8電壓跟隨器及其反饋問題的研究推薦

1、對電壓跟隨器及其反饋問題的討論Xxxxxx xx xxx摘要：本文對文獻2中所討論的電路進行了理論分析和仿真驗證，并對該圖所示電路的反饋的極性正反做了討論。關(guān)鍵詞：電壓跟隨器；反饋；0 引言 電壓跟隨器，顧名思義，其作用就是使輸出電壓與輸入電壓相同。 文獻1中以例題的形式給出了如圖1所示的電路，并說明圖1中引入了負反饋，而利用輸入端虛短路特性可以解出輸入輸出電壓相同，進而得出圖1所示為電壓跟隨器的結(jié)論。 文獻2中對另一種含理想運算放大器的電路做了討論，如圖所示，并得出“輸入信號在一定范圍（與運放的參數(shù)有關(guān)）內(nèi)電路引入的是負反饋，分析時可以利用虛短概念”的結(jié)論。 文獻3中指出文獻2中的分析產(chǎn)生了

2、錯誤，并指出文獻2中所討論電路并非負反饋，而是一種Schmitt觸發(fā)器3。且電路工作在飽和區(qū)而非線形區(qū)，達不到電壓跟隨的目的，并提出了對使用電路仿真軟件的看法。那么，圖所示是否應(yīng)認定為電壓跟隨器？圖與圖所示電路的兩種接法究竟應(yīng)認定為何種反饋？兩者有何異同？為了能夠解開這些疑惑，我們做了如下的討論。圖2文獻2所討論的電壓跟隨器電路圖1文獻1所示電壓跟隨器電路1 正、負反饋極性的判斷將放大電路輸出信號的一部分，通過一定電路形式送回到輸入回路稱為反饋。反饋有正，負之分。若要從理論角度清晰準(zhǔn)確地判別正負反饋，則需運用到瞬時（變化）極性法4。即在并聯(lián)反饋下若輸入信號瞬時（變化）極性相同，則表明為正反饋，

3、否則為負反饋；在串聯(lián)反饋下若輸入信號瞬時（變化）極性相反，則表明為正反饋，否則為負反饋。本電路應(yīng)屬于串聯(lián)電路。對于圖1進行判斷。首先假定輸入量的瞬時極性。假設(shè)正相輸入端極性對地為正，則輸出端極性對地為正。由于反相輸入作用，同相輸入端的極性為正。反饋信號與原假定的輸入信號瞬時（變化）極性相同，因而由瞬時（變化）極性法可知，圖1所示應(yīng)為負反饋。對于圖2進行判斷。首先假定輸入量的瞬時極性。假設(shè)反相輸入端極性對地為正，則輸出端極性對地為負。由于同相輸入作用，同相輸入端的極性為負。反饋信號與原假定的輸入信號瞬時（變化）極性相反，因而由瞬時（變化）極性法可知，圖2所示應(yīng)為正反饋。由上述理論分析可知，圖2所

4、示并非負反饋，應(yīng)為正反饋。電路不工作于線性區(qū)，因此不能用虛短路虛斷路分析。運放兩輸入端電位相差很大，運放處于飽和狀態(tài)。為了進一步驗證這一結(jié)論，我們對圖1和圖2的兩個電路做了仿真。2 對電路進行仿真圖3對文獻1所示電路進行仿真的電路及參數(shù) 我們所使用的仿真軟件是EWB5.0。圖3為對圖1所示電路進行仿真的電路圖和參數(shù)。并對其輸入輸出波形進行仿真。其結(jié)果如圖4 。 圖4輸入為20V的正弦信號 如圖4所示，文獻1所示電路在20V時輸入輸出電壓都相同，經(jīng)過多次仿真可以知道，輸入信號改變時，該電路輸入輸出電壓都相同，可以視為電壓跟隨器。此處為節(jié)省篇幅不再另作圖示。 下面對文獻2所示電路進行仿真，圖5為仿

5、真電路，基本參數(shù)同圖3。 圖5對文獻2所示電路進行仿真的電路及其參數(shù)圖6對圖5所示電路輸入20V的正弦信號圖7對圖5所示電路輸入22V的正弦信號 圖8圖5所示電路的20V閉環(huán)電壓傳輸特性圖9圖5所示電路在22V的閉環(huán)電壓傳輸特性由電路仿真可知，其結(jié)果基本符合文獻2中所述，在20V時反應(yīng)為負反饋且電路工作在線形區(qū)而大于20V時圖形失真，傳輸特性不再具有線形工作的特點。3 對出現(xiàn)問題的進一步分析 如上述仿真過程，文獻2“輸入信號在一定范圍（與運放的參數(shù)有關(guān)）內(nèi)電路引入的是負反饋，分析時可以利用虛短概念”的結(jié)論似乎基本正確。但這一結(jié)論，又與之前我們所做的理論分析相矛盾。這就出現(xiàn)了問題。這一現(xiàn)象到底應(yīng)

6、該如何解釋呢？這使我們產(chǎn)生了極大的困惑。經(jīng)過再三討論，我們最終依舊對文獻2所述觀點保持質(zhì)疑。文獻3中指出文獻2中所討論電路并非負反饋，而是一種Schmitt觸發(fā)器3。于是我們對Schmitt觸發(fā)器也進行了一部分了解。 如圖，Schmitt觸發(fā)器最重要的特點是能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖。而由圖7可知，圖2所示電路符合了這一特點。即圖2所示運放具有施密特輸入性質(zhì)。那么，為何會出現(xiàn)在一定范圍內(nèi)符合負反饋特性的情況出現(xiàn)呢？經(jīng)過反復(fù)思考我們認為有如下兩方面的可能解釋。其一，正反饋系統(tǒng)線性區(qū)的工作狀態(tài)不穩(wěn)定，因此主要工作在非線性區(qū)。而仿真的結(jié)果是這一不穩(wěn)定特點的反應(yīng)。其二，則有可能是

7、仿真軟件對正反饋振蕩特性的仿真錯誤。如文獻3中所述，仿真軟件與實際電路始終存在差距，而仿真出的結(jié)果正是因為不考慮實際誤差而得出的理想情況。 圖10Schmitt觸發(fā)器的工作原理以及輸出波形4 結(jié)語 現(xiàn)在我們來回答前面所提出的問題。 我們的分析以及仿真過程表明，圖1所示電路，是真正意義上的電壓跟隨器。而圖2所示電路，我們認為它不應(yīng)歸于電壓跟隨器之列。（1）從理論上分析，它所引入的反饋屬于正反饋，電路不工作于線性區(qū)，因此不能達到電壓跟隨的效果。（2）從仿真過程來看，雖然在一定范圍內(nèi)仿真軟件顯示的結(jié)果有電壓跟隨的特性。但由于正反饋系統(tǒng)的不穩(wěn)定性以及仿真軟件的理想特性。因此我們不能籠統(tǒng)認為圖2所示電路就是電壓跟隨器的一種。 參考文獻：1 聞躍，高巖，杜普選.基礎(chǔ)電路分析（第2版修訂本）北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社.2008.2 岳彩青，常青美，王建民.一種含理想運算放大器電路的討論南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報20