放大器的输出是另外一个放大器的镜像输出，也就是说加在负载两端的信号仅在相位上相差180°。负载上将得到原来单端输出的2倍电压。从理论上来讲电路的输出功率将增加4倍。BTL电路能充分利用系统电压，因此BTL结构常应用于低电压系统或电池供电系统中。在汽车音响中当每声道功率超过10w时，大多采用BTL形式。BTL形式不同于推挽形式，BTL的每一个放大器放大的信号都是完整的信号，只是两个放大器的输出信号反相而已。用集成功放块构成一个BTL放大器需要一个双声道或两个单声道的功放块。但是并不是所有的功放块都适用于BTL形式，BTL形式的几种接法也各有优劣、下面藉助于制作实验，对各种接法逐一介绍。实验中用到的功放集成块有LM1875，LM3886，TDA1514，LM4766。由于个人比较偏好于LM4766的音，且其他IC的应用杂志上也多有介绍。因此以LM4766的BTL应用为例。
图1所示是LM4766的第一种BTL应用接法。输入信号从LM4766放大器B的同相输入端输入，R6，R4，C2是其负反馈网络。放大器A的反相输入端信号经过R9从放大器B的输出端引入。并被R9，R1，C1分压。同时R1，C1，R3鹏又是放大器A的负反馈网络。假设C6端输入信号为V，放大器B的增益为PB＝（R4＋R6）／R4，B的输出端电压为PB*V。放大器A的
图1所示是LM4766的第一种BTL应用接法。输入信号从LM4766放大器B的同相输入端输入，R6，R4，C2是其负反馈网络。放大器A的反相输入端信号经过R9从放大器B的输出端引入。并被R9，R1，C1分压。同时R1，C1，R3鹏又是放大器A的负反馈网络。假设C6端输入信号为V，放大器B的增益为PB＝（R4＋R6）／R4，B的输出端电压为PB*V。放大器A的
输入是经过分压的，分压系数为 R1／（ R9＋R1），在电路中一般取R9=R6，R4＝R1。因此分压系数为1／PB，放大器A的反相输入信号亦为 V，其增益为-（R4＋R6）／R4，R3一般等于R6，所以A的增益为-PB*V。在负载上得到的输出为此两信号的迭加，即2PB*V。但是在此种形式的应用中存在着影响音效的环节。首先是R9必须严格等于R6，否则这一误差将会被A的放大系数所放大，使A和B的输出信号幅度相差很多。其二由于A的负反馈中C1的存在，A的输出在相位上并不会完全与B的输出相差180°。这是HI-FI玩家最忌讳的事。在实际制作与聆听中也发现，电路的输出在定位与层次感上，的确是让人糊涂。但此电路不论是空载，还是无输入信号或输入信号的信号源内阻很大，电路皆能正常工作。而且额外增加的元器件仅一电阻而已。稳定简单是此电路的特点。
图2所示是LM4766的第二种BTL应用接法。A作为反相放大器，B作为同相放大器。A的增益为-R17／R1，B的增益为（R4＋R6）／R4，可取适当的值使二者增益相等。由于A、B放大器的输入信号在相位上是绝对相等的，经过放大后相位即使有延迟，但只要延迟的相位相等，
迭加后也不会存在相位混乱的问题。此电路的适应性很不理想。因为它对输入信号源的要求很高。信号源必须在电路上电前加入，而且内阻要足够小。在不接入信号源时，A作为跟随器将会输出一直流电压损坏喇叭。当信号源内阻太大时，A的放大系数会变小。此种接法适用于在电路中加有低输出电阻的前级的电路系统中。
图3所示是LM4766的第三种BTL应用接法。电路中加有一块NE5532。它改善了图2接法中的不稳定性。NE5532的放大器 A11 为电压跟随器，A27为反相器。因此，LM4766的两个同相放大器的输入是反相的，它们的输出亦是反相的。在All中使用了C7电容，应此在A11的输出中是不含直流分量的，所以A27可采用直流负反馈，这使得 A27 的输出与 A11 的输出正好相差180°，因而不存在图1所说的相位延迟问题。同时由于NE5532的输出内阻是相当小的，它又解决了图2中不稳定的问题。只是电路中增加了一块IC，使电路的复杂程度有所提高。
作者对以上三种方法，分别用美国国家半导体的LM1875，LM3886，LM4766和飞利浦TDA1514做了测试。
图3所示是LM4766的第三种BTL应用接法。电路中加有一块NE5532。它改善了图2接法中的不稳定性。NE5532的放大器 A11 为电压跟随器，A27为反相器。因此，LM4766的两个同相放大器的输入是反相的，它们的输出亦是反相的。在All中使用了C7电容，应此在A11的输出中是不含直流分量的，所以A27可采用直流负反馈，这使得 A27 的输出与 A11 的输出正好相差180°，因而不存在图1所说的相位延迟问题。同时由于NE5532的输出内阻是相当小的，它又解决了图2中不稳定的问题。只是电路中增加了一块IC，使电路的复杂程度有所提高。
作者对以上三种方法，分别用美国国家半导体的LM1875，LM3886，LM4766和飞利浦TDA1514做了测试。
首先是LM1875。LM1875最高电压可达±30V，输出电流可达3A最大输出功率30W。无过流和温度保护电路。在NS给出的Datasheet中，它并没有推荐BTL应用方法。应用于图1接法时，声音有点飘的感觉。在图3中当拔掉音频输入端子，喇叭中有秃秃的声音，证实它在自激。三种电路输出功率可达80W左右。
然后以图3方式，对LM3886和TDA1514做了一番比较。
TDA1514最大供应电压是。±30V，当正负电压之差超过60V时，集成块会很容易损坏。当负载是8Ω时，最大电压为±28V，推荐用±24V。LM3886最大供应电压是±42V，当负载是8Ω时推荐用±35V，负载是4Ω时推荐用±28V。电源供应电流最好不要小于5A。如果电流不够，将会引起电压波动，不能真实反映BTL的输出功率。测试时，信号源采用正弦波发生器，调整它的幅度直到出现削波失真为止。散热片要足够大以免出现温度过流保护动作。
TDA1514应用于BTL方式时必须小心谨慎，否则容易自激。在每个放大器输出端必须用一个1/4W、10Ω电阻与0.047pF电容串连到地。反馈电阻（一般是27kΩ到33kΩ）减小到20k见以减小增益。喇叭用8Ω的。TDA1514内部有限流保护和最大功率限制电路，最大输出电流大
然后以图3方式，对LM3886和TDA1514做了一番比较。
TDA1514最大供应电压是。±30V，当正负电压之差超过60V时，集成块会很容易损坏。当负载是8Ω时，最大电压为±28V，推荐用±24V。LM3886最大供应电压是±42V，当负载是8Ω时推荐用±35V，负载是4Ω时推荐用±28V。电源供应电流最好不要小于5A。如果电流不够，将会引起电压波动，不能真实反映BTL的输出功率。测试时，信号源采用正弦波发生器，调整它的幅度直到出现削波失真为止。散热片要足够大以免出现温度过流保护动作。
TDA1514应用于BTL方式时必须小心谨慎，否则容易自激。在每个放大器输出端必须用一个1/4W、10Ω电阻与0.047pF电容串连到地。反馈电阻（一般是27kΩ到33kΩ）减小到20k见以减小增益。喇叭用8Ω的。TDA1514内部有限流保护和最大功率限制电路，最大输出电流大
约3A。最大输出功率50W。在接成BTL时，发现最大功率可达100W左右，限流电路开始动作。输出端在正弦波的峰顶时被关闭。过了峰顶后又打开，虽然不是很容易听出来，但已严重影响了音质。超过110w时功率限制电路工作，输出端被彻底关掉。
LM3886有独特的“SPIKE”保护电路，这使它在许多方面胜过飞利浦的TDA1514。LM3886并不是在输出超额时就简单地关掉电路。SPIKE保护有一个转换区间。LM3886也有固定的温度检测过流保
护。最大输出电流比TDA1514稍大。实际最大输出功率60W。在接成BTL时，最大功率可达120W左右。二者音质难分伯仲，只是当LM3886应用于高电压时，其音质在结实方面要胜一筹。
最后对LM4766接成图3方式实验，电路输出功率100W左右，其音质干脆有力，动态范围极佳。另外，有条件的读者可至NS的网站索要免费样品（free sample）。网址是：www.national。综上所述，在使用BTL，电路提高输出功率时，一定要根据系统电路选择合适的电路形式，并且要深入了解所用集成块的参数，才能设计出合适的应用电路。
最后对LM4766接成图3方式实验，电路输出功率100W左右，其音质干脆有力，动态范围极佳。另外，有条件的读者可至NS的网站索要免费样品（free sample）。网址是：www.national。综上所述，在使用BTL，电路提高输出功率时，一定要根据系统电路选择合适的电路形式，并且要深入了解所用集成块的参数，才能设计出合适的应用电路。
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如何利用集成功放构成BTL电路
发表于 2008/4/6 18:51:21
如何利用集成功放构成BTL电路
2008-03-14 15:11:04
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集成功率放大器由于不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少、安装调试简单、使用方便的优点；而且在性能上也优于分立元件，例如温度稳定性好，功耗小、失真小，特别是集成功率放大器内部还设置有过热、过电流、过电压等自动保护功能的电路对电路自行进行保护。由于集成功率放大器具有分立元件不具有的很多优点，近年来集成功率放大器件发展
很快，使用相当广泛。产品有单通道和双通道、单功放、双功放及多功放等器件。集成功放在实际应用中通常接成OCL电路，或OTL电路，接成BTL（Balanced Transformer Less）电路却很少，而BTL电路的优点是电源利用率比前面两种电路高4倍。本文从BTL电路的结构、原理出发，分析BTL电路输入、输出信号特点，最后介绍如何用集成功率放大器件构成BTL电路。
1BTL电路
1.1BTL电路的组成及工作原理
大家知道OCL和OTL两种功放电路的效率很高，但是他们的缺点就是电源的利用率都不高，其主要原因是在输入正弦信号时，在每半个信号周期中，电路只有一个晶体管和一个电源在工作。为了提高电源的利用率，也就是在较低电源电压的作用下，使负载获得较大的输出功率，一般采用平衡式无输出变压器电路，又称为BTL电路。电路如图1所示。
1.1BTL电路的组成及工作原理
大家知道OCL和OTL两种功放电路的效率很高，但是他们的缺点就是电源的利用率都不高，其主要原因是在输入正弦信号时，在每半个信号周期中，电路只有一个晶体管和一个电源在工作。为了提高电源的利用率，也就是在较低电源电压的作用下，使负载获得较大的输出功率，一般采用平衡式无输出变压器电路，又称为BTL电路。电路如图1所示。
在输入信号 Ui正半周时，V1，V4导通，V2，V3截止，负载电流由VCC经V1，RL，V4流到虚地端。如图1中的实线所示。
在输入信号Ui负半周时，V1，V4载止，V2，V3导通，负载电流由VCC经V2，RL，V3流到虚地端。如图1中虚线所示。可见：
（1）该电路仍然为乙类推挽放大电路，利用对称互补的2个电路完成对输入信号的放大；其输出电压的幅值为：UOMVCC
最大输出功率为：
（2）同OTL电路相比，同样是单电源供电，在VCC，RL相同条件下，BTL电路输出功率为OTL电路输出功率的4倍，即BTL电路电源利用率高；
（3）BTL电路的效率在理想情况下，仍近似为78.5%。
1.2集成功率放大电路构成BTL电路的条件
在实际工作中经常用到集成功率放大电路，两块对称集成功率放大电路也可构成BTL电路。用集成电路怎样才能构成BTL电路。上面已经介绍了分立元件的BTL电路，首先我们来分析分立元件BTL电路特点：
在输入信号Ui负半周时，V1，V4载止，V2，V3导通，负载电流由VCC经V2，RL，V3流到虚地端。如图1中虚线所示。可见：
（1）该电路仍然为乙类推挽放大电路，利用对称互补的2个电路完成对输入信号的放大；其输出电压的幅值为：UOMVCC
最大输出功率为：
（2）同OTL电路相比，同样是单电源供电，在VCC，RL相同条件下，BTL电路输出功率为OTL电路输出功率的4倍，即BTL电路电源利用率高；
（3）BTL电路的效率在理想情况下，仍近似为78.5%。
1.2集成功率放大电路构成BTL电路的条件
在实际工作中经常用到集成功率放大电路，两块对称集成功率放大电路也可构成BTL电路。用集成电路怎样才能构成BTL电路。上面已经介绍了分立元件的BTL电路，首先我们来分析分立元件BTL电路特点：
（1）由电路结构中可见，BTL电路由2个互补对称电路构成，A1，A2电路的元件参完全相同；
（2）2个互补放大器输入端电压极性相反，其值大小相等，即为差模信号。
（3）2个互补集成放大电路输出端电压的极性相反，值大小相等，即负载RL两端电压大小相等，极性相反。
根据以上特点，可采用2种型号、参数完全相同的集成功率放大电路，且使2个放大输入信号极性相反，同时使负载两端（输出端）的电压极性相反，便可构成BTL电路，在实际中通常这种方法，容易使电路参数完全对称，一般采用双功率放大电路构成。其原理框图如图2所示，要求A1，A2输入信号大小相等，放大电路输入、输出回路完全相同，只有这样才能保证负载RL两端电压大小相等；另一方面要求A1，A2都不具有（或都有）倒相作用，保证负载两端电压极性相反。另一种方法就是将双端输入改为单端输入，输入、输出信号满足上述要求即可。
（2）2个互补放大器输入端电压极性相反，其值大小相等，即为差模信号。
（3）2个互补集成放大电路输出端电压的极性相反，值大小相等，即负载RL两端电压大小相等，极性相反。
根据以上特点，可采用2种型号、参数完全相同的集成功率放大电路，且使2个放大输入信号极性相反，同时使负载两端（输出端）的电压极性相反，便可构成BTL电路，在实际中通常这种方法，容易使电路参数完全对称，一般采用双功率放大电路构成。其原理框图如图2所示，要求A1，A2输入信号大小相等，放大电路输入、输出回路完全相同，只有这样才能保证负载RL两端电压大小相等；另一方面要求A1，A2都不具有（或都有）倒相作用，保证负载两端电压极性相反。另一种方法就是将双端输入改为单端输入，输入、输出信号满足上述要求即可。
2集成功放构成BTL的方法
根据以上特点集成功率放大电路在BTL电路中可采用以下方法。
(1)电流驱动法
如图3所示，该电路将输入电压转换为输出电流，输出电流表达式为：
根据以上特点集成功率放大电路在BTL电路中可采用以下方法。
(1)电流驱动法
如图3所示，该电路将输入电压转换为输出电流，输出电流表达式为：
由此可见：输出电流IO和输入电压VIN成正比（电流驱动法），而与负载的大小及性质无关。电流驱动方式可降低由于电动机有较大电感而引起的移相问题，因此在伺服系统中得到了广泛地应用，他有助于稳定伺服环。利用参数相同的上述两个电路A和B，使两电路的电流
大小相等，方向相反的流过负载，构成电流驱动方式的BTL电路，他具有恒流源特点。负载获得的电流和功率分别为电流驱动方式的2倍和4倍，从而提高了输出功率。图3应用在集成电路的功耗满足输出功率的条件下。
(2)并联接法
图4（a）为将2个集成功放电路采用射极跟随器接法，输出端接相等的电阻R4和R5后并联在一起，这样可以输出功率增加1倍，但由于2个射极输出器的并联，降低了A1的负载电阻值，为了弥补他引起的输出电压的下降，降低输出功率，A1可采用高压运算放大器来完成。而图4（b）则省去了一个运算放大器。他利用A1电压串联负反馈实现稳定的输出电压，A2则同时提供，另一部分电流来增加输出功率。该电路的特点是在增加功率的同时，输出电阻几乎不改变，而且输出电阻高，这种方法使用比较方便。
在使用时要注意：图4（a）中A2，A3 及图4（b）中A1，A2输出电压的极性要相同，应用在输出功率受到集成电路损耗的限制而不满足要求的情况下。若采用2个相同的图4电路，只要输出信号大小相等，相位相反，同样可构成BTL电路。其输出电流和功率分别是图4电路中的2倍和4倍。
(3)电压输出法
利用功放电路A1，A2分别构成电压放大电路，使RL两端的电压极性大小相等，相位相反，在构成电路时，尽量使电路对称，同时选用参数相同的功放电路，以减小失真。以选用双功放电路最好。
(4)双桥电路接法
在使用时要注意：图4（a）中A2，A3 及图4（b）中A1，A2输出电压的极性要相同，应用在输出功率受到集成电路损耗的限制而不满足要求的情况下。若采用2个相同的图4电路，只要输出信号大小相等，相位相反，同样可构成BTL电路。其输出电流和功率分别是图4电路中的2倍和4倍。
(3)电压输出法
利用功放电路A1，A2分别构成电压放大电路，使RL两端的电压极性大小相等，相位相反，在构成电路时，尽量使电路对称，同时选用参数相同的功放电路，以减小失真。以选用双功放电路最好。
(4)双桥电路接法
桥电路有半桥、单桥（又称全桥）、双桥之分，而半桥功率电路即推挽式一般只能应用驱动扬声器和电动机绕组为T型连接，当然也可用2个半桥电路构成一个全桥电路。他既能驱动扬声器，同时又可驱动电机，前面的BTL电路为单桥电路。这里介绍构成双桥电路的方法。
方法①利用2个相同的BTL电路构成双BTL电路。
方法②采用4个相同的半桥功放电路或2个全桥电路构成双BTL电路，输出电流增大1倍。
3注意事项
首先要根据系统对功放的要求和实际已有的器件合理的使用方法，由于功放电路末级有较大的损耗，应将散热作为重要问题来考虑，引起足够重视，选用参数对称性好的器件，将双功放电路或双通道运放电路及多功放电路作为首选，对音频放大电路应选用线性好的双通道器件，减小音频失真。考虑性能价格比和功放电路对前级放大电路放大倍数的影响。
4结语
由于集成电路技术的发展，目前集成电路使用已几乎有完全取代分立元件可能，但集成电路由于管脚多，给使用中带来不方便，本文从分析了分立元件BTL电路的特点，总结电路中输入、输出信号之间的一般规律。最后归纳出集成功放电路构成BTL电路常用的几种方法，相信一定会对你在实际工作中，使用集成电路带来极大的方便。在应用设计中，集成电路的散热问题显得更加突出，应给予足够的重视，否则集成电路将会被烧坏
方法①利用2个相同的BTL电路构成双BTL电路。
方法②采用4个相同的半桥功放电路或2个全桥电路构成双BTL电路，输出电流增大1倍。
3注意事项
首先要根据系统对功放的要求和实际已有的器件合理的使用方法，由于功放电路末级有较大的损耗，应将散热作为重要问题来考虑，引起足够重视，选用参数对称性好的器件，将双功放电路或双通道运放电路及多功放电路作为首选，对音频放大电路应选用线性好的双通道器件，减小音频失真。考虑性能价格比和功放电路对前级放大电路放大倍数的影响。
4结语
由于集成电路技术的发展，目前集成电路使用已几乎有完全取代分立元件可能，但集成电路由于管脚多，给使用中带来不方便，本文从分析了分立元件BTL电路的特点，总结电路中输入、输出信号之间的一般规律。最后归纳出集成功放电路构成BTL电路常用的几种方法，相信一定会对你在实际工作中，使用集成电路带来极大的方便。在应用设计中，集成电路的散热问题显得更加突出，应给予足够的重视，否则集成电路将会被烧坏
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电子自锁互锁开关与单电源供电
发表于 2008/4/6 16:18:50
电子自锁互锁开关
自锁互锁开关在电器上使用很广泛，一般都是机械式，缺点是：体积大，易磨损，按触力大，转换速度低。电子开关可以克服上述缺点。
一．开关特点。开关的核心器件为四运放LM324，经巧妙设计，使每个运放有两重功能，电压比较器和施密特触发器。电压适用范围宽，档位可任意设计，如果加一档空档，可作为总复位，与数字电路配合时，可用同一电源，开关的输入输出电平符合数字电路的接口电平，由于运放的输入阻抗高，开关的输入电流小，可以用轻触开关．导电橡胶．薄膜开关作按键，或光、电、磁等转换信号驱动，可用三极管．可控硅．继电器等。
一．开关特点。开关的核心器件为四运放LM324，经巧妙设计，使每个运放有两重功能，电压比较器和施密特触发器。电压适用范围宽，档位可任意设计，如果加一档空档，可作为总复位，与数字电路配合时，可用同一电源，开关的输入输出电平符合数字电路的接口电平，由于运放的输入阻抗高，开关的输入电流小，可以用轻触开关．导电橡胶．薄膜开关作按键，或光、电、磁等转换信号驱动，可用三极管．可控硅．继电器等。
二．电路原理。每档电路相同，图中只画出三档。电阻根据电压选用，以保证开关可靠工作，尽量选用大阻值。
接通电源，R1、R2分压，为各运放反相端提供高电位，使各运放输出低电位。接通任一键，对应运放的同相端获得高电位，高于反相端1.4V（二极管压降），输出变为高断开关按键。因有R3、R4分压的反馈，同相端电位仍高于反相端，输出端维持高电位。当另一个键接通时，电路重复上述过程，同时，通过两只二极管D1．D2使所有运放的反相端电位高于R3．R4分压形成的同相端电位，所以输出端由高变低。总之，每一次按键，只有该运放输出高位，其余的都是低，这就是开关的自锁互锁功能。
接通电源，R1、R2分压，为各运放反相端提供高电位，使各运放输出低电位。接通任一键，对应运放的同相端获得高电位，高于反相端1.4V（二极管压降），输出变为高断开关按键。因有R3、R4分压的反馈，同相端电位仍高于反相端，输出端维持高电位。当另一个键接通时，电路重复上述过程，同时，通过两只二极管D1．D2使所有运放的反相端电位高于R3．R4分压形成的同相端电位，所以输出端由高变低。总之，每一次按键，只有该运放输出高位，其余的都是低，这就是开关的自锁互锁功能。
运算放大器的单电源供电方法 （收藏）
大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。
在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。
该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。一般来说，R2＝R3≈2RF。
图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。
思考题 (1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?(提示：一般运算放大器的典型输入、输出特性如图4所示)；(2)图5是单电源差分放大器。若输入电压为50Hz交流电压，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？
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反馈的基本知识
发表于 2008/4/6 15:43:39
【题目1】：如何判断放大电路中反馈的有无？ | |
【相关知识】：反馈的基本概念、放大电路中净输入的含义等 。 【解题方法】：从分析放大电路是否存在将输出回路与输入回路相连接的通路，且是否影响放大电路的净输入来判断反馈的有无。 【解答过程】：若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，即反馈通路，并由此影响了放大电路的净输入，则表明电路引入了反馈；否则电路中便没有反馈。 图1 有无反馈的判断 （a）没引入反馈的放大电路 （b）引入反馈的放大电路 （c）R的接入没有引入反馈 （d）和（c）电路等效 如在图1（a）所示电路中，集成运放的输出端与同相输入端、反相输入端均无通路，故电路中没有引入反馈。在图(b) 所示电路中，电阻R2将集成运放的输出端与反相输入端相连接，因而集成运放的净输入量不仅决定于输入信号，还与输出信号有关，所以该电路中引入了反馈。在图(c) 所示电路中，虽然电阻R跨接在集成运放的输出端与同相输入端之间，但是由于同相输入端接地，所以R只不过是集成运放的负载，等效于（d）电路，而不会使vO作用于输入回路，可见电路中没有引入反馈。 | |
【题目2】：如何区分直流反馈和交流反馈？ | |
【相关知识】：直流反馈和交流反馈的定义、直流通路和交流通路等。 【解题方法】：分别画出直流通路和交流通路，仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈，仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈。 【解答过程】：仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈，仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈。分析电路时要注意反馈网络中有无电抗元件（如电容等），并注意其接法，分清反馈是在什么工作状态下起作用，从而分清直流反馈和交流反馈。 如图2（a）所示电路中，已知电容C对交流信号可视为短路，因而它的直流通路和交流通路分别如图(b)和图 (c)所示，可见图2（a）电路中只引入了直流反馈，而没有引入交流反馈。 图2 直流反馈和交流反馈的区分（一） (a)电路 (b) 直流通路 (c) 交流通路 而在图3所示电路中，电容C对直流量相当于开路，即在直流通路中不存在反馈回路，故电路中没有直流反馈。电容C对交流量相当于短路，R2将集成运放的输出端与反相输入端相连接，故电路中引入了交流反馈。 图3 直流反馈和交流反馈的区分（二） | |
【题目3】：如何判断正负反馈？ | |
【相关知识】：瞬时极性法的含义；各种组态放大电路中输入量与输出量之间的相位关系等。 【解题方法】：用瞬时极性法判断，如引入反馈后使净输入量减小，则为负反馈；反之，若引入反馈后使净输入量增大，则为正反馈。 【解答过程】：正负反馈的判断一般采用瞬时极性法。瞬时极性法的基本思路是先假设输入信号在某一时刻对地的瞬时极性，然后根据各级放大电路的组态逐级推出电路中各点电位的瞬时极性和各相关支路电流的瞬时流向，直至推出反馈信号的瞬时极性或方向，选取包含输入信号、反馈信号、净输入信号这三个量的回路或节点进行比较综合，最后看引入反馈后对净输入量的影响。与未引入反馈时（未引入反馈时，基本放大器的输入就是外加的输入信号）相比，若引入反馈后使净输入量减小，则为负反馈；反之若引入反馈后使净输入量增大，则为正反馈。 为了迅速准确地判断反馈极性，应该注意以下几点： （1）正确理解电路中各点瞬时极性的含义。所谓正极性，在输入正弦波时，可以指正弦波的正半周；在输入非正弦波时，表示该点的电位增大或该支路的瞬时电流增大。反之，所谓负极性指交流信号的负半周或瞬时量减少。 （2）熟悉常用放大电路输入输出之间的相位关系。在共射组态中，信号由基极输入，集电极输出，输入与输出之间相位相反。在共基组态中，信号由发射极输入，集电极输出，输入与输出之间相位相同。在共集组态中，信号由基极输入，发射极输出，输入与输出之间相位相同。同理也不难确定差分放大电路和集成运算放大电路中的相位关系。 （3）理解放大器件中输入输出间的控制原理，以确定净输入量。如对于运算放大器，不难看出运放两个输入端之间的差模输入电压或输入电流可以控制运放的输出电压或电流；对于三极管组成的放大电路来说，三极管的基极输入电流或发射结电压的大小控制输出电压或电流；对于差分放大电路来说，差模输入电压或基极输入电流控制输出电压或电流。因此，根据输入回路中输入信号与反馈信号的接法，可以判断净输入信号是增加还是减小，从而确定电路中的反馈极性是正反馈还是负反馈。汽车音响功放 图4 反馈极性的判断 (a) 通过净输入电压的变化判断反馈极性 (b) 通过净输入电流的变化判断反馈极性 (c)电路引入了正反馈 图4(a)所示电路中，设输入电压的瞬时极性对地为正，由于从同相端输入，则输出电压对地也为正，由此得反馈电压对地也为正，因此集成运放的净输入电压减小，说明电路引入了负反馈。 图4(b)所示电路中，设输入电压的瞬时极性对地为正，由于从反相端输入，则输出电压对地为负，由此可得三个支路中、、的瞬时流向，并由此判断出集成运放的净输入电流减小，说明电路引入了负反馈。 将图4(a) 电路中运放的同相输入端和反相输入端互换，得图4(c) 电路，设输入电压的瞬时极性对地为正，由于从反相端输入，则输出电压对地为负，由此得反馈电压对地也为负，因此集成运放的净输入电压增大，说明电路引入了正反馈。 | |
【题目4】：根据净输入量的增减来判断正负反馈和根据闭环增益的增减来判断正负反馈是否一致？ | |
【相关知识】：输入量、反馈量和净输入量之间的关系、闭环增益表达式等。 【解题方法】：将净输入量和增益联系起来，由闭环增益对正负反馈的定义推出正负反馈下净输入量的变化，得出两者是一致的结果。 【解答过程】：根据净输入量的增减来判断正负反馈：反馈后使净输入量减小的反馈为负反馈；反馈后使净输入量增大的反馈为正反馈。而根据闭环增益的增减来判断正负反馈：当时，，为负反馈；当时，，为正反馈。这两种说法其实是一致的。因为： 净输入量：，即： 所以， --------------- ① 由式1可知，当时， 输入量减小，而按闭环增益表达式，所以均确认为负反馈。反之，当时，，净输入量增大，所以均确认为正反馈。可见根据净输入量的变化来判断正负反馈和根据闭环增益的变化来判断正负反馈其实是一致的。 | |
【题目5】：如何判断串联反馈与并联反馈？ | |
【相关知识】：了解串联电路中可以进行电压量的比较；并联电路中则只能进行电流量的比较。 【解题方法】：若反馈量与输入量以串联方式相连，即反馈量与输入量连到放大电路的两个不同的输入端，则可表示为电压串联比较求和，即为串联反馈。若反馈量与输入量以并联方式相连，即反馈量与输入量连到放大电路的同一个输入端，则可表示为电流并联比较求和，即为并联反馈。 【解答过程】：从概念上说，如果反馈量与输入量均为电压，净输入量可表示为，则为串联反馈；反之，如果反馈量与输入量均为电流，净输入量表示为，则为并联反馈。实际应用时，根据反馈量与输入量的连接方式不难区分串联反馈与并联反馈。若反馈量与输入量以串联方式相连，即反馈量与输入量连到放大电路的两个不同的输入端，则可表示为电压串联比较求和，即为串联反馈。若反馈量与输入量以并联方式相连，即反馈量与输入量连到放大电路的同一个输入端，则可表示为电流并联比较求和，即为并联反馈。对于运算放大器构成的反馈电路，运放的同相输入端和反相输入端是两个输入端；对于三极管组成的放大电路来说，三极管的基极和发射极是两个输入端；对于差分放大电路来说，两个基极b1、b2是两个输入端。 图5 串联反馈与并联反馈的判断 如图5(a)，信号加在运放的同相输入端，反馈接到运放的反相输入端，所以是串联反馈； 图5(b)，信号加在运放的同相输入端，反馈也接到运放的同相输入端，所以是并联反馈； 图5(c)，信号加在差分放大电路的基极b1，反馈接到差分放大电路的基极b2，所以是串联反馈。 | |
【题目6】：如何判断电压反馈与电流反馈？ | |
【相关知识】：电压反馈与电流反馈的定义。 【解题方法】：若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 【解答过程】：从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若输入回路中仍然存在反馈量，即，则为电流反馈；若输入回路中已不存在反馈，即则为电压反馈。 判断电压反馈和电流反馈更直观的方法是根据负载电阻与反馈网络的连接方式来区分电压反馈与电流反馈。将负载电阻与反馈网络看作双端网络（在反馈放大电路中其中一端通常为公共接地端），若负载电阻与反馈网络并联，则反馈量对输出电压采样，为电压反馈。否则，反馈量无法直接对输出电压进行采样，则只能对输出电流进行采样，即为电流反馈。 电压负反馈可以稳定输出电压；而电流负反馈则可以稳定输出电流。区分电压反馈与电流反馈只有在负载电阻RL变动时才有意义。如果RL固定不变，因输出电压与输出电流成正比，所以，在稳定输出电压的同时也必然稳定输出电流，反之亦然，二者效果相同。但是当负载电阻RL改变时，二者的效果则完全不同，电压负反馈在稳定输出电压时，输出电流将更不稳定；而电流负反馈在稳定输出电流时，输出电压将更不稳定。 图6 电压反馈与电流反馈的判断 如图5(a)，反馈电压，反馈量与输出电压成正比，故为电压反馈。 图6(a)，反馈电压，反馈量与输出电流成正比，故为电流反馈。 图6 (b)，反馈电流，反馈量与输出电流成正比，故为电流反馈。也可用负载短路法来判断，如图5(a)中，将RL短路时（此时，），如图7(a)所示。由于输入回路中不存在反馈（），所以图5(a)电路为电压反馈。将图6(a) 中RL短路时（此时，，如图7(b)所示，输入回路中仍然存在反馈量（），说明反馈对输出电流取样，所以图6(a)电路应为电流反馈。 图7 负载短路法判断电压反馈与电流反馈 | |
【题目7】：反馈效果与信号源内阻的大小有什么关系？ | |
【相关知识】：串联反馈、并联反馈、信号源内阻等。 【解题方法】：由串联反馈和并联反馈在输入端的不同连接方式推出在采用串联负反馈时，越小，反馈作用越显著；而并联负反馈时，越大，反馈作用越显著。 【解答过程】：在采用串联负反馈时，为什么越小，反馈作用越显著？如图8（a）中,因为净输入电压（为运放输入电阻）,如信号源内阻越小，则反馈信号和输入信号在信号源内阻上的损耗越小。当 = 0时，信号源相当于理想电压源，反馈电压的变化完全反映到净输入端，，反馈作用得到充分发挥。反之，如，输入信号源成为恒流源，上的损耗越小。当与无关，净输入电压与无关，负反馈不起作用。 在采用并联反馈时，为便于理解，可将输入信号源改画成电流源，，如图8（b），由图可知，越大，其并联效果越差，反馈作用越显著。当时，可看成恒流源，，反馈电流的变化完全反映到净输入电流中，反馈作用得到充分发挥。反之如，信号源相当于理想电压源，净输入电流为, 则净输入电流不随反馈电流的变化而变化，因而就没有什么反馈作用了。 图8 反馈效果与信号源内阻的关系 | |
【题目8】：对于深度负反馈放大电路，能否同时利用“虚短”和“虚断”的概念进行分析？ | |
【相关知识】：深度负反馈放大电路的概念和“虚短”、“虚断”的物理本质。 【解题方法】：由深度负反馈放大电路的定义推出净输入近似为零，此时，放大电路净输入端上“虚短”和 “虚断”是同时出现的。 【解答过程】：在深度负反馈放大电路中，， 而 因为，所以有，净输入。 对串联负反馈，为，在深度负反馈下，，即放大器的净输入电压近似为零，这种情况称输入端为“虚短”。而对并联负反馈，为，在深度负反馈下，，即净输入电流近似为零，这种情况称输入端为“虚断”。) 实际上，在深度负反馈条件下，放大电路输入端“虚短”和输入端“虚断”是同时出现的。对串联负反馈，净输入电压，当然导致输入电流；对并联负反馈，净输入电流，当然导致输入电压。因此分析深度负反馈放大电路时可同时利用“虚短”和“虚断”的概念。 图9 负反馈放大电路 (a) 实际电路 (b) 交流通路 图9所示电路为分立元件多级负反馈放大电路，可近似认为是深度负反馈。显然，该电路中引入的是电压串联负反馈，三极管T1的基极和发射极类似于运放的两个输入端，利用输入端“虚短”：和“虚断”：，，可得： ， | |
【题目9】：为什么集成运放在线性应用时必须加上深度负反馈？ | |
【相关知识】：集成运放的开环增益、电压传输特性、线性工作范围和闭环电压增益。 【解题方法】：集成运放的开环增益很大，所以输入信号的线性范围很小，加上负反馈后，运放的线性输入范围就扩大到倍，因而才能对输入信号进行正常的线性放大。 【解答过程】：集成运放的开环增益很大，所以输入信号的线性范围很小，如运放的，最大输出电压为±10V，由此可推算出输入电压的线性范围只有-0.1mV～ +0.1mV，失调或外界干扰信号已远远超出这个范围，故集成运放在开环时实际上无法实现线性放大，开环集成运放接通电源后输出已处于最大饱和输出电压（+10V或-10V）。 加上负反馈后，运放的闭环电压增益减小到开环时的，所以运放的线性输入范围也同时扩大到倍，如图10所示，可见输入线性范围扩大后才能对输入信号进行正常的线性放大。应该注意，此时运放的净输入电压的线性变化范围仍只有-0.1mV~ +0.1mV，所扩大的只是外加输入电压范围。 图10 负反馈扩大运放的线性输入范围 可见只有加上深度负反馈，才能保证运放工作在线性放大区，另外，集成运放加上深度负反馈后，还能改善其他的许多性能指标，所以集成运放在线性应用电路中必须加深度负反馈。 | |
【题目10】：负反馈放大电路满足深度负反馈的条件是什么？ | |
【相关知识】：反馈深度、闭环增益、深度负反馈定义等。 【解题方法】：根据深度负反馈的定义推出运放构成的负反馈放大电路和二级以上分立元件构成的负反馈放大电路一般都可视作深度负反馈电路。 【解答过程】：深度负反馈是指反馈深度满足的条件，工程上通常认为时，就算是深度负反馈了。对于由运放构成的负反馈放大电路，因为A很大，所以一般都满足的条件，可认为是深度负反馈。对于分立元件构成的负反馈放大电路，当基本放大电路由二级以上放大电路构成时，A一般也都较大，可以认为其满足深度负反馈的条件。 对于深度负反馈电路，，闭环增益仅由反馈系数所决定。这时，所以净输入，可方便地利用“虚短”和“虚断”的概念对深度负反馈电路进行分析计算。 | |
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