负反馈放大电路设计分析

现如今，模拟电路主要是建立在“电子技术”的基础之上，其主要的优势体现在模拟量反馈、整流稳压电路、功率放大以及信号放大等。在这部分的电路之中，电流和电压等物理量不仅仅是要进行相应的放大和变换，还得要在放大、变换、信号运算、滤波、采样的阶段之中，要在最大限度之上来进一步的确保其自身的精准性和安全可靠性。鉴于此，本文主要分析负反馈放大电路设计。

1.概述

反馈是一种控制论的基本概念。反馈电路，实质上就是将一个放大回路系统电路输出信号的一部分或者是全部，经过某一种电路返回到系统的输入端和输入信号来实施对比分析，且对比之后得出的输入信号，加大或者是降低控制输出，相应的也会影响到系统功能的阶段。反馈电路主要就是由一个反馈电路与放大电路组建而成的闭合电路，那么系统就被称之为闭环放大电路或者是反馈放大电路。负反馈放大电路的关键组成部分就是自己成运算放大器，其主要是利用减小效益来针对性能来予以改善。众所周知，在集成运算放大器中，负反馈放大电路对整体性能影响巨大。负反馈放大电路能使放大电路增益下降，但同时将放大电路的性能予以改善。反馈网络通常都是由于无源元件构建而成，在有的情况之下也会涵盖有源元件。反馈网络和基本放大器输入端之间的衔接点就是比较环节，反馈信号旁边的“-”表示的是负反馈。反馈网络和基本放大器输出端之间的衔接点则被称之为取样环节。箭头表示信号传输的方向，也针对的是基本放大电路电路域反馈网络，假使信号是单相传输的，那么基本放大电路和反馈网络就可以首尾相接，最终形成一个闭环。从图1中可以看出反馈网络主要运用的是采样网络和放大电路的输出回路连接。一般较为常见的采样网络主要有串联连接和并联连接。

2.负反馈四种类型的判断

负反馈，主要指的就是反馈信号在引回输入端口值周，那么最终的净输入Xd小于Xi。换言之，反馈的信号强度与输入端的Xi对比之下较弱，这样一来就可以促使系统更加的安全稳定化。负反馈电路可以显著的提升放大电路的性能。自动控制系统、高低频放大电路以及自动控制系统一般运用的都是负反馈技术来促使系统更加稳定。将采样的网络和反馈网络相互结合就会得出四类较为常见的负反馈组态，也就是电流串联负反馈、电流并联负反馈、电压串联负反馈和电压并联负反馈。这四类组态的连接电路具体见图2所示。（1）串联电压负反馈：反馈信号与输入信号分别添加在反相端与同相端（两、串），也就是串联反馈；反馈信号从负载电阻RL的上端引出（上、压）这也就是电压反馈。（2）并联电压负反馈：反馈信号与输入信号一起添加在反相端（一、并），也就是并联反馈；反馈信号从负载电阻RL的上端引出（上、压），也即是我们所说的电压反馈。（3）串联电流负反馈：反馈信号与输入信号分别添加在反同相与反相的两端（两、串），这实质上就是串联反馈；反馈信号则是从负载电阻RL的下端引出来（下、流），这也就是电流反馈。（4）并联电流负反馈：反馈信号与输入信号一起添加在反相端（一、并），这也就是并联反馈；反馈信号从负载电阻RL的下端引出（下、流），实质上就是电流反馈。

3.负反馈放大电路设计分析

3.1开环电路设计。负反馈放大电路之所以会产生激振荡，主要是因为反馈电路自身所写到的电阻性，那么一个多极点的放大电路，就会在其中某一个频率之上发生附加相移动到了180°的时候，那么输入、输出就会从中频区时的同相就会转化成为反相。在中频区来引入负反馈，那么频率就会转变成为正反馈，在强度充分的情况之下，就会发生自激震荡的现象。因此，设计出来的开环电路就会有三个极点的出现，设置开环基本放大电路的所传输的函数是：利用电压跟随器（由一个运防组成）和RC低通滤波电路共同组建而成的一个增益值是1的有源低通滤波电路，利用截止频率不一的三级电路，再加一级倍数的104同样比例的运算电路来实施相互串接，从而就可以将三个极点的开环基本放大电路构建出来，那么设计出来的电路与电路参数具体如图3所示。3.2仿真设计。负反馈能非常有效地改善放大器的性能，在电子电路中有着广泛的应用。为了更深入的研究引入负反馈后对放大电路性能的影响，利用Multisim混合电路仿真平台创建仿真电路，并分别采用瞬态分析、交流小信号分析、参数扫描等仿真方式对两级阻容耦合放大电路中引入电压串联负反馈前后的电路的特性进行了仿真分析。（1）建立电路原理图将Multisim启动，并且从元件库之中将元件放入到相应的工作区域之中，具体可以参考图3之中电路布局的方式来进行放置，那么其中所有元件则是运用导线将其衔接在一起，并设置具体的元件参数和模型，所以元件均运用virtual元件。因为各个级别通滤波电路结构相同，就可以预先的绘制出来一个滤波电路，再实施复制粘贴，并统一修改参数，这样一来就将最终电路构建出来。（2）负反馈稳定性动态仿真针对工作区域来进行分析，其之中的开环放大电路所衔接的反馈电阻，取Rf=60.72kΩ，且将输入与输出的信号统一的接入到虚拟示波器之中来实施仿真。随即选择输入50Hz的信号频率，并调节示波器并时刻观察输入输出的波形。

总之，引入负反馈的优势主要体现在加大或者降低输入与输出电阻、控制干扰和噪声、降低非线性失真、展宽通频带、可稳定放大倍数等，对于反馈电路的分析研究与技术方面的突破会促使该产业得到迅猛的发展，在我们的日常生活之中也体现的淋漓尽致。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。

作者:黄观 单位:南京师范大学南瑞电气与自动化学院