选择电压反馈与电流反馈运算放大器的技巧
选择电压反馈与电流反馈运算放大器的技巧
选择电压反馈与电流反馈运算放大器的技巧
本文无法详细解释电流反馈放大器和电压反馈放大器之间的所有区别和选项，但我们可以列举出一些关键点。
首先，用于电压反馈放大器的设计公式同样适用于电流反馈放大器，因此不需要学习新的内容。
电压反馈放大器具有固定的增益带宽积，而电流反馈放大器没有，因此，您可以从电流反馈放大器获得更高的增益和更高的带宽。
电压反馈放大器有两个高输入阻抗节点，电流反馈放大器只有一个高阻的同相输入，反相输入则是低阻抗输入。
电压反馈放大器具有“开环增益”，电流反馈放大器则具有“开环跨阻”。
与电
压反馈放大器相比，电流反馈放大器具有非常宽的带宽和非常高的压摆率。
与电压反馈放大器不同的是，反馈电阻在电流反馈放大器的稳定性中起着很重要的作用，这就限制了反馈电阻的选取（电阻值可以在制造商的数据手册中找到），也限制了增益设置电阻的阻值。
这里只是对电流反馈放大器和电压反馈放大器作了初步介绍。
在工程师设计电路时，电流反馈放大器提供了另外一个强大的选项，以下是有关电流反馈放大器和电压反馈放大器的信息，下次当您想要选用电压反馈放大器时，可先仔细看看您手上的可选器件，您也许能找到一个更合意的。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
第十七章 电子电路中的反馈
17.1 反馈的基本概念
17.2 放大电路中的负反馈 17.3 振荡电路中的正反馈
17.1 反馈的基本概念
一、概念
凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或 全部引回到输入端，与输入信号进行叠加，就称为反馈。 RB1 C1 + RC +U 通过RCC E C2 将输出电流 + 反馈到输入 + uo RS R
+ ui
–
– +－ + A1 uo1
－
R
uo – + + A2
RL
串联电压负反馈
例2：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至 A1输入端的是何种类型的反馈电路。
ui
－
– + + A1 uo1
R
uo – +－ + A2 RL
并联电流负反馈
17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响 1. 降低放大倍数
1 如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则： f 0 2 RC
1 传递函数： f0 f U i 3 j( ) f0 f Uo 1 幅频特性： Ui f f0 2 2 3 ( ) f0 f Uo
Uo Ui
+90
f0
0
1 3
f
1 f f 0 –90 相频特性： arctg ( ) 3 f0 f
17.2 放大电路中的负反馈
17.2.1 负反馈的类型 一、反馈分类 直流反馈： 反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递 直流信号。 引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点。 交流反馈： 反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递 交流信号。 引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能。
电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别
电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别1.电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别：1.带宽VS增益电压反馈型放大器的-3DB带宽由R1、Rf和跨导gm共同决定，这就是所谓的增益帯宽积的概念，增益增大，带宽成比例下降。
同时运放的稳定性有输入阻抗R1和反馈阻抗Rf共同决定。
而对于电流反馈型运放，它的增益和带宽是相互独立的，其-3DB带宽仅由Rf决定，可以通过设定Rf得到不同的带宽。
再设定R1得到不同的增益。
同时，其稳定性也仅受Rf影响。
2.反馈电阻的取值电流型运放的反馈电阻应根据数据手册在一个特定的范围内选取，而电压反馈型的反馈电阻的选取就相对而言宽松许多。
需要注意的是电容的阻抗随着频率的升高而降低，因而在电流反馈放大器的反馈回路中应谨慎使用纯电容性回路，一些在电压反馈型放大器中应用广泛的电路在电流反馈型放大器中可能导致振荡。
比如在电压反馈型放大器我们常会在反馈电阻Rf上并联一个电容Cf来限制运放的带宽从而减少运放的带宽噪声（Cf也常常可以帮助电压反馈型放大器稳定），这些如果运用到电流反馈放大器上，则十有八九会使你的电路振荡。
3.压摆率当信号较大时，压摆率常常比带宽更占据主导地位，比如同样用单位增益为280MHZ的放大器来缓冲10MHZ，5V的信号，电流反馈放大器能轻松完成，而电压反馈放大器的输出将呈现三角波，这是压摆率不足的典型表现。
通常来说，电压反馈放大器的压摆率在500V每us,而电流反馈放大器拥有数千V每us.4.如何选择两类芯片a,在低速精密信号处理中，基本看不到电流反馈放大器的身影，因为其直流精度远不如精密电压反馈放大器。
b.在高速信号处理中，应考虑设计中所需要的压摆率和增益帯宽积；一般而言，电压反馈放大器在10MHZ以下，低增益和小信号条件下会拥有更好的直流精度和失真性能；而电流反馈放大器在10MHZ以上，高增益和大信号调理中表现出更好的带宽和失真度。
当下面两种情况出现一种时，你就需要考虑一下选择电流反馈放大器：1，噪声增益大于4；2，信号频率大于10MHZ。
运算放大器
运算放大器绪论运算放大器是电压控制型电压源模型，其增益（放大倍数）非常大。
运算放大器有5个端子、4个端口的有源器件。
其符号和内部结构如图1所示：图1 运算放大器模型和内部结构图图中电压VCC和VEE是由外部电源提供，通常决定运算放大器的输出电压等级。
符号“＋”和“—”分别表示同相和反相。
输入电压Vp和Vn以及输出电压Vo都是对地电压。
运算放大器的五个接线端构成了一个广义节点，如果电流按照图1所示定义，根据KCL （基尔霍夫电流定律）有如下公式：因此，为了保持电流平衡，我们必须将所有电流都包括进来，这是根据有源器件的定义得出的。
如果我们仅仅考虑输入和输出电流来列出KCL，则等式不成立，即：运算放大器的等效电路模型如图2所示。
电压Vi是输入电压Vp和Vn的差值即Vi＝Vp －Vn。
Ri是放大器的输入电阻，Ro是输出电阻。
放大参数A称为开环增益。
运算放大器的开环结构定义为：运算放大器的结构中不包括将输入和输出端连接起来的回路。
图2 运算放大器的等效电路模型如果输出端不接任何负载，输出电压为：该公式说明，输出电压Vo是与输入电压Vp和Vn之差的函数。
因此可以说该运算放大器是差值放大器。
大多数实际的运算放大器的开环放大倍数是非常大的。
例如，比较常用的741型运算放大器，它的放大倍数为200000Vo/Vi，甚至一些运算放大器的放大倍数达到108 Vo/Vi。
反映输入电压和输出电压关系的曲线称为电压传输特性，而且该曲线是放大器电路设计和分析的基础。
运算放大器的电压传输曲线如图3所示：图3 电压传输特性曲线注意：该曲线有2个变化区域，一个为在Vi＝0V附近时，输出电压和输入电压成正比例放大，称之为线性区域；另一个为Vo随Vi改变而不变的区域，称之为饱和区（或非线性区）。
可以通过设计让运算放大电路工作在上述的2个区域。
在线性区域Vo和Vi直线的斜率是非常大的，实际上，它与开环放大倍数A相等。
例如，741运算放大器正负电源电压为VCC=+10V，VEE=－10V，Vo的饱和值（最大输出电压）一般在±10 V，而当A＝200000 Vo/Vi 时，可以算出输入的电压非常小：10/200,000 = 50μV。
电压反馈型运算放大器的增益和带宽
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-
-
-
R1
+
+
IN
B
R1
C
R2
MT-033
环路增益 开环增益与闭环增益之差称为环路增益，如图3所示。环路增益给出了可以在给定频率下 施加于放大器的负反馈量。
GAIN dB
OPEN LOOP GAIN
LOOP GAIN
CLOSED LOOP GAIN
NOISE GAIN
fCL
LOG f
LOG f
图5：增益带宽积
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MT-033
例如，如果有这样一个应用，要求闭环增益为10，带宽为100 kHz，则需要一个最低增益带宽 积为1 MHz的运算放大器。但这有点把问题过度简单化了，因为增益带宽积变化极大，而且在 闭环增益与开环增益相交的位置，响应实际上要低3 dB。另外，还应该允许一定的额外余量。 在上述应用中，增益带宽积为1 MHz的运算放大器是最低要求。保险起见，为了实现要求的 性能，因数至少应该是5。因此选择了增益带宽积为5 MHz的运算放大器。 稳定性标准 反馈稳定性理论认为，闭环增益必须在不大于6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增 益相交，才能使系统实现无条件稳定。如果响应为12 dB/8倍频程(双极点响应)，则运算放 大器会发生振荡。简单起见，不妨这样设想，每个极点增加90°相移。两个极点则会产生 180°的相移，而180°的相移会使负反馈变成正反馈，即振荡。 那么问题是：为什么要用单位增益下不稳定的放大器呢？答案是，对于给定的放大器，如 果该放大器设计时未考虑单位增益稳定性，则可在较高增益下提高带宽。这类运算放大器 有时被称为非完全补偿运算放大器。然而，仍需满足稳定性标准，即闭环增益必须在6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增益相交。否则，放大器将会振荡。因此，非完 全补偿运算放大器仅在数据手册中规定的较高增益下保持稳定。 举例来说，不妨比较图6中的开环增益图。图中的三种器件，AD847、AD848 和 AD849基 本上采用相同的设计，只是内部补偿机制不同。AD847为单位增益稳定型，规定增益带宽 为50 MHz。AD848在增益为5或以上时保持稳定，其增益带宽为175 MHz。AD849在增益为 25或以上时保持稳定，其增益带宽为725 MHz。由此可见，在基本设计相同的情况下，可 以通过修改运算放大器的内部补偿机制来产生不同的增益带宽积，其为最低稳定增益的函 数。
集成运算放大器中反馈的类型和判别方法
集成运算放大器中反馈的类型和判别方法作者：周庆华来源：《硅谷》2014年第10期摘要在电子电路中，反馈的应用是极为广泛的，而集成运算放大器（简称集成运放）中引入的负反馈更对其电路的性能有着十分重要的影响。
文章就集成运算放大器中反馈的类型进行了描述，并对反馈的几种不同判别方法进行了研究和总结。
关键词集成运算放大器；反馈；反馈类型；判别方法中图分类号：TN722 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0132-021 反馈的分类（类型）将电路输出端输出的电压或者电流的全部或者其中的一部分，通过反馈电路引回到输入端（如图1）称为反馈。
图1反馈根据对输入端信号的增强或者削弱情况，又可以分为正反馈和负反馈两种不同的类型。
若Xd（净输入信号）>Xi（输入信号），即Xf（反馈信号）对集成运算放大器的输入端Xi（输入信号）起到了增强的作用，则此种反馈被称之为正反馈；若Xd（净输入信号）负反馈根据从集成运算放大器输出端引出的方式不同又可以分为电压反馈（或者电流反馈）；根据引回到集成运算放大器的输入端形式的不同又可以分为串联反馈（或者并联反馈），最后再根据输出端和输入端不同的引出引入方式组合成四种类型的负反馈，即：电压-并联-负反馈、电流-并联-负反馈、电压-串联-负反馈、电流-串联-负反馈。
2 反馈的判别方法针对集成运算放大器而言，反馈的判别是有一定的步骤的。
首先判断有无反馈；接着判断是正反馈还是负反馈；如果是负反馈，最后再判断负反馈的类型。
2.1 有无反馈的判别方法如果集成运算放大器的输出端和输入端有电路连接，并且反馈电路将输出端的电压或电流引入到输入端，则说明此时的电路有反馈（如图2）。
图2但有一种集成运算放大器的电路需要特别注意，虽然看似有反馈，但实际电路是直接接地的，输出端的信号没有引回到输入端，此时的集成运算放大器电路是没有反馈的（如图3）。
图32.2 正反馈和负反馈的两种判别方法方法一：集成运算放大器正反馈和负反馈的通用判别方法一般采用的是瞬时极性法，具体的判别分成以下三个步骤：①先任意假设集成运算放大器的两个输入端的任一输入端在某一瞬间的极性（假设时可以假设极性为“+”，也可以假设极性为“-”）；②根据反相输入端电位的瞬时极性与同相输入端电位的瞬时极性相反；输出端电位的瞬时极性与反相输入端电位的瞬时极性相反；输出端电位的瞬时极性与同相输入端电位的瞬时极性相同的三个标准（或者直接看集成运算放大器图形的符号，标示“+”相同符号的端口极性相同，标示“+”、“-”不同符号的端口极性相反），标出集成运算放大器另外一个输入端和输出端电位的瞬时极性；③根据反馈电路上所标示出的极性，与输入端标示的极性进行对比，即可以确定反馈类型。
如何计算运算放大器带宽？这几个方法交给你
如何计算运算放大器带宽？这几个方法交给你互阻抗放大器是一款通用运算放大器，其输出电压取决于输入电流和反馈电阻器：我经常见到图1 所示的这款用来放大光电二极管输出电流的电路。
几乎所有互阻抗放大器电路都需要一个与反馈电阻器并联的反馈电容器 (CF)，用以补偿放大器反相节点的寄生电容，进而保持稳定性。
有大量文章都介绍了在使用某种运算放大器时应如何选择反馈电容器，但我认为这根本就是错误的方法。
不管我们半导体制造商相信什么，工程师都不会先选择运算放大器，然后再通过它构建电路！大部分工程师都是先罗列一系列性能要求，再寻找能满足这些要求的部件。
鉴于这种考虑，最好先确定电路中允许的最大反馈电容器，然后选择一个具有足够增益带宽积 (GBW) 的运算放大器，以便能与该反馈电容器稳定工作。
下面是为互阻抗放大器确定所需运算放大器带宽的简易方法的步骤。
步骤 1：确定允许的最大反馈电容。
反馈电容器连同反馈电阻器构成放大器频率响应中的一个极点：高于这个极点频率时，电路的放大性就会降低。
最大反馈电容器值可由反馈电阻器和所需的带宽确定：我们可通过让反馈电容器等于或小于公式3 计算得到的值，来确保电路满足带宽要求。
步骤 2：确定放大器反相输入端电容。
以显示光电二极管的接点电容(CJ) 以及放大器的差分(CD) 及共模（CCM1、CCM2）输入电容。
这些值通常在运算放大器和光电二极管的产品说明书中提供。
从本图中可以很明显看到 CJ、CD 和 CCM2 是并联的，因此反相输入端电容是：由于非反相端接地，因此CCM1 不会增加输入电容。
这时候CD 和 CCM2 可能还不知道，因为我们还没有选择特定的运算放大器。
我经常将10pF 作为其相加过后的合理估计值。
随后可用确切值来替代，以确定特定运算放大器是否合适。
既然我们已经确定了CF 和CIN 的值，那现在就能计算出所需的运算放大器带宽。
我将在第二部分介绍该计算，并在设计实例中应用以上过程。
06 集成运放、反馈的认知及应用电路的制作(电子教材)
项目6 集成运放、反馈的认知及应用电路的制作学习目标1．知识目标(1) 了解集成运算放大器(简称集成运放)的结构组成及特性指标，了解常见集成运放的种类、引脚特性。
(2) 了解集成运放的“虚短”和“虚地”的概念，了解集成运放应用电路的分析与基本计算。
(3) 掌握反馈的定义、分类及判别方法，重点掌握各种反馈类型对放大电路静态和动态性能的影响。
2．技能目标(1) 掌握利用万用表、信号发生器、示波器测试反馈电路的特性的方法。
(2) 制作音频放大电路的中间级，学会对电路所出现故障进行原因分析及排除。
生活提点集成电路是20 世纪60 年代初发展起来的一种新型器件。
它把整个电路中的各个元器件以及器件之间的连线采用半导体集成工艺同时制作在一块半导体芯片上，再将芯片封装并引出相应引脚做成具有特定功能的集成电子线路。
与分立件电路相比，集成电路实现了器件、连线和系统的一体化，外接线少，具有可靠性高、性能优良、质量轻、造价低廉、使用方便等优点。
另外，通过引入反馈可改善放大电路的放大性能。
项目任务制作音频放大电路的中间级部分，要求该电路采用两级集成运放作为放大之用，电压放大倍数至少达到50以上。
该电路在PCB 上如图6.1 所示。
图6.1 音频放大电路的中间级部分项目实施6.1 集成运放的认知集成运放的实物如图6.2 所示。
6.1.1 集成运放的组成及其符号各种集成运算放大器的基本结构相似，主要都是由输入级、中间级和输出级以及偏置电路组成，如图 6.3 所示。
输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成；中间级的作用是获得较大的电压放大倍数，可以由共射极电路承担；输出级要求有较强的带负载能力，一般采用射极跟随器；偏置电路的作用是为各级电路供给合理的偏置电流。
图6.3 集成运算放大电路的结构组成集成运放的图形和文字符号如图6.4 所示。
图6.4 集成运放的图形和文字符号其中“-”称为反相输入端，即当信号在该端进入时，输出相位与输入相位相反；而“+”称为同相输入端，输出相位与输入信号相位相同。
详解运放的参数和选择
详解运放的参数和选择以后将在使用运放中接触到的关于运放的参数含义记在这里。
最近在使用一款PGA，在PGA输入端接地时发现输出总有个矩形波信号，放大1000倍后非常明显，怀疑是电源引起的干扰。
开始的时候在输入正负电源处都加了100uf和0.1的电容，但效果不明显，后来准备再电源输入端再串联一个电阻，一开始电阻选择的是1k，但上电后发现芯片根本都无法工作，测量芯片两端的电源电压发现才一点多v。
这时候就看了下数据手册的静态电流，发现竟然是5mA，然后这个PGA是5v供电的，如果PGA正常工作，1k电阻上的分压都能到5v。
所以后来用了个50欧的电阻配合着100uf和0.1uf构成了个低通滤波，这样一来芯片工作正常了，然后输出的波纹也小了很多。
在选择运放时应该知道自己的设计需求是什么？从而在运放参数表中来查找。
一般来说在设计中需要考虑的问题包括：1、运放供电电压大小和方式选择；2、运放封装选择；3、运放反馈方式，即是VFA (电压反馈运放)还是CFA(电流反馈运放)；4、运放带宽；5、偏置电压和偏置t电流选择；6、温漂；7、压摆率；8、运放输入阻抗选择；9、运放输出驱动能力大小选择；10、运放静态功耗，即ICC电流大小选择；11、运放噪声选择；12、运放驱动负载稳定时间等等。
偏置电压和输入偏置电流在精密电路设计中，偏置电压是一个关键因素。
对于那些经常被忽视的参数，诸如随温度而变化的偏置电压漂移和电压噪声等，也必须测定。
精确的放大器要求偏置电压的漂移小于200μV和输入电压噪声低于６nV/√Hz。
随温度变化的偏置电压漂移要求小于1μV/℃ 。
低偏置电压的指标在高增益电路设计中很重要，因为偏置电压经过放大可能引起大电压输出，并会占据输出摆幅的一大部分。
温度感应和张力测量电路便是利用精密放大器的应用实例。
低输入偏置电流有时是必需的。
光接收系统中的放大器就必须具有低偏置电压和低输入偏置电流。
比如光电二极管的暗电流电流为pA 量级，所以放大器必须具有更小的输入偏置电流。
放大电路中的反馈课件2
Rf RE2
uF
uo
电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳 定静态工作点。
二、负反馈放大电路的放大倍数
放大电路的开 环放大倍数
A
X o X id
反馈网络的 反馈系数
F
X f X o
放大电路的闭 环放大倍数
A
f
X o X i
由于 X id X i X f
Af
X o X i
A X id X id X f
解：
根据瞬
时极性
⊕
法判断
••
I
i
⊕
I
'
i
○
○
•
If
反馈信号和输入信号加于 输入回路同一点时，瞬时
极性相反是负反馈。
⊕ ○
★输入信号与反馈信号是并联的形式，所以是并联负反馈。 ★反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。
电流并联负反馈
例4：
试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。
解：
根据瞬时极
性法判断
性
反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极
法 性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。
对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器
来说是同相输入端和反相 输入端。
以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地 而言，这样才有可比性。
电电压压串串联联负负反反馈馈
Rg
串联负反馈
输入回路Vg
A A ⊕
反馈框图：
实际被放大信号
叠加
输入
±
放大器
反馈
信号 反馈网络
开环 输出
闭环
取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器
《运算放大器》课件
带宽与增益
根据电路的带宽和增益需求，选择适当带宽 和增益的运算放大器。
输入与输出阻抗
考虑电路的输入和输出阻抗，选择合适的运 算放大器以匹配阻抗。
电源电压与功耗
根据电源电压和功耗要求，选择合适的运算 放大器以降低能耗。
运算放大器的使用注意事项
电源电压的稳定性
确保电源电压的稳定，避免因电源波 动引起的电路性能不稳定。
闭环增益
总结词
闭环增益是指运算放大器在有反馈回路的情况下对输入信号的放大倍数。
详细描述
闭环增益是运算放大器实际应用中最重要的性能指标之一，它决定了放大器的 输出信号与输入信号之间的关系。通过调整反馈回路，可以改变闭环增益，从 而实现特定的输出信号。
带宽增益乘积
总结词
带宽增益乘积是衡量运算放大器频率响应的一个重要参数，它表示增益和带宽之间的乘积关系。
《运算放大器》PPT 课件
目录
CONTENTS
• 运算放大器概述 • 运算放大器的工作原理 • 运算放大器的应用 • 运算放大器的选择与使用 • 运算放大器的性能指标 • 运算放大器的设计实例
01 运算放大器概述
运算放大器的定义
01
运算放大器（简称运放）是一种 具有高放大倍数的电路单元，其 输出信号与输入信号之间存在一 定的数学关系。
根据需求选择合适的放大倍数，调整输入和输出电阻的大小，以确 保放大器的性能。
电路图
提供基于运算放大器的放大器电路图，包括输入、输出和反馈电阻 等元件。
基于运算放大器的滤波器设计
滤波器
利用运算放大器和适当的反馈网络可以设计出各种类型的滤波器， 如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
设计要点
根据滤波器的类型和性能要求，选择合适的反馈网络元件和运算放 大器型号。