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反饋環路問題

各位大俠,我在自學反饋環路,在學習過程中遇到了一些問題,在此想請教大家一下

電路圖如下:

QQ截圖20181208201151

在這個反饋電路中:

1.運放的反向輸入端電壓,是根據虛短概念就等于基準電壓 VREF, 還是根據采樣電壓Vin, 再R1和Rbias 分壓所得呢?

2.如果反向輸入端的電壓是Vin根據R1和Rbias分壓所得,那不就是一個電壓比較器了嗎!那么輸出電壓Vout 就直接是高低電平表示了,或者說輸出電壓就等于兩個輸入端之間的差值再乘以開環放大倍數,因為開環放大倍數很大,而運放的電源電壓一般在12V或是15V左右,所以輸出電壓Vout 差不多就等于電源電壓或是0V。

3.現在輸入端跟輸出端加了反饋元件,那么這個電路的傳遞函數該怎么推導呢?

4.反饋元件中有電容存在,那傳遞函數的大小變化就跟頻率有關系,在這個電路的傳遞函數中,使分子為零的那個頻率就是零點嗎,使分母為零的那個頻率就是極點嗎?

對于這些問題,都是稀里糊涂的,希望大家幫我解惑 ,在此先謝謝了

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紫蝶
LV.9
2
2018-12-08 21:18
虛短概念是計算放大倍數,增益的。Vin是和Vref比較進行信號放大的。
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tangze
LV.3
3
2018-12-08 21:53
@紫蝶
虛短概念是計算放大倍數,增益的。Vin是和Vref比較進行信號放大的。

您說的籠統了些,我理解不過來。

像是一般的反相比例運算或是同相比例運算還有一些加減法運算電路,都是工作在線性區,輸入跟輸出的關系能推導出來,

但時在開關電源中,我所能理解的運放的作用就是一個電壓比較器,當采樣的輸出電壓超過了基準電壓,那么就通過運放的輸出,反饋給初極,關閉初級的功率管或是減小導通時間,使輸出電壓下降,達到穩定輸出

在上面這個電路中,運放是工作在線性區 ,還是工作在非線性區呢

我不會推導上面這個電路的輸入跟輸出的關系,也就是傳遞函數。

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2018-12-10 15:01

1、兩個條件同時滿足。

2、是負反饋非比較器。

3、同正常的負反饋推導一樣,電容C的阻抗可定義為Xc=1/j*ω*C。傳遞函數為:

            

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tangze
LV.3
5
2018-12-12 11:02
@boy59
1、兩個條件同時滿足。2、是負反饋非比較器。3、同正常的負反饋推導一樣,電容C的阻抗可定義為Xc=1/j*ω*C。傳遞函數為:       [圖片]

還是不太明白

1. 這個電路的傳遞函數里,怎么沒有基準電壓Vref呢?那難跟基準電壓大小沒關系嗎

2. Rbias這個電阻是做什么用的,它是跟R1一起分壓采樣電壓Vin, 還有做別的用途呢?   Rbias這個電阻也沒有出現在傳遞函數里面

3. 能不能具體的寫出這個電路的傳遞函數推導過程呢?

謝謝了

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2018-12-12 11:11
@tangze
還是不太明白[圖片]1.這個電路的傳遞函數里,怎么沒有基準電壓Vref呢?那難跟基準電壓大小沒關系嗎2.Rbias這個電阻是做什么用的,它是跟R1一起分壓采樣電壓Vin,還有做別的用途呢?  Rbias這個電阻也沒有出現在傳遞函數里面3.能不能具體的寫出這個電路的傳遞函數推導過程呢?謝謝了

電路分析時一般會分直流分量和交流分量,參考電壓Vref和電阻Rbias可以看做是直流分量只影響輸出電壓的大小不參與環路中。

建議自己推導一下,公式樓上已給出代入即可。

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tangze
LV.3
7
2018-12-12 11:58
@tangze
還是不太明白[圖片]1.這個電路的傳遞函數里,怎么沒有基準電壓Vref呢?那難跟基準電壓大小沒關系嗎2.Rbias這個電阻是做什么用的,它是跟R1一起分壓采樣電壓Vin,還有做別的用途呢?  Rbias這個電阻也沒有出現在傳遞函數里面3.能不能具體的寫出這個電路的傳遞函數推導過程呢?謝謝了

我所能理解的是:如下圖

如果沒有 Rbias電阻

1.根據虛短概念,那么反向輸入端的電壓就等于同相輸入端的電壓

 然后再根據虛斷概念,所以沒有電流流進反向輸入端。傳遞函數為:

然后再化簡,得到輸出與輸入之比關系(Vout/Vin),就是傳遞函數

 

但是現在有個 Rbias電阻,如下圖:

如果電阻R1跟Rbias是起分壓作用,那么A點的電位為:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias

根據虛短概念,反向輸入端電壓等于同相輸入端電壓,即B點電位等于Vref, 這樣問題就來了

因為A B兩點之間沒有阻抗,就相當于是同一點,那怎么會產生兩個電位呢(一個是:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias  一個是Vref)

我哪里理解錯了,希望大家幫我糾正一下

 

 

 

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2018-12-12 13:36
@tangze
我所能理解的是:如下圖[圖片]如果沒有Rbias電阻1.根據虛短概念,那么反向輸入端的電壓就等于同相輸入端的電壓 然后再根據虛斷概念,所以沒有電流流進反向輸入端。傳遞函數為:[圖片]然后再化簡,得到輸出與輸入之比關系(Vout/Vin),就是傳遞函數 但是現在有個Rbias電阻,如下圖:[圖片]如果電阻R1跟Rbias是起分壓作用,那么A點的電位為:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias根據虛短概念,反向輸入端電壓等于同相輸入端電壓,即B點電位等于Vref,這樣問題就來了因為AB兩點之間沒有阻抗,就相當于是同一點,那怎么會產生兩個電位呢(一個是:[Vin/(R1+Rbias)]*Rbias 一個是Vref)我哪里理解錯了,希望大家幫我糾正一下   

A點=B點所以有Vin*Rbias/(R1+Rbias)=Vref,推出Vin=Vref*(R1+Rbias)/Rbias(這里Vin通常是用Vout表述,表電源的輸出電壓)。

因A點電壓恒為Vref,所有流過電阻Rbias的是恒定直流,做交流分析時可忽略。

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tangze
LV.3
9
2018-12-12 14:46
@boy59
A點=B點所以有Vin*Rbias/(R1+Rbias)=Vref,推出Vin=Vref*(R1+Rbias)/Rbias(這里Vin通常是用Vout表述,表電源的輸出電壓)。因A點電壓恒為Vref,所有流過電阻Rbias的是恒定直流,做交流分析時可忽略。

恩,我去好好理解一下您回答 ,謝謝

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

很多初學運放電路的人遇到的困難,大多是沒有真正搞懂運算放大器開環和閉環的工作原理,跳過原理分析直接去死記結論,這當然會不知所云痛苦萬分。

我認為,各類典型運放電路,都要系統分析推導一遍,在搞清楚來龍去脈的基礎上做到深刻理解,然后結論性的東西自然而然就記住了。

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

請記?。豪硐氲倪\算放大器,其全頻段開環增益為∞(無限大),兩個輸入端沒有電流流入流出(輸入阻抗為∞)。當閉環輸出有限大的電壓時,其兩個輸入端------同相輸入端(+)和反相輸入端(-)之間的電位差必然為無限?。榱悖?。即:負反饋網絡總是將反相輸入端的電位調整到和同相輸入端相等為止。也就是說------運放負反饋的作用是確保(-)輸入端電位始終跟隨(+)輸入端電位。

如圖甲和圖乙:(點擊圖片放大看)

以上為輸入直流的結果。

如果輸入為交流,在頻率較高時,對于實際的運放,要考慮運放的開環增益不可能為∞,那么(+)和(-)兩端就不可能等電位,這兩端之間會出現一個電位差△U,且△U=Uo/Aopen,其中Aopen為此頻率下的實際開環增益系數。這時候的計算要稍稍復雜些,但也沒什么大不了,仍然用歐姆定律就能搞定。

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

如果像你提問的那樣,加上電容,就更復雜了。因為不僅要考慮實際工作頻率下運放的開環增益值,還要將上圖中的R2換成你提問圖中的R2、C1、C2混聯的交流總阻抗,還要考慮相移因素。只要你的交直流電路分析能力、計算能力較強,也沒什么大不了。具體計算我就不給出了,請參考其他網友的回復。

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

這種復雜問題能過關,也是一個電子電工類專業合格畢業生乃至合格電子類工程師的標準。起碼,學習的過程必須要體驗過。

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tangze
LV.3
11
2019-01-06 15:37
@lankejushi
很多初學運放電路的人遇到的困難,大多是沒有真正搞懂運算放大器開環和閉環的工作原理,跳過原理分析直接去死記結論,這當然會不知所云痛苦萬分。我認為,各類典型運放電路,都要系統分析推導一遍,在搞清楚來龍去脈的基礎上做到深刻理解,然后結論性的東西自然而然就記住了。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------請記?。豪硐氲倪\算放大器,其全頻段開環增益為∞(無限大),兩個輸入端沒有電流流入流出(輸入阻抗為∞)。當閉環輸出有限大的電壓時,其兩個輸入端------同相輸入端(+)和反相輸入端(-)之間的電位差必然為無限小(為零)。即:負反饋網絡總是將反相輸入端的電位調整到和同相輸入端相等為止。也就是說------運放負反饋的作用是確保(-)輸入端電位始終跟隨(+)輸入端電位。如圖甲和圖乙:(點擊圖片放大看)[圖片]以上為輸入直流的結果。如果輸入為交流,在頻率較高時,對于實際的運放,要考慮運放的開環增益不可能為∞,那么(+)和(-)兩端就不可能等電位,這兩端之間會出現一個電位差△U,且△U=Uo/Aopen,其中Aopen為此頻率下的實際開環增益系數。這時候的計算要稍稍復雜些,但也沒什么大不了,仍然用歐姆定律就能搞定。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------如果像你提問的那樣,加上電容,就更復雜了。因為不僅要考慮實際工作頻率下運放的開環增益值,還要將上圖中的R2換成你提問圖中的R2、C1、C2混聯的交流總阻抗,還要考慮相移因素。只要你的交直流電路分析能力、計算能力較強,也沒什么大不了。具體計算我就不給出了,請參考其他網友的回復。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------這種復雜問題能過關,也是一個電子電工類專業合格畢業生乃至合格電子類工程師的標準。起碼,學習的過程必須要體驗過。

恩,感謝大俠指教

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hunter4051
LV.5
12
2019-01-06 19:43
@lankejushi
很多初學運放電路的人遇到的困難,大多是沒有真正搞懂運算放大器開環和閉環的工作原理,跳過原理分析直接去死記結論,這當然會不知所云痛苦萬分。我認為,各類典型運放電路,都要系統分析推導一遍,在搞清楚來龍去脈的基礎上做到深刻理解,然后結論性的東西自然而然就記住了。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------請記?。豪硐氲倪\算放大器,其全頻段開環增益為∞(無限大),兩個輸入端沒有電流流入流出(輸入阻抗為∞)。當閉環輸出有限大的電壓時,其兩個輸入端------同相輸入端(+)和反相輸入端(-)之間的電位差必然為無限?。榱悖?。即:負反饋網絡總是將反相輸入端的電位調整到和同相輸入端相等為止。也就是說------運放負反饋的作用是確保(-)輸入端電位始終跟隨(+)輸入端電位。如圖甲和圖乙:(點擊圖片放大看)[圖片]以上為輸入直流的結果。如果輸入為交流,在頻率較高時,對于實際的運放,要考慮運放的開環增益不可能為∞,那么(+)和(-)兩端就不可能等電位,這兩端之間會出現一個電位差△U,且△U=Uo/Aopen,其中Aopen為此頻率下的實際開環增益系數。這時候的計算要稍稍復雜些,但也沒什么大不了,仍然用歐姆定律就能搞定。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------如果像你提問的那樣,加上電容,就更復雜了。因為不僅要考慮實際工作頻率下運放的開環增益值,還要將上圖中的R2換成你提問圖中的R2、C1、C2混聯的交流總阻抗,還要考慮相移因素。只要你的交直流電路分析能力、計算能力較強,也沒什么大不了。具體計算我就不給出了,請參考其他網友的回復。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------這種復雜問題能過關,也是一個電子電工類專業合格畢業生乃至合格電子類工程師的標準。起碼,學習的過程必須要體驗過。
回答的很詳細,受教了
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