为何在运算放大器中使用反馈?

典型运算放大器的开环增益约为105(100 dB)。如果没有反馈,运算放大器由于增益灵敏度高而使电路设计变得困难。负反馈可以将增益和截止频率设置为所需值,从而提高其稳定性并减少性能变化、部件之间的变化以及对温度和其他环境参数的敏感性。

图1:负反馈电路示例(反相放大器电路)
图1:负反馈电路示例(反相放大器电路)

图1显示了反相放大器。此负反馈电路的闭环增益(Gv)可简单地用下式表示:
Gv=-R2/R1
此公式表明闭环增益仅由外部电阻比决定,而不受环境因素的影响。
图2显示了典型运算放大器的波特图。开环增益(即无负反馈的增益)按6dB/oct(=20dB/dec)的速率减小。相反,闭环增益在此图中具有从DC至10kHz的恒定增益(取决于运算放大器的频率响应)。如本例所示,可使用反馈为放大器提供带宽。
此外,虽然普通运算放大器(无负反馈)直流区域的开环增益具有非常高的增益,但也存在变化。 通过应用负反馈,增益被固定为由外部电阻设置的增益(闭环增益),从而可以吸收开环增益的变化。

图2:运算放大器的波特图
图2:运算放大器的波特图
图3:同一产品的变异示例
图3:同一产品的变异示例
图4:负反馈电路的变化吸收
图4:负反馈电路的变化吸收

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