8電壓跟隨器及其反饋問(wèn)題的研究推薦

1、對(duì)電壓跟隨器及其反饋問(wèn)題的討論Xxxxxx xx xxx摘要：本文對(duì)文獻(xiàn)2中所討論的電路進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證，并對(duì)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(xiàn)1中以例題的形式給出了如圖1所示的電路，并說(shuō)明圖1中引入了負(fù)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(jìn)而得出圖1所示為電壓跟隨器的結(jié)論。 文獻(xiàn)2中對(duì)另一種含理想運(yùn)算放大器的電路做了討論，如圖所示，并得出“輸入信號(hào)在一定范圍（與運(yùn)放的參數(shù)有關(guān)）內(nèi)電路引入的是負(fù)反饋，分析時(shí)可以利用虛短概念”的結(jié)論。 文獻(xiàn)3中指出文獻(xiàn)2中的分析產(chǎn)生了

2、錯(cuò)誤，并指出文獻(xiàn)2中所討論電路并非負(fù)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(dá)不到電壓跟隨的目的，并提出了對(duì)使用電路仿真軟件的看法。那么，圖所示是否應(yīng)認(rèn)定為電壓跟隨器？圖與圖所示電路的兩種接法究竟應(yīng)認(rèn)定為何種反饋？?jī)烧哂泻萎愅?？為了能夠解開(kāi)這些疑惑，我們做了如下的討論。圖2文獻(xiàn)2所討論的電壓跟隨器電路圖1文獻(xiàn)1所示電壓跟隨器電路1 正、負(fù)反饋極性的判斷將放大電路輸出信號(hào)的一部分，通過(guò)一定電路形式送回到輸入回路稱為反饋。反饋有正，負(fù)之分。若要從理論角度清晰準(zhǔn)確地判別正負(fù)反饋，則需運(yùn)用到瞬時(shí)（變化）極性法4。即在并聯(lián)反饋下若輸入信號(hào)瞬時(shí)（變化）極性相同，則表明為正反饋，

3、否則為負(fù)反饋；在串聯(lián)反饋下若輸入信號(hào)瞬時(shí)（變化）極性相反，則表明為正反饋，否則為負(fù)反饋。本電路應(yīng)屬于串聯(lián)電路。對(duì)于圖1進(jìn)行判斷。首先假定輸入量的瞬時(shí)極性。假設(shè)正相輸入端極性對(duì)地為正，則輸出端極性對(duì)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(hào)與原假定的輸入信號(hào)瞬時(shí)（變化）極性相同，因而由瞬時(shí)（變化）極性法可知，圖1所示應(yīng)為負(fù)反饋。對(duì)于圖2進(jìn)行判斷。首先假定輸入量的瞬時(shí)極性。假設(shè)反相輸入端極性對(duì)地為正，則輸出端極性對(duì)地為負(fù)。由于同相輸入作用，同相輸入端的極性為負(fù)。反饋信號(hào)與原假定的輸入信號(hào)瞬時(shí)（變化）極性相反，因而由瞬時(shí)（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(fù)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(yùn)放兩輸入端電位相差很大，運(yùn)放處于飽和狀態(tài)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一結(jié)論，我們對(duì)圖1和圖2的兩個(gè)電路做了仿真。2 對(duì)電路進(jìn)行仿真圖3對(duì)文獻(xiàn)1所示電路進(jìn)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(duì)圖1所示電路進(jìn)行仿真的電路圖和參數(shù)。并對(duì)其輸入輸出波形進(jìn)行仿真。其結(jié)果如圖4 。 圖4輸入為20V的正弦信號(hào) 如圖4所示，文獻(xiàn)1所示電路在20V時(shí)輸入輸出電壓都相同，經(jīng)過(guò)多次仿真可以知道，輸入信號(hào)改變時(shí)，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(duì)文獻(xiàn)2所示電路進(jìn)行仿真，圖5為仿

5、真電路，基本參數(shù)同圖3。 圖5對(duì)文獻(xiàn)2所示電路進(jìn)行仿真的電路及其參數(shù)圖6對(duì)圖5所示電路輸入20V的正弦信號(hào)圖7對(duì)圖5所示電路輸入22V的正弦信號(hào) 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(xiàn)2中所述，在20V時(shí)反應(yīng)為負(fù)反饋且電路工作在線形區(qū)而大于20V時(shí)圖形失真，傳輸特性不再具有線形工作的特點(diǎn)。3 對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的進(jìn)一步分析 如上述仿真過(guò)程，文獻(xiàn)2“輸入信號(hào)在一定范圍（與運(yùn)放的參數(shù)有關(guān)）內(nèi)電路引入的是負(fù)反饋，分析時(shí)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(wèn)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(guò)再三討論，我們最終依舊對(duì)文獻(xiàn)2所述觀點(diǎn)保持質(zhì)疑。文獻(xiàn)3中指出文獻(xiàn)2中所討論電路并非負(fù)反饋，而是一種Schmitt觸發(fā)器3。于是我們對(duì)Schmitt觸發(fā)器也進(jìn)行了一部分了解。 如圖，Schmitt觸發(fā)器最重要的特點(diǎn)是能夠把變化緩慢的輸入信號(hào)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(diǎn)。即圖2所示運(yùn)放具有施密特輸入性質(zhì)。那么，為何會(huì)出現(xiàn)在一定范圍內(nèi)符合負(fù)反饋特性的情況出現(xiàn)呢？經(jīng)過(guò)反復(fù)思考我們認(rèn)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(diǎn)的反應(yīng)。其二，則有可能是

7、仿真軟件對(duì)正反饋振蕩特性的仿真錯(cuò)誤。如文獻(xiàn)3中所述，仿真軟件與實(shí)際電路始終存在差距，而仿真出的結(jié)果正是因?yàn)椴豢紤]實(shí)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(yǔ) 現(xiàn)在我們來(lái)回答前面所提出的問(wèn)題。 我們的分析以及仿真過(guò)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(rèn)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(dá)到電壓跟隨的效果。（2）從仿真過(guò)程來(lái)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(rèn)為圖2所示電路就是電壓跟隨器的一種。 參考文獻(xiàn)：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(yùn)算放大器電路的討論南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)20