负反馈，什么是负反馈，负反馈有什么好处，有什么坏处。

9m38mi

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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 ]

feifazhuce

DIY条件最适合用负反馈

changdang17

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

负反馈是万恶之源

xyaozong

专业，学习了

dygyl

呵呵，本坛不要理论只要听感！

小白

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

原帖由 changdang17 于 2011-2-13 00:22 发表
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

原帖由 ninetonight 于 2011-2-13 12:01 发表


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

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

原帖由 9m38mi 于 2011-2-12 22:03 发表
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

原帖由 Bomb_Dance 于 2011-2-13 13:18 发表

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

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

原帖由 9m38mi 于 2011-2-13 13:31 发表


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。