反馈放大器

放大器电路只是增加信号强度。但在放大时，它只是增加输入信号的强度，无论该信号包含信息还是一些噪声。这种噪声或一些干扰是由于放大器很容易因突然的温度变化或杂散电场和磁场而产生嗡嗡声而引入的。因此，每个高增益放大器都倾向于在其输出中产生噪声和信号，这是非常不希望的。

通过使用负反馈（通过注入与输入信号相位相反的输出部分）可以大大降低放大器电路中的噪声水平。

反馈放大器的原理

反馈放大器通常由两部分组成。它们是放大器和反馈电路。反馈电路通常由电阻器组成。反馈放大器的概念可以从下图中理解。

从上图中，放大器的增益表示为 A。放大器的增益是输出电压 V_o 与输入电压 V_i 之比。反馈网络从放大器的输出 V_o 中提取电压 V_f = β V_o。

对于正反馈，从信号电压 V_s 中加上此电压；对于负反馈，从信号电压 V_s 中减去此电压。现在，

$$V_i = V_s + V_f = V_s + \beta V_o$$

$$V_i = V_s - V_f = V_s - \beta V_o$$

数量 β = V_f/V_o 称为反馈比率或反馈分数。

让我们考虑负反馈的情况。输出 V_o 必须等于输入电压 (V_s - βV_o) 乘以放大器的增益 A。

因此，

$$(V_s - \beta V_o)A = V_o$$

或者

$$A V_s - A \beta V_o = V_o$$

或者

$$A V_s = V_o (1 + A \beta)$$

因此，

$$\frac{V_o}{V_s} = \frac{A}{1 + A \beta}$$

让 A_f 为放大器的总增益（带反馈的增益）。它定义为输出电压 V_o 与施加信号电压 V_s 之比，即

$$A_f = \frac{输出 \: 电压}{输入 \: 信号 \: 电压} = \frac{V_o}{V_s}$$

因此，从以上两个方程式，我们可以理解，

负反馈的反馈放大器的增益方程式为

$$A_f = \frac{A}{1 + A \beta}$$

正反馈的反馈放大器的增益方程式为

$$A_f = \frac{A}{1 - A \beta}$$

这些是计算反馈放大器增益的标准方程。

反馈类型

将某些设备输出能量的一小部分注入回输入的过程称为反馈。我们发现反馈在降低噪声和使放大器稳定运行方面非常有用。

根据反馈信号是帮助还是反对输入信号，有两种类型的反馈。

正反馈

反馈能量（即电压或电流）与输入信号同相并因此有助于输入信号的反馈称为正反馈。

输入信号和反馈信号都会引入 180^o 的相移，从而在环路周围产生 360^o 的结果相移，最终与输入信号同相。

虽然正反馈增加了放大器的增益，但它也有缺点，例如

• 增加失真
• 不稳定

由于这些缺点，不建议对放大器使用正反馈。如果正反馈足够大，则会导致振荡，从而形成振荡器电路。此概念将在 OSCILLATORS 教程中讨论。

负反馈

反馈能量（即电压或电流）与输入异相并因此与之相反的反馈称为负反馈。

在负反馈中，放大器在电路中引入 180^o 的相移，而反馈网络的设计使其不产生相移或零相移。因此，得到的反馈电压 V_f 与输入信号 V_in 相差 180^o 相位。

虽然负反馈放大器的增益 降低，但负反馈有许多优点，例如

• 提高增益稳定性
• 减少失真
• 降低噪声
• 增加输入阻抗
• 降低输出阻抗
• 增加均匀应用范围

正是由于这些优点，负反馈经常用于放大器中。