9m38mi 发表于 2011-2-12 22:03:14

负反馈,什么是负反馈,负反馈有什么好处,有什么坏处。

把放大器模块输出信号的一部分反馈到它的输入端,是有美国空军少校阿姆斯特朗最早提出的,他最初的想法是采用正反馈制造一个振荡器,作为无线电广播的信号源。但他很快发现,把一个反相的信号,从放大器的输出端反馈到输入电路,可以得到一些很有价值的用处。

什么是负反馈。我做一个很简单的解释。


假设这是原始输入信号。经过放大之后,产生了失真

如果把这个输出信号衰减,然后送回输入端,与原来的输入信号相减,形成负反馈,则实际到达放大器输入端的信号变成。


假设放大器的失真不随时间而改变。那么这个经过反馈的信号再次放大,则重新变成了一条直线。


失真消除了。
除了失真,负反馈还有几个非常有价值的优点。
第一,一个深度负反馈的电路,它的增益不会随着器件性能的老化而退化,能一直保持不变。
第二,可以增大电路的输入阻抗。
第三,可以减小电路的输出阻抗。
这几个性能上的变化都可以靠负反馈的原理推出来,有兴趣的自己推一下。

负反馈有什么问题呢
理论上说,如果所有器件的性能都像理论上的那么理想,则负反馈非常完美,越深越好。因为输出信号的失真会随着负反馈的加深,而减小。公式如下:
D=Do/(1+βAo)

实际应用中,负反馈的问题就在于,任何放大器,放大一个信号都必定需要一定的时间,对于低频信号,这个时间非常短,可以忽略不计,但是在高频段,这个时差可能导致相移,也就是说,当正半周的信号经过放大电路,反馈回路返回输入端时(它本应该在输入端出现,抵消正半周的信号的),输入端的信号已经进入到了负半周,这样负反馈形成了正反馈,如我在前面说过,正反馈会形成振荡器。这是为什么有些劣质功放,会有时有时无的高频噪音。

要是放大器稳定,就要求反馈信号的相移超过180度时,放大器的增益不能大于1。衡量放大器稳定性的方法有两种。
一种是增益余量法,即相移达到180度时,增益小于1的程度。
一种是增益下降到1时,相移小于180度的程度。

这就暗示了我们两种解决负反馈带来的高频振荡的方法。一种是减小高频的增益,在相移达到180度以前,把增益降到1以下;二是,尽量加快电路的速度,减小高频的相移,当然,最终还是要在相移达到180度以前,把增益降到1以下。

还有一个问题在于,放大器的相移与负载,信号频率甚至信号幅度有关,如果没有一定的余量,放大器在整个工作期间可能不断接近,陷入,然后退出不稳定状态,而这点在仪器测试上很难发现。

由负反馈,我再引出两篇文章,分别讲负反馈是如何造就胆机与石机不同的音色。以及什么是无负反馈。

[ 本帖最后由 9m38mi 于 2011-2-13 16:03 编辑 ]

开路先锋 发表于 2011-2-12 22:07:53

feifazhuce 发表于 2011-2-12 22:38:15

DIY条件最适合用负反馈:lol

changdang17 发表于 2011-2-13 00:22:05

毕业才半年就把大学里学的东西忘差不多了
信号与系统……当年最头痛的课了

激光鼠 发表于 2011-2-13 10:42:27

负反馈是万恶之源:@

xyaozong 发表于 2011-2-13 10:46:42

专业,学习了

dygyl 发表于 2011-2-13 11:43:50

呵呵,本坛不要理论只要听感!:P

小白 发表于 2011-2-13 11:51:54

负反馈的做法从理论上似乎无可挑剔,但实际运用中它是造成难听的瞬态互调失真的主要根源之一。现在很多HI-FI放大器的广告词都是“无负反馈”。:)

ninetonight 发表于 2011-2-13 12:01:02

原帖由 changdang17 于 2011-2-13 00:22 发表 http://bbs.headphoneclub.com/images/common/back.gif
毕业才半年就把大学里学的东西忘差不多了
信号与系统……当年最头痛的课了

因为信号与系统其实是数学课,而之前的数学课程学得不够的缘故。

chriswn 发表于 2011-2-13 12:46:19

原帖由 ninetonight 于 2011-2-13 12:01 发表 http://bbs.headphoneclub.com/images/common/back.gif


因为信号与系统其实是数学课,而之前的数学课程学得不够的缘故。
自动控制理论也是数学课,头都大了

大手 发表于 2011-2-13 13:02:45

所以自动化的老师要先在数学系教4年课

我们以前信号与系统老师说的

Bomb_Dance 发表于 2011-2-13 13:18:20

原帖由 9m38mi 于 2011-2-12 22:03 发表 http://bbs.headphoneclub.com/images/common/back.gif
实际应用中,负反馈的问题就在于,任何放大器,放大一个信号都必定需要一定的时间,对于低频信号,这个时间非常短,可以忽略不计,但是在高频段,这个时差可能导致相移,也就是说,当正半周的信号经过放大电路,反馈回路返回输入端时(它本应该在输入端出现,抵消正半周的信号的),输入端的信号已经进入到了负半周,这样负反馈形成了正反馈,如我在前面说过,正反馈会形成振荡器。这是为什么有些劣质功放,会有时有时无的高频噪音。
这点可要质疑一下。
人的可听音频,最高为20kHz。
问题是,电压讯号在电线间,是以电磁波方式传递。
那甚么是电磁波?其中一种常见的电磁波就是可见光,也就是说电压讯号就是以光速传递的。
那电磁波在导电体的传送速度v是由甚么要素影响呢?主要是每公尺平均电容量C和每公尺平均电感量L。v=sqrt(1/LC)
我曾经做过一个实验,在每公尺平均电容量C=1.70nf,每公尺平均电感量L=78μH,v是每秒9.30X10^5公尺。如果换算20kHz的讯号,那波长便是46.5公尺!
先不说一般来说一个opamp可以有那么大电容量和电感量,就算单以这速度计算,那负反馈也要以公尺为单位,才有明显的相位移问题。

9m38mi 发表于 2011-2-13 13:31:09

原帖由 Bomb_Dance 于 2011-2-13 13:18 发表 http://bbs.headphoneclub.com/images/common/back.gif

这点可要质疑一下。
人的可听音频,最高为20kHz。
问题是,电压讯号在电线间,是以电磁波方式传递。
那甚么是电磁波?其中一种常见的电磁波就是可见光,也就是说电压讯号就是以光速传递的。
那电磁波在导电体的 ...

你把放大器建模成一种理想导体,这不妥,你忽略了太多放大器内部结构,另外,放大器内部各种杂散电容,电感之和远比你假设的要大。我稍后会讲

大手 发表于 2011-2-13 14:16:27

每秒30万公里是电磁波(光波也算)在 真空 中的传播速度

介质里面是不一样的

再加上介质的界面等

好好学习一下材料学吧(其实我不是学材料的)

Bomb_Dance 发表于 2011-2-13 14:30:57

原帖由 9m38mi 于 2011-2-13 13:31 发表 http://bbs.headphoneclub.com/images/common/back.gif


你把放大器建模成一种理想导体,这不妥,你忽略了太多放大器内部结构,另外,放大器内部各种杂散电容,电感之和远比你假设的要大。我稍后会讲
认真说,如果要真的去到比较准确的计算,没有用上Cadance Custom IC Design之类的软件是做不到。
一般opamp,只要用上简单的Elmore Delay Model也能得出一个颇为合理的数值,但单看那opamp的大小,Elmore Delay……真是不算甚么。
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