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反馈环路问题

各位大侠,我在自学反馈环路,在学习过程中遇到了一些问题,在此想请教大家一下

电路图如下:

在这个反馈电路中:

1.运放的反向输入端电压,是根据虚短概念就等于基准电压 VREF, 还是根据采样电压Vin, 再R1和Rbias 分压所得呢?

2.如果反向输入端的电压是Vin根据R1和Rbias分压所得,那不就是一个电压比较器了吗!那么输出电压Vout 就直接是高低电平表示了,或者说输出电压就等于两个输入端之间的差值再乘以开环放大倍数,因为开环放大倍数很大,而运放的电源电压一般在12V或是15V左右,所以输出电压Vout 差不多就等于电源电压或是0V。

3.现在输入端跟输出端加了反馈元件,那么这个电路的传递函数该怎么推导呢?

4.反馈元件中有电容存在,那传递函数的大小变化就跟频率有关系,在这个电路的传递函数中,使分子为零的那个频率就是零点吗,使分母为零的那个频率就是极点吗?

对于这些问题,都是稀里糊涂的,希望大家帮我解惑 ,在此先谢谢了

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紫蝶
LV.9
2
2018-12-08 21:18
虚短概念是计算放大倍数,增益的。Vin是和Vref比较进行信号放大的。
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tangze
LV.3
3
2018-12-08 21:53
@紫蝶
虚短概念是计算放大倍数,增益的。Vin是和Vref比较进行信号放大的。

您说的笼统了些,我理解不过来。

像是一般的反相比例运算或是同相比例运算还有一些加减法运算电路,都是工作在线性区,输入跟输出的关系能推导出来,

但时在开关电源中,我所能理解的运放的作用就是一个电压比较器,当采样的输出电压超过了基准电压,那么就通过运放的输出,反馈给初极,关闭初级的功率管或是减小导通时间,使输出电压下降,达到稳定输出

在上面这个电路中,运放是工作在线性区 ,还是工作在非线性区呢

我不会推导上面这个电路的输入跟输出的关系,也就是传递函数。

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2018-12-10 15:01

1、两个条件同时满足。

2、是负反馈非比较器。

3、同正常的负反馈推导一样,电容C的阻抗可定义为Xc=1/j*ω*C。传递函数为:

            

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tangze
LV.3
5
2018-12-12 11:02
@boy59
1、两个条件同时满足。2、是负反馈非比较器。3、同正常的负反馈推导一样,电容C的阻抗可定义为Xc=1/j*ω*C。传递函数为:       [图片]

还是不太明白

1. 这个电路的传递函数里,怎么没有基准电压Vref呢?那难跟基准电压大小没关系吗

2. Rbias这个电阻是做什么用的,它是跟R1一起分压采样电压Vin, 还有做别的用途呢?   Rbias这个电阻也没有出现在传递函数里面

3. 能不能具体的写出这个电路的传递函数推导过程呢?

谢谢了

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2018-12-12 11:11
@tangze
还是不太明白[图片]1.这个电路的传递函数里,怎么没有基准电压Vref呢?那难跟基准电压大小没关系吗2.Rbias这个电阻是做什么用的,它是跟R1一起分压采样电压Vin,还有做别的用途呢?  Rbias这个电阻也没有出现在传递函数里面3.能不能具体的写出这个电路的传递函数推导过程呢?谢谢了

电路分析时一般会分直流分量和交流分量,参考电压Vref和电阻Rbias可以看做是直流分量只影响输出电压的大小不参与环路中。

建议自己推导一下,公式楼上已给出代入即可。

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tangze
LV.3
7
2018-12-12 11:58
@tangze
还是不太明白[图片]1.这个电路的传递函数里,怎么没有基准电压Vref呢?那难跟基准电压大小没关系吗2.Rbias这个电阻是做什么用的,它是跟R1一起分压采样电压Vin,还有做别的用途呢?  Rbias这个电阻也没有出现在传递函数里面3.能不能具体的写出这个电路的传递函数推导过程呢?谢谢了

我所能理解的是:如下图

如果没有 Rbias电阻

1.根据虚短概念,那么反向输入端的电压就等于同相输入端的电压

 然后再根据虚断概念,所以没有电流流进反向输入端。传递函数为:

然后再化简,得到输出与输入之比关系(Vout/Vin),就是传递函数

 

但是现在有个 Rbias电阻,如下图:

如果电阻R1跟Rbias是起分压作用,那么A点的电位为:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias

根据虚短概念,反向输入端电压等于同相输入端电压,即B点电位等于Vref, 这样问题就来了

因为A B两点之间没有阻抗,就相当于是同一点,那怎么会产生两个电位呢(一个是:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias  一个是Vref)

我哪里理解错了,希望大家帮我纠正一下

 

 

 

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2018-12-12 13:36
@tangze
我所能理解的是:如下图[图片]如果没有Rbias电阻1.根据虚短概念,那么反向输入端的电压就等于同相输入端的电压 然后再根据虚断概念,所以没有电流流进反向输入端。传递函数为:[图片]然后再化简,得到输出与输入之比关系(Vout/Vin),就是传递函数 但是现在有个Rbias电阻,如下图:[图片]如果电阻R1跟Rbias是起分压作用,那么A点的电位为:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias根据虚短概念,反向输入端电压等于同相输入端电压,即B点电位等于Vref,这样问题就来了因为AB两点之间没有阻抗,就相当于是同一点,那怎么会产生两个电位呢(一个是:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias 一个是Vref)我哪里理解错了,希望大家帮我纠正一下   

A点=B点所以有Vin*Rbias/(R1+Rbias)=Vref,推出Vin=Vref*(R1+Rbias)/Rbias(这里Vin通常是用Vout表述,表电源的输出电压)。

因A点电压恒为Vref,所有流过电阻Rbias的是恒定直流,做交流分析时可忽略。

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tangze
LV.3
9
2018-12-12 14:46
@boy59
A点=B点所以有Vin*Rbias/(R1+Rbias)=Vref,推出Vin=Vref*(R1+Rbias)/Rbias(这里Vin通常是用Vout表述,表电源的输出电压)。因A点电压恒为Vref,所有流过电阻Rbias的是恒定直流,做交流分析时可忽略。

恩,我去好好理解一下您回答 ,谢谢

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lankejushi
LV.1
10
2018-12-20 10:56

很多初学运放电路的人遇到的困难,大多是没有真正搞懂运算放大器开环和闭环的工作原理,跳过原理分析直接去死记结论,这当然会不知所云痛苦万分。

我认为,各类典型运放电路,都要系统分析推导一遍,在搞清楚来龙去脉的基础上做到深刻理解,然后结论性的东西自然而然就记住了。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

请记住:理想的运算放大器,其全频段开环增益为∞(无限大),两个输入端没有电流流入流出(输入阻抗为∞)。当闭环输出有限大的电压时,其两个输入端------同相输入端(+)和反相输入端(-)之间的电位差必然为无限小(为零)。即:负反馈网络总是将反相输入端的电位调整到和同相输入端相等为止。也就是说------运放负反馈的作用是确保(-)输入端电位始终跟随(+)输入端电位。

如图甲和图乙:(点击图片放大看)

以上为输入直流的结果。

如果输入为交流,在频率较高时,对于实际的运放,要考虑运放的开环增益不可能为∞,那么(+)和(-)两端就不可能等电位,这两端之间会出现一个电位差△U,且△U=Uo/Aopen,其中Aopen为此频率下的实际开环增益系数。这时候的计算要稍稍复杂些,但也没什么大不了,仍然用欧姆定律就能搞定。

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

如果像你提问的那样,加上电容,就更复杂了。因为不仅要考虑实际工作频率下运放的开环增益值,还要将上图中的R2换成你提问图中的R2、C1、C2混联的交流总阻抗,还要考虑相移因素。只要你的交直流电路分析能力、计算能力较强,也没什么大不了。具体计算我就不给出了,请参考其他网友的回复。

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

这种复杂问题能过关,也是一个电子电工类专业合格毕业生乃至合格电子类工程师的标准。起码,学习的过程必须要体验过。

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tangze
LV.3
11
2019-01-06 15:37
@lankejushi
很多初学运放电路的人遇到的困难,大多是没有真正搞懂运算放大器开环和闭环的工作原理,跳过原理分析直接去死记结论,这当然会不知所云痛苦万分。我认为,各类典型运放电路,都要系统分析推导一遍,在搞清楚来龙去脉的基础上做到深刻理解,然后结论性的东西自然而然就记住了。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------请记住:理想的运算放大器,其全频段开环增益为∞(无限大),两个输入端没有电流流入流出(输入阻抗为∞)。当闭环输出有限大的电压时,其两个输入端------同相输入端(+)和反相输入端(-)之间的电位差必然为无限小(为零)。即:负反馈网络总是将反相输入端的电位调整到和同相输入端相等为止。也就是说------运放负反馈的作用是确保(-)输入端电位始终跟随(+)输入端电位。如图甲和图乙:(点击图片放大看)[图片]以上为输入直流的结果。如果输入为交流,在频率较高时,对于实际的运放,要考虑运放的开环增益不可能为∞,那么(+)和(-)两端就不可能等电位,这两端之间会出现一个电位差△U,且△U=Uo/Aopen,其中Aopen为此频率下的实际开环增益系数。这时候的计算要稍稍复杂些,但也没什么大不了,仍然用欧姆定律就能搞定。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------如果像你提问的那样,加上电容,就更复杂了。因为不仅要考虑实际工作频率下运放的开环增益值,还要将上图中的R2换成你提问图中的R2、C1、C2混联的交流总阻抗,还要考虑相移因素。只要你的交直流电路分析能力、计算能力较强,也没什么大不了。具体计算我就不给出了,请参考其他网友的回复。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------这种复杂问题能过关,也是一个电子电工类专业合格毕业生乃至合格电子类工程师的标准。起码,学习的过程必须要体验过。

恩,感谢大侠指教

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hunter4051
LV.5
12
2019-01-06 19:43
@lankejushi
很多初学运放电路的人遇到的困难,大多是没有真正搞懂运算放大器开环和闭环的工作原理,跳过原理分析直接去死记结论,这当然会不知所云痛苦万分。我认为,各类典型运放电路,都要系统分析推导一遍,在搞清楚来龙去脉的基础上做到深刻理解,然后结论性的东西自然而然就记住了。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------请记住:理想的运算放大器,其全频段开环增益为∞(无限大),两个输入端没有电流流入流出(输入阻抗为∞)。当闭环输出有限大的电压时,其两个输入端------同相输入端(+)和反相输入端(-)之间的电位差必然为无限小(为零)。即:负反馈网络总是将反相输入端的电位调整到和同相输入端相等为止。也就是说------运放负反馈的作用是确保(-)输入端电位始终跟随(+)输入端电位。如图甲和图乙:(点击图片放大看)[图片]以上为输入直流的结果。如果输入为交流,在频率较高时,对于实际的运放,要考虑运放的开环增益不可能为∞,那么(+)和(-)两端就不可能等电位,这两端之间会出现一个电位差△U,且△U=Uo/Aopen,其中Aopen为此频率下的实际开环增益系数。这时候的计算要稍稍复杂些,但也没什么大不了,仍然用欧姆定律就能搞定。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------如果像你提问的那样,加上电容,就更复杂了。因为不仅要考虑实际工作频率下运放的开环增益值,还要将上图中的R2换成你提问图中的R2、C1、C2混联的交流总阻抗,还要考虑相移因素。只要你的交直流电路分析能力、计算能力较强,也没什么大不了。具体计算我就不给出了,请参考其他网友的回复。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------这种复杂问题能过关,也是一个电子电工类专业合格毕业生乃至合格电子类工程师的标准。起码,学习的过程必须要体验过。
回答的很详细,受教了
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