圖1是理想反饋系統(tǒng)框圖,沒有考慮信號的實際形式。在真實電路中,主放大器 A ( s )的輸入/輸出信號可以是電壓或者電流,反饋網(wǎng)絡 F ( s )的輸入/輸出信號與主放大器 A ( s )的輸出/輸入信號相對應可以是電壓或者電流。
如果主放大器 A ( s )的輸入/輸出信號都是電壓,反饋網(wǎng)絡 F ( s )通過電壓采樣主放大器輸出電壓,并且以反饋電壓與系統(tǒng)輸入電壓做差作用于主放大器輸入,這種負反饋組態(tài)我們稱作“串聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)”,如圖3(a)所示。
“串聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)”命名名稱的第一項“串聯(lián)”是指反饋信號以電壓串聯(lián)形式與系統(tǒng)整體輸入信號做差,第二項“并聯(lián)”是指反饋網(wǎng)絡以電壓形式采樣輸出電壓。
根據(jù)反饋網(wǎng)絡 F ( s )的輸入是電壓并聯(lián)采樣(圖3(a)和圖3(c))還是電流串聯(lián)采樣(圖3(b)和圖3(d)),以及反饋網(wǎng)絡 F ( s )的輸出是電壓串聯(lián)反饋(圖3(a)和圖3(b))或者是電流并聯(lián)反饋(圖3(c)和圖3(d)),一般負反饋可以分類為以下四種反饋組態(tài),它們分別是“串聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)”,“串聯(lián)-串聯(lián)負反饋組態(tài)”、“并聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)”和“并聯(lián)-串聯(lián)負反饋組態(tài)”,分別如圖3(a)、3(b)、3(c)和3(d)所示。
圖3 四種負反饋組態(tài),(a)串聯(lián)-并聯(lián),(b)串聯(lián)-串聯(lián),(c)并聯(lián)-并聯(lián),(d)并聯(lián)-串聯(lián)
在圖3(a)中,主放大器 A ( s )為電壓增益A v ,輸入阻抗為z i ,輸出阻抗為z o ,反饋網(wǎng)絡 F ( s )為電壓增益A vf ,有
(7)
閉環(huán)電壓增益A vcl ,
(8)
閉環(huán)輸入阻抗z icl ,
(9)
圖4 串聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)輸出阻抗電路
如圖4所示是計算閉環(huán)輸出阻抗電路,將圖3(a)中輸入獨立電壓源vin置零,在輸出端加電壓激勵源v x ,計算電流響應i x ,可得閉環(huán)輸出阻抗z ocl ,
(10)
(11)
串聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)的等效電路圖如圖5(a),串聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)的閉環(huán)電壓增益比開環(huán)電壓增益降低了(1 + T )倍,閉環(huán)輸入阻抗比開環(huán)輸入阻抗提高了(1 + T )倍,閉環(huán)輸出阻抗比開環(huán)輸出阻抗減低了(1 + T )倍。
同理,可以計算“串聯(lián)-串聯(lián)負反饋組態(tài)”、“并聯(lián)-并聯(lián)負反饋組態(tài)”和“并聯(lián)-串聯(lián)負反饋組態(tài)”三種負反饋電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)輸入/輸出阻抗,它們的等效電路圖分別如圖5(b),5(c)和5(d)所示。
四種負反饋組態(tài)由于其信號特征的不同,使得它們的基本放大器和反饋網(wǎng)絡等具有不同的形式,表1歸納了四種負反饋組態(tài)的各項特性。
圖5 四種負反饋組態(tài)閉環(huán)等效電路,(a)串聯(lián)-并聯(lián),(b)串聯(lián)-串聯(lián),(c)并聯(lián)-并聯(lián),(d)并聯(lián)-串聯(lián)
表1 四種負反饋組態(tài)特性
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