡的輸入信號是放大電路的輸出電流I。,輸出信號是反饋電壓Uf,反饋系數等于Uf與IO之比,用符號Fui表示,它的量綱是電阻,在上圖(a)的電路中,反饋電壓Uf=IORF,則反饋系數為