放大器反饋

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放大器電路簡單地增加了訊號強度。但在放大過程中，它只是增加了其輸入訊號的強度，無論它包含資訊還是與資訊一起包含一些噪聲。由於放大器強烈傾向於由於突然的溫度變化或雜散電場和磁場而產生嗡嗡聲，因此在放大器中引入了這種噪聲或一些干擾。因此，每個高增益放大器都傾向於在其輸出中輸出噪聲以及訊號，這是非常不希望的。

透過使用負反饋（透過將輸出的一部分以與輸入訊號相反的相位注入）可以大大降低放大器電路中的噪聲水平。

反饋放大器原理

反饋放大器通常由兩部分組成。它們是放大器和反饋電路。反饋電路通常由電阻組成。從下圖可以理解反饋放大器的概念。

從上圖可以看出，放大器的增益表示為A。放大器的增益是輸出電壓V_o與輸入電壓V_i之比。反饋網路從放大器的輸出V_o中提取電壓V_f = β V_o。

此電壓對於正反饋被加到訊號電壓V_s上，對於負反饋被減去。現在，

$$V_i = V_s + V_f = V_s + \beta V_o$$

$$V_i = V_s - V_f = V_s - \beta V_o$$

量β = V_f/V_o稱為反饋比或反饋分數。

讓我們考慮負反饋的情況。輸出V_o必須等於輸入電壓（V_s - βV_o）乘以放大器的增益A。

因此，

$$(V_s - \beta V_o)A = V_o$$

或

$$A V_s - A \beta V_o = V_o$$

或

$$A V_s = V_o (1 + A \beta)$$

因此，

$$\frac{V_o}{V_s} = \frac{A}{1 + A \beta}$$

設A_f為放大器的總增益（帶反饋的增益）。這定義為輸出電壓V_o與施加的訊號電壓V_s之比，即

$$A_f = \frac{輸出電壓}{輸入訊號電壓} = \frac{V_o}{V_s}$$

因此，從上述兩個方程，我們可以理解，

帶負反饋的反饋放大器增益方程為

$$A_f = \frac{A}{1 + A \beta}$$

帶正反饋的反饋放大器增益方程為

$$A_f = \frac{A}{1 - A \beta}$$

這些是計算反饋放大器增益的標準方程。

反饋型別

將某個裝置的一部分輸出能量反饋到輸入的過程稱為反饋。已經發現，反饋在減少噪聲和使放大器操作穩定方面非常有用。

根據反饋訊號是輔助還是反對輸入訊號，使用兩種型別的反饋。

正反饋

反饋能量（即電壓或電流）與輸入訊號同相，從而輔助輸入訊號的反饋稱為正反饋。

輸入訊號和反饋訊號都引入180^o的相移，從而在環路周圍產生360^o的合成相移，最終與輸入訊號同相。

雖然正反饋增加了放大器的增益，但它也存在一些缺點，例如

• 增加失真
• 不穩定

正是由於這些缺點，不建議將正反饋用於放大器。如果正反饋足夠大，則會導致振盪，由此形成振盪器電路。這個概念將在振盪器教程中討論。

負反饋

反饋能量（即電壓或電流）與輸入訊號反相，從而反對輸入訊號的反饋稱為負反饋。

在負反饋中，放大器在電路中引入180^o的相移，而反饋網路的設計使得它不產生相移或零相移。因此，合成反饋電壓V_f與輸入訊號V_in反相180^o。

雖然負反饋放大器的增益降低了，但負反饋有許多優點，例如

• 增益穩定性得到改善
• 減少失真
• 降低噪聲
• 輸入阻抗增加
• 輸出阻抗降低
• 增加均勻應用的範圍

正是由於這些優點，負反饋經常用於放大器中。