负反馈组态简析

图1是理想反馈系统框图，没有考虑信号的实际形式。在真实电路中，主放大器 A ( s )的输入/输出信号可以是电压或者电流，反馈网络 F ( s )的输入/输出信号与主放大器 A ( s )的输出/输入信号相对应可以是电压或者电流。

如果主放大器 A ( s )的输入/输出信号都是电压，反馈网络 F ( s )通过电压采样主放大器输出电压，并且以反馈电压与系统输入电压做差作用于主放大器输入，这种负反馈组态我们称作“串联-并联负反馈组态”，如图3(a)所示。

“串联-并联负反馈组态”命名名称的第一项“串联”是指反馈信号以电压串联形式与系统整体输入信号做差，第二项“并联”是指反馈网络以电压形式采样输出电压。

根据反馈网络 F ( s )的输入是电压并联采样(图3(a)和图3(c))还是电流串联采样(图3(b)和图3(d))，以及反馈网络 F ( s )的输出是电压串联反馈(图3(a)和图3(b))或者是电流并联反馈(图3(c)和图3(d))，一般负反馈可以分类为以下四种反馈组态，它们分别是“串联-并联负反馈组态”，“串联-串联负反馈组态”、“并联-并联负反馈组态”和“并联-串联负反馈组态”，分别如图3(a)、3(b)、3(c)和3(d)所示。

图3 四种负反馈组态，(a)串联-并联，(b)串联-串联，(c)并联-并联，(d)并联-串联

在图3(a)中，主放大器 A ( s )为电压增益A v ，输入阻抗为z i ，输出阻抗为z o ，反馈网络 F ( s )为电压增益A vf ，有

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闭环电压增益A vcl ,

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闭环输入阻抗z icl ，

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图4 串联-并联负反馈组态输出阻抗电路

如图4所示是计算闭环输出阻抗电路，将图3(a)中输入独立电压源vin置零，在输出端加电压激励源v x ，计算电流响应i x ，可得闭环输出阻抗z ocl ，

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(11)

串联-并联负反馈组态的等效电路图如图5(a)，串联-并联负反馈组态的闭环电压增益比开环电压增益降低了(1 + T )倍，闭环输入阻抗比开环输入阻抗提高了(1 + T )倍，闭环输出阻抗比开环输出阻抗减低了(1 + T )倍。

同理，可以计算“串联-串联负反馈组态”、“并联-并联负反馈组态”和“并联-串联负反馈组态”三种负反馈电路的闭环传递函数和闭环输入/输出阻抗，它们的等效电路图分别如图5(b)，5(c)和5(d)所示。

四种负反馈组态由于其信号特征的不同，使得它们的基本放大器和反馈网络等具有不同的形式，表1归纳了四种负反馈组态的各项特性。

图5 四种负反馈组态闭环等效电路，(a)串联-并联，(b)串联-串联，(c)并联-并联，(d)并联-串联

表1 四种负反馈组态特性