电流反馈运放电路设计
运算放大器—反馈的概念(电工电子课件)
四、集成放大器在电子电路中的应用
1.电桥信号放大电路的应用
电桥信号放大电路实际上是一个差分放大电路，它是将由传感 器引起的电桥输出电压放大
当传感器的阻值没有变化时，即△R=0时，电桥平衡,电路 输出电压u0=0
因△R<<R
式中
称为传感器的灵敏度
当外接电阻R1=R2、Rf=R3，电桥放大器的输出电压为
正、负反馈
二、正、负反馈电路判断
瞬时极性法
即首先任意假定外输入信号的瞬时极性，然后根据放大原 理确定输出端的瞬时极性，再由反馈电路确定反馈信号的 极性。比较外输入信号及反馈信号,即可判断是什么反馈。 如反馈信号使外输入信号增强，而使净输入信号增大，即 为正反馈。反之，如反馈信号使净输入信号减小，则为负 反馈。
电喷发动机中，用来测量进气压力的进气压力传感器就是由 压敏电阻和集成运放制成的。许多车系都采用了这种传感器
2.光电测量电路 自动空调控制系统中，用作检测日照量的传感器
3.充电系统电压监视器电路 充电系统电压监视器是窗口比较器电路在电子电路中的典型应 用
电路主要是由LM339构成的一个窗口比较器。基准电压由R1和VZ 组成的稳压电路组成，VZ的稳压值是6V。基准电压分别接在A1的 正向端和A2的反相端。E接在充电系统电源上。
反馈在放大电路中应用
一、开环、闭环、反馈的概念
1、定义
集成运放有两个输入端，一个输出端。当输出端和输入端之间 不外接电路，即两者之间在外部是断开的，这称为开环状态
当用一定形式的网络（如R、C等）在外部将它们连接起来， 这称为闭环状态，又称为反馈状态。
Байду номын сангаас
所谓反馈，就是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分 或全部通过一定形式的电路（反馈电路）送回到输入端，和输 入信号共同作用于基本放大电路，控制其输出。
运放反馈电阻并联电容
运放反馈电阻并联电容在电路的世界里，运放可是个神奇的小家伙，像个万能的厨师，能把各种原料调配成美味的佳肴。
不过，今天咱们聊聊运放中的反馈电阻和并联电容，这对搭档就像是好朋友，互相帮助，默契十足，绝对是电路设计中的黄金组合。
反馈电阻就像是调味品，适量加上去，效果立竿见影，太多了就让人受不了，太少了也无味无趣。
你想啊，电流在流动中需要一点控制，太猛了，可能就“飞出锅”了，这时候反馈电阻就出场了，给电流踩踩刹车，让它听话点。
然后再说说那个并联电容，哎呀，简直就像是电路里的安全气囊，冲突的时候能够吸收多余的“冲击力”，保护我们的电路。
想象一下，如果没有它，电流就像个脱缰的野马，跑得飞快，转个弯就容易翻车。
电容的存在，保证了电流的稳定，给了我们一个“软着陆”的机会。
别看它小，作用可大得很，尤其是在信号处理的时候，能够平滑一下波动，简直就像给电路喝了“镇静剂”，一切都变得温和而从容。
还有就是反馈电阻和并联电容的搭配，真的是天作之合。
就像搭配得当的调料，能让一道菜的味道升华到极致。
这个组合能让运放的增益更加稳定，反应更加灵敏。
反馈电阻调节增益，电容则负责滤波，二者相辅相成，形成了一种“合作共赢”的关系。
试想一下，如果没有这个电容，反馈电阻再好也无济于事，电流会因为反应过快而导致不必要的噪声。
而电容的并联，使得信号的波形变得更加完美，简直就像是给电流穿上了一件“绅士外套”，优雅又得体。
设计电路的时候，也得考虑到这两个“小伙伴”的参数选择。
反馈电阻的阻值如果选得不合适，就像做菜加盐太多或者太少，都影响口感。
太高的阻值可能导致增益过高，电路变得不稳定；而太低则可能使得信号衰减，失去了原本的活力。
并联电容的电容量同样也不能马虎，太小了根本起不到滤波的作用，太大了又可能导致响应时间变慢，电路变得迟钝。
选择参数的时候，就像是调配一碗“百味汤”，每种材料都得量入为出。
对了，有一点也不能忽视，反馈电阻和并联电容的影响是相互的，单独改变其中一个，另一边可能就得跟着调整了。
运放负反馈电流
运放负反馈电流
运放的负反馈电流是指负反馈引入运放输入端的电流。
在负反馈电路中，一部分输出信号会被送回至运放的输入端，以抑制运放的输入端电流，从而改善运放的性能和稳定性。
负反馈电流的大小取决于负反馈电阻和负载电阻的比例。
通常情况下，负反馈电流很小，并且可以被忽略不计。
然而，在特定的条件下，如高温、大信号等情况下，负反馈引入的电流可能会变大。
这时，就需要考虑负反馈电流对电路性能的影响。
负反馈电流对电路性能的主要影响是引入电压误差和电流失调。
电压误差会导致输入端的电压与实际输入信号之间存在偏差，从而影响运放的放大性能。
电流失调则会导致输出信号的失真，影响运放的线性性能。
为了减小负反馈电流的影响，可以采取以下措施：
1. 选择负反馈电路中的电阻值合适，使负反馈电流尽量小；
2. 使用高负载电阻来降低负反馈电流的影响；
3. 使用高性能的运放，具有低输入偏置电流和低输入失调电流。
总之，负反馈电流是运放中需要考虑和处理的一个因素，合理的选择电阻和运放，可以减小其对电路性能的影响。
运放恒流电流电路
运放恒流电流电路⼀、引⾔在电⼦电路设计中，恒流电流电路扮演着⾄关重要的⻆⾊。
这种电路能够确保电流在特定负载上保持恒定，不受外部条件（如电压波动、温度变化等）的影响。
其中，使⽤运算放⼤器（运放）构建的恒流电路因其⾼稳定性、易实现性⽽⼴受欢迎。
本⽂将详细探讨基于运放的恒流电流电路的设计原理、实现⽅法以及应⽤场景。
⼆、运放恒流电路的基本原理运放恒流电路的核⼼思想是利⽤运放的⾼放⼤倍数和负反馈机制来维持输出电压的恒定，进⽽通过负载电阻转换为恒定的电流输出。
其基本原理如下：1.电压到电流的转换：在电路中，通常利⽤⼀个精密的电阻（称为负载电阻）将运放的输出电压转换为电流。
根据欧姆定律，当电阻值固定时，电压与电流成正⽐。
2.负反馈机制：为了维持输出电压的恒定，电路中引⼊了负反馈机制。
当输出电压因外部条件变化⽽波动时，负反馈会调整运放的输⼊电压，使其恢复到原始值，从⽽保持输出电压的稳定。
3.运放的⾼放⼤倍数：运放具有极⾼的放⼤倍数，这意味着即使输⼊电压有微⼩的变化，输出电压也会发⽣显著的变化。
这种特性使得运放能够迅速响应外部条件的变化，维持电流的稳定。
三、运放恒流电路的实现⽅法实现运放恒流电路的⽅法有多种，以下是其中⼀种典型的实现⽅式：1.电路组成：该电路主要由运放、负载电阻、反馈电阻和电源组成。
其中，运放负责提供输出电压，负载电阻将电压转换为电流，反馈电阻则与运放的反相输⼊端相连，构成负反馈回路。
2.电路设计：在设计电路时，需要根据所需的恒流值和负载电阻的值来选择合适的反馈电阻。
此外，还需考虑电源的稳定性、运放的带宽和失真等指标。
3.元件选择：为了确保电路的稳定性和可靠性，应选择性能优良的运放和精密的电阻。
同时，还需注意元件的耐压、耐流等参数，以确保电路在恶劣环境下仍能正常⼯作。
四、运放恒流电路的应⽤场景运放恒流电路在众多领域有着⼴泛的应⽤，例如：1.LED驱动：LED的亮度与其电流成正⽐，因此，使⽤运放恒流电路可以为LED提供稳定的驱动电流，确保LED亮度的稳定。
运放电流采样电路原理
运放电流采样电路原理运放（Operational Amplifier）是一种非常常见且重要的电子元件，它有着广泛的应用领域。
运放电流采样电路则是一种基于运放原理的电路，用于测量电流值。
运放电流采样电路的原理相对简单，主要是通过运放反馈进行电流放大和测量的过程。
1.运放：运放是电流采样电路的核心元件。
它是一种基本的电压差放大器，具有高增益和高输入阻抗。
运放有两个输入端和一个输出端，一般用“+”表示非反相输入端，用“-”表示反相输入端。
2.反馈网络：反馈网络是运放电流采样电路中的另一个重要组成部分。
它通过连接输出端和输入端，将一部分输出电压反馈到输入端，控制运放的工作状态。
反馈网络一般包括电阻、电容等被动元件。
3.高精度电流源：高精度电流源是运放电流采样电路中的重要参考源。
它可以为运放提供稳定的输入电流，同时还能够通过反馈网络来调整电流采样电路的工作状态。
1.运放工作在线性放大区：在正常工作情况下，运放的+和-输入端的电位相等，即运放差模输入为零。
当反馈电路产生电流时，运放会放大该电流，并输出给负载。
2.反馈网络的作用：反馈网络将一部分运放输出电压反馈到运放的-输入端。
根据反馈原理，如果运放的输出电压有所变化，反馈回到-输入端的电压将会引起运放的输出电压变化，使得运放的输出电压维持在一定的范围内。
3.采样电流的测量：在电流采样时，通过将被测电流通过一个测量电阻Rf，使电流产生电压降。
然后将这个电压接入运放的-输入端，形成电压采样回路。
运放将这个采样电压经过放大处理，最终输出给负载。
需要注意的是，运放电流采样电路的设计需要根据具体的应用场景来考虑。
在实际应用中，需要注意运放的电源电压、运放的增益、反馈电阻、工作温度等因素对电路性能的影响。
总结起来，运放电流采样电路的原理是通过控制运放的非反相输入端的电位来实现电流的放大和测量。
通过合适的反馈网络和高精度的电流源，可以实现稳定和精确的电流采样，广泛应用于各种测量和控制系统中。
运算放大器应用电路的设计与制作
运算放大器应用电路的设计与制作运算放大器1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。
图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。
如图2所示。
U对应的端子为“-”，当输入U单独加于该端子时，输出电压与输入电压U 反相，故称它为反相输入端。
U+对应的端子为“ + ”，当输入U+单独由该端加入时，输出电压与q 同相，故称它为同相输入端。
输出：U0= A(U+-UJ ; A称为运算放大器的开环增益(开环电压放大倍数)。
在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：开环电压增益Ad=x ；输入阻抗r i=x ；输出阻抗r o=0；带宽f BW=^；失调与漂移均为零等理想化参数。
理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U与输入电压之间满足关系式：Ub= Ad (L+- L U),由于A ud=^，而U 为有限值，因此，U— UL^O o即U〜U-,称为“虚短”。
由于r i二X,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB = 0,称为“虚断”这说明运放对其前级吸取电流极小上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则， 可简化运放电路的计算。
运算放大器的应用(1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路， 比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。
(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端：对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：U 。
訓为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻 R'= R// R F 。
电压反馈和电流反馈运算放大器的比较
阻 R 2 和内部电路 C P 决定, 而与增益设置电阻 R 1 无 体管匹配, 将不会产生失调电压。
关。 因此, CFB 放大器适用于带宽可编程放大器。
两个输入端是两个晶体管的基极。 虽然基极电
由(10) 式还可以看出, 对于 CFB 放大器, 如果 流 (偏置电流) 的绝对大小会随工艺及温度的变化而
(S ichuan Institu te of S olid 2S ta te C ircu its, C h ina E lectron ics T echnology G roup C orp ora tion, C hong qing 400060, P 1 R 1 C h ina)
Abstract: D ifferences betw een cu rren t feedback (CFB ) and vo ltage feedback (V FB ) op erational am p lifiers are
V o l133, № 2 A p r12003
文章编号: 100423365 (2003) 0220132204
电压反馈和电流反馈运算放大器的比较
庞佑兵, 梁 伟
(中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060)
摘 要: 从闭环特性、开环特性、输入级、噪声等几个方面, 对电流反馈 (CFB ) 放大器和电压反馈 (V FB ) 放大器进行了详细的比较, 得出了 CFB 放大器和 V FB 放大器的一些基本特性和应用场合。 通过对这两种电路的比较, 有助于电路设计师在实际应用中选择最适合自己要求的运算放大 器。
CFB 放大器的开环跨导增益 Z (s) 均为无穷大。 因 此, 对于同相放大器, 其电路的理想传输特性推导如 下:
轨到轨运放的电流反馈环
轨到轨运放的电流反馈环
轨到轨运放是一种特殊类型的运算放大器，它的特点是能够输
出电压接近于供电电压的上下限，也就是能够输出接近于正电源和
负电源电压的信号。
而电流反馈环是指在运放的反馈电路中使用电
流作为反馈量来控制放大器的增益和性能。
在轨到轨运放的电流反馈环中，电流反馈被用来控制运放的输
出电流，从而影响输出电压。
这种设计可以使运放的输出电压范围
更广，同时保持良好的线性和稳定性。
通过电流反馈环，可以调节
运放的增益和带宽，以满足不同的应用需求。
从电路设计角度来看，电流反馈环可以提高运放的输出能力和
稳定性，同时减小非线性失真。
这对于需要处理大信号和高精度要
求的应用非常重要。
此外，电流反馈环还可以降低运放的输入阻抗，提高共模抑制比，改善电路的噪声性能。
从应用角度来看，轨到轨运放的电流反馈环广泛应用于需要较
大输出动态范围和精确放大的领域，如传感器接口、数据采集、电
源管理等。
在这些应用中，电流反馈环能够保证信号的准确放大，
并且能够适应不同的输入和输出要求。
总的来说，轨到轨运放的电流反馈环是一种重要的电路设计技术，它能够提高运放的性能和适用范围，满足复杂应用的需求。
通过合理的电流反馈环设计，可以实现更稳定、更精确的信号放大和处理，推动电子技术的发展和应用。
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电流反馈运放电路设计
电流反馈放大器不受基本增益带宽积的限制，随着信号幅度的增加，带宽的损失非常小。
因为可以在最小失真的条件下对大信号进行调节，这些放大器在非常高的频率下通常都具有优异的线性度。
而电压反馈放大器的带宽随着增益的增加降低，电流反馈放大器在很宽的增益范围上维持其大部分带宽不变。
正因为如此，准确地说，电流反馈运放没有增益带宽积的限制。
当然，电流反馈运放也不是无限快，其压摆率(Slew Rate)不受内部偏置电流的限制，但受三极管本身的速度限制。
对给定的偏置电流，这就容许不用通常可能影响稳定性的正反馈或其方法来获得较大的压摆率。
那么如何构建这些电路呢？电流反馈运放具有一个与差分对相对的输入缓冲器，该输入缓冲器大多数情况下常常是射极跟随器或其它非常类似的电路。
正相输入端具有高阻抗，而缓冲器的输出，即放大器的反相输入具有低阻抗。
相比之下，电压反馈放大器的输入都是高阻。
电流反馈运放的输出是电压，并且它与流出或流入运放的反相输入端的电流有关，这由称为互阻抗(transimpedance)的复杂函数Z(s)来表示(图1)。
在直流时，互阻抗是一个非常大的数，并且像电压反馈运放一样，它随着频率的增加具有单极点滚降特性。
电流反馈运放灵活性的关键之一是具有可调节的带宽和可调节的稳定性。
因为反馈电阻的数值实际上改变放大器的交流环路的动态特性，所以能够影响带宽和稳定性两个方面。
加之具有非常高的压摆率和基于反馈电阻的可调节带宽，你可以获得与器件的小信号带宽非常接近的大信号带宽。
在甚至更好的情况下，该带宽在很宽的增益范围内大部分都维持不变。
而因为具有固有的线性度，你也可以在高频大信号时获得较低的失真。
如何发现最佳的反馈电阻R F
由于放大器的交流特性部分地取决于反馈电阻，这就让我们能够针对每一个特定的应用“量身定制”放大器。
降低反馈电阻的数值将提升环路增益。
为了保持稳定性和最大的带宽，在低增益时，反馈电阻要设置为较高的数值；随着增益的上升，环路增益自然降低。
如果需要高的增益，可以利用较小的反馈电阻来部分地恢复环路增益。
图1：具有Z(s)和反馈电阻的电路示意图
图2：能够体现LMH6714特色的不同R F条件下的频率响应
在图2中你可以看到随着你改变反馈电阻带宽所发生的变化。
在右手曲线的远处，反馈电阻R F等于147Ω，你可以看到频率响应具有相当大的峰值。
该曲线也具有最高的带宽。
减小该电阻到远远低于这个147Ω，会导致你的脉冲响应出现振铃，如果再进一步减小该电阻，实际上就会发生振荡。
R F等于300Ω的曲线具有优异的平坦度和增益，并仍然具有与峰值频率响应可比的良好带宽。
所以，我们不必牺牲太多的带宽就已经获得了很高的稳定性。
利用600Ω的反馈电阻，你就能调节回你的频率响应。
例如，如果一个应用仅仅需要50~60MHz的带宽，在该频段内的任何信号都会对噪声有所贡献，你可以利用反馈电阻来调节你的器件的频率响应。
在如此有限的带宽内，利用如此高速的放大器的原因在于它提供优异的信号保真度。
图3来自相同器件的数据表，该图说明了对给定正相增益的推荐反馈电阻。
正如预期的那样，对增益为2的放大器推荐采用300Ω的电阻
，它具有最佳的增益平坦度、建立时间和速度的组合。
此外，从该图中可
图4：利用串联输出电阻实现对容性负载的隔离
如图4所示，通过引入一个电阻(R OUT)，放大器几乎可以驱动任何大小的电容而没有稳定性问题。
这是电压和电流两种反馈放大器常用的技术，当驱动高速模/数转换器时，该技术特别有用。
R OUT电阻被放置在运
放和容性负载(即ADC)之间。
只要电路板空间允许，要把电阻靠近放大器放置。
图5：LMH6738推荐的R OUT与容性负载的对比
在图5中，图表上的曲线显示了根据电容大小建议的R OUT电阻数值。
该图表是根据1kΩ的阻性负载绘制的。
如果RL的数值较小，R OUT也可以更小。
另一个选项是把R OUT放在反馈环之内(图中没有标出)。
你可以把R F连接到隔离电阻的输出侧，而不是图中R OUT和放大器之间用R F连接。
这样做将保持增益的精度，
但是跟在其它例子中一样，你将仍然在隔离电阻上损失相同大小的电压摆幅。
尽管该技术确实有其缺陷，但应该这样实现。
因为电阻和电容形成一种低通滤波器，对于这种电路的应用，存在某种带宽的损失。
实际应用表明，无论电阻阻值多大，电容越大就越难驱动，并降低带宽。
降低系统噪声
如果你正在构建一种IF放大器或低频R F放大器，那么把噪声最小化就特别重要。
利用电流反馈放大器，增加反馈电阻常常能减小系统的噪声，这是因为频率响应衰减得比电阻噪声的上升要快。
为了减小跟随放大器电路的那部分噪声，非常重要的一点是仅仅采用必需的带宽，而不要选用超过应用需求的带宽。
除了采用反馈电阻的最佳数值之外，你可以给电路添加附加的滤波电路。
利用Sallen-Key滤波器拓扑，滤波器常常可以被恰当地合并到放大器的反馈网络中。
如果可能的话，交流耦合将有助于消除低频噪声，那常常就是所谓的1/f噪声，目标是滤除在你的放大带宽之外的所有噪声。
从系统的层面考虑，要求在电路中尽早布置最低噪声和最高增益的模块。
你提高增益越早，其后噪声对你的信号的影响就越小。
如果可能的话，要避免大的信号源电阻，电阻增加的热噪声与电阻值成正比。
电压反馈放大器的优势
如果比较电流反馈和电压反馈两种放大器，你会发现电压反馈放大器在某些方面可能具有一定优势。
利用电流反馈拓扑，输入偏置电流并没有系统地匹配。
正相输入比反相输入阻抗更大—通常具有更低的输入偏置电流。
反相输入偏置电流通常将比较大，如果偏置电流必须流过大阻值的电阻的话，这样做可能导致输入电压的偏移。
在电流反馈器件上的偏移电压可以被匹配并使之相当小，但从系统的观点看，它们不可能完全为零。
所以，虽然典型的电流反馈放大器的偏置电压可以被设计得非常好，但是它将随着正常的工艺批号及温度而变化比较大。
如果需要非常高精度的输入
偏置电压，那么电压反馈放大器通常是比较好的选择。
电流反馈放大器的缓冲器配置需要一个反馈电阻，而电压反馈放大器可以采取直接短路连接。
这样做通常没有问题，除非在设计中取代现有的电压反馈放大器。
最后，在电流反馈放大器的反馈环路中，电容会引起不稳定性。
一些常用的电路拓扑不适合于电流反馈放大器，对于大多数这些电路，需要重新设计电路板，以使之满足电流反馈放大器工作的要求。
作者：
Loren Siebert。