複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

閉環增益

鎖定
閉環增益,等於開環增益除以1加上環路增益(也就是改善係數),運放在無反饋時的增益是開環增益,在考慮反饋時候的增益為閉環增益,環路增益是在主輸入為0的情況下,反饋網絡和放大電路所具有的增益。
中文名
閉環增益
外文名
closed-loop gain
所屬學科
電力學

目錄

閉環增益背景

為了改善基本放大器的性能, 從基本放大器的輸出端到輸入端引入一條反向的信號通路,構成這條通路的網絡叫做反饋網絡,這個反向傳輸的信號叫做反饋信號。由基本放大器和反饋網絡構成的放大器叫做閉環放大器或反饋放大器。所謂"反饋",就是通過一定的電路形式(反饋網絡), 把放大電路輸出信號的一部分或全部按一定的方式送回到放大電路的輸入端,並影響放大電路的輸入信號。這樣,電路輸入端的實際信號不僅有信號源直接提供的信號, 還有輸出端反饋回輸入端的反饋信號。

閉環增益簡介

負反饋系統描敍圖 負反饋系統描敍圖
通常來説,晶體管的參數會隨温度而改變,同時當給定一組相同型號的晶體管時,會由於製造工藝和材料的屬性等,使得它們的參數具有一定的分散性。這也就意味着,基於晶體管放大電路的靜態工作點、電壓增益和其它電路特性會根據所使用不同的晶體管而不盡相同,而且還受温度的影響。這時候負反饋就派上用場了,它能使晶體管電路的特性基本獨立於單個晶體管的參數。通常會有一個與輸出成比例的信號會被反饋到輸入,在與輸入信號的共同作用下得到想要的、穩定的電路特性。舉例來説,晶體管的負反饋放大電路可以通過在輸入與輸出之間接入電阻來實現,這也是最基本的實現方式。
負反饋放大電路如圖1所示,該電路將NPN晶體管共發射極放大電路與PNP晶體管的共發射極放大電路串聯連接。很直觀,用電阻Rf將電路的輸出級反饋到初級NPN晶體管的發射級上,從而形成負反饋。
開環增益,也就是負反饋系統描敍圖1當中的AOL,那對應到圖負反饋放大電路中應該是NPN共發射極放大電路的增益與PNP共發射極放大電路的乘積,AOL=ANPN*APNP。ANPN=R2/RS=51,Tr2的發射極電阻R4被C6與電源短路,所以Tr2的發射極電阻交流地為0,因此,Tr2的電壓增益應該為該晶體管所能產生的電大值,幾乎與hFE的值相同,這裏假設為100,因此AOL=5100。
反饋係數,對應負反饋系統描敍圖中的β,也就是由輸出反饋到輸入端的比例大小,在負反饋放大電路圖當中由於C5的存在,β=RS/(RS+RF)=1/101。 [1] 
環路增益,對應負反饋系統描敍圖中應該等於β* AOL,對應負反饋放大電路圖中也就是5100/101。
圖1負反饋放大電路 圖1負反饋放大電路
改善係數,它的定義為,1+β* AOL,對應負反饋放大電路圖中約等於51。
閉環增益,等於開環增益除以1加上環路增益(也就是改善係數),ACL= AOL/(1+β*AOL),如果AOL遠遠大於1,那ACL=1/β。對應負反饋放大電路圖中,ACL=101。 [2] 
通過上面的幾個定義,可以很直觀的看到,圖負反饋放大電路當中的負反饋放大電路的電壓增益,也就是閉環增益ACL=1/β= (RS+RF)/RS,也就是僅僅由兩個電阻的比值決定。也就是説當一百個不同的人,用同一種型號的晶體管,甚至不同型號的晶體管,在晶體管眾籌項目的電路板上焊接調試這個電路的時候,得出的增益都是僅僅由兩個電阻的比值決定的,而不用擔心由晶體管參數的離散性以及温度對電壓增益的影響。
參考資料
  • 1.    (美)拉希德 (Rashid ,M.H.) .電子電路分析與設計:清華大學出版社,2015:476-477
  • 2.    (美)SimonAng ,(美)AlejandroOliva .開關功率變換器 開關電源的原理、仿真和設計 原書第3版:機械工業出版社,2014.09:204-205