运算放大器电路中的正反馈和负反馈

运算放大器（简称运算放大器）可能是所有放大器中使用最广泛的部件模拟电子学由于它们的多功能性，只需要几个外部组件来配置它们以执行广泛的任务，如放大，附加,扣除、乘法、积分等等，因此得名运算放大器，因为它执行数学函数。

此功能来自于他们使用反馈，这意味着对输出的一部分进行采样，并将其从输入中相加或相减，以获得所需的结果。

存在两种类型的反馈，运算放大器中的正反馈和负反馈,这两方面都将在本文中详细介绍。

运算放大器中的负反馈

负反馈获取输出的一部分，并将其从输入中减去，使输出与输入平衡。这意味着输入中的任何变化之后都会出现输出中的类似变化。

负反馈最简单的例子是运算放大器跟随器。在这种情况下，反相输入连接到输出，非反相输入用作信号输入。

根据运算放大器的行为规则，运算放大器将试图在反相和非反相输入之间保持0V的电压差，我们可以理解输出跟随输入以保持该0V差，因此命名为跟随器。

如果该电路的输入为1V，则输出也将为1V。因为输出直接连接到反相输入，因此使反相引脚和非反相引脚之间的电压差为0V。

如果你仔细注意，你会意识到所描述的电路的增益正好是1，因为输入电压和输出电压的比值是1。

为了进行演示，该电路使用LM741运算放大器，由带三角波输入的±12V导轨供电（来自三角波发生器在上一篇文章中制作）。

上图显示了电路的波形——黄色波形是输入，蓝色波形是输出。输出是输入的复制品，所以我们知道跟随器是有效的。注意两个通道的垂直比例相同。

如果我们想要1以外的增益怎么办？这可以通过添加分压器并将反相输入端连接到除法器的中间。非反相输入端通常用作信号输入端。

在这种情况下，两个电阻器的值相等。如果输入信号再次为1V，则运算放大器将尝试以使反相输入为1V的方式改变输出，以便在其输入两端保持0V的差分。

要做到这一点，输出必须达到2V，这样分压器输出（以及反相输入）就处于1V。

该电路的增益为2——它将输入电压乘以2倍。

很明显，输出与输入保持平衡——输出对输入的变化做出线性响应，因此该电路被用作放大器，这种配置是经典的同相放大器.

通过添加两个电阻器对先前的跟随器电路进行了修改，可以清楚地看到，该电路的输出是输入电压的两倍。

上图中所示的示波器波形说明了蓝色波形的输出是黄色波形的输入振幅的两倍。

注意输出是如何由于运算放大器的转换速率限制所描述的两个电路的增益都远小于运算放大器的开环增益因此可以说，负反馈降低了系统的整体增益，以换取稳定性。

负反馈运算放大器应用：

运算放大器负反馈主要用于放大器，其中输入乘以一个称为获得，并且输出应该是线性的并且随着输入的变化而稳定。

运算放大器中的正反馈

可以稍微修改非反相放大器电路，以创建具有正反馈的电路。

运算放大器的反相和非反相输入被切换，使得反相输入成为信号输入，而非反相输入成为通过分压器从输出接收反馈的引脚。

现在，当输入端上的电压变得高于非反相输入端的电压时，输出变低。由于运算放大器由±12V导轨供电，因此输出为-12V，因此非反相输入为-6V。

输出现在保持锁定在-12V，直到输入低于-6V，此时输出变高至12V，使6V处于非反相输入。

现在，输入必须跨过6V才能使输出再次改变状态。

与非反相放大器配置不同，该电路的该输出不与输入保持平衡，相反，它以非线性方式饱和到任一供电轨。

正反馈运算放大器应用：

由此，我们可以得出结论，正反馈大大增加了系统的增益，但并不稳定，并且只有两种状态。因此，正反馈不能用于创建放大器，因为反馈是高度非线性的。

演示具有正反馈的运算放大器的最佳方式是正反馈振荡器。如果我们修改之前的电路，在反相输入和地之间添加一个电容器，在反相输出和输入之间添加电阻器，我们可以制作一个简单的张弛振荡器.

上图中的示波器波形显示了黄色通道上振荡器的输出和蓝色通道上非反相输入处的电压。如您所见，非反相输入处的阈值电压随着振荡器的每个周期而变化，如上文所述，在+6V和-6V之间。

我们试图涵盖文章中的正反馈和负反馈，以及它们的工作原理，演示它们的简单电路，以及实际应用。