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基于运放反馈的闭环架构
资料介绍
一、运放反馈闭环架构的基本概念
1.1 运算放大器基础
运算放大器（简称运放）是一种具有高增益的直流耦合放大电路，广泛应用于模拟电子电路中。理想运放具有开环增益无穷大、输入阻抗无穷大、输出阻抗为零、带宽无穷大以及零点漂移为零等特性，这些理想特性为分析反馈闭环架构提供了简化基础。在实际应用中，运放几乎不会工作在开环状态，绝大多数场景都会引入反馈构成闭环架构，以此获得稳定可控的增益和性能参数。
1.2 反馈闭环的定义
反馈是指将运放输出端的信号按照一定比例，通过特定的网络送回运放的输入端，并与输入信号进行叠加，从而改变放大器性能的过程。引入反馈之后，运放的输出与输入之间形成闭合信号通路，因此称为闭环架构。根据反馈信号对输入信号的作用不同，闭环架构可以分为负反馈闭环和正反馈闭环两类：负反馈会削弱输入信号的作用，降低放大器的整体增益，换来更稳定的性能；正反馈会增强输入信号的作用，提升增益，通常用于比较器、振荡器等场景。绝大多数信号放大、信号调理应用都会采用负反馈闭环架构，因此本文重点讨论负反馈闭环架构。
二、运放负反馈闭环的基本类型与拓扑结构
2.1 电压串联负反馈（同相比例放大器）
电压串联负反馈是最经典的闭环拓扑之一，也是同相比例放大器的核心结构。在该架构中，反馈信号取样于输出电压，反馈信号与输入信号在输入端以电压形式串联叠加，因此得名电压串联负反馈。
该结构的核心特点：输入阻抗极高，通常可以达到MΩ甚至GΩ级别，输出阻抗极低，可以低至Ω级别，因此非常适合作为阻抗变换缓冲器使用。其闭环增益计算公式为：
其中为反馈电阻，为接地电阻，该架构的闭环增益大于等于1，且增益只取决于外部电阻的比值，与运放的开环增益几乎无关，因此增益稳定性非常好。
同相电压串联负反馈闭环架构存在一个特殊情况，就是当反馈电阻短路、接地电阻开路时，闭环增益为1，此时电路变为电压跟随器，输出电压完全跟随输入电压，是应用最广泛的缓冲电路之一。
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