运放为啥添加负反馈
运放为啥添加负反馈
运放（运算放大器）是电子工程中常见的元件，其性能和稳定性很大程度上取决于反馈机制。本文将通过生活化的比喻和专业解释，帮助读者理解运放中负反馈的作用原理及其可能引发的自激震荡问题。
什么是反馈？
从专业角度讲，反馈是指将输出信号通过某种方式回送到输入环节，与原输入信号合并成完整的净输入信号，或者单独作为一个输入信号来影响输入或输出的操作。
用生活化的例子来解释：假设你在家门口玩，妈妈出门喊你回家吃饭。如果妈妈连续喊了N声而你没有回应，这就是开环系统，没有反馈。而当你听到妈妈的喊声并做出回应时，这就形成了闭环系统，有了反馈。
反馈可以分为正反馈和负反馈两种：
- 正反馈：比如妈妈喊你回家吃饭，你回应说“我就不回家”，这只会让妈妈更生气。
- 负反馈：当你听到妈妈的喊声后回应说“好嘞，我马上回家”，这会让妈妈感到宽慰，自然也不会挨打。
在电学中，负反馈能够实现电路的稳定，而正反馈则会加剧变化过程。
负反馈在运放中的应用
在实际电路中，负反馈应用非常广泛。以同相比例运算放大器为例：
这是一个同相比例运算放大器，判断这个电路有没有反馈先判断这个电路有没有环路，也就是有没有输出的信号反回来影响输入来改变输出的环路。
好，首先我们先找到输出端，咱们往回看，看到了电阻RF，顺着这个RF找到运算放大器输入端的位置负输入端，从而影响运放的正负输入端压差，来改变输出。这个反馈让输出更平稳（让我妈不生气）这就是负反馈。
负反馈自激震荡条件产生机理
虽然负反馈能够稳定电路，但当某些条件满足时，也可能产生自激震荡。具体来说，当输出信号经过反馈网络回到输入端时存在滞后相移（延迟），当这个相移超过-180°且放大倍数大于1时，就会产生自激震荡。
这是一个运算放大器开环幅频特性与相频曲线图，随着频率的升高（淡灰色线）它的增益也慢慢的下降，（深黑色线）它的相频特性图也发生变化，那么我们实际研发使用过程中拿到这么一个运放要把他接成比较器能用不能用，那么我们就要来看他是否满足自激震荡的条件了，还记得自己震荡条件吗？一个是相移必须是-180°，增益大于1，那么我们看图，找到相移-180°的点，在最下面也就是600M附近对吧，那么咱们再看增益是否大于1，此时淡灰色线）增益线在600M的时候大约-3，-4dB对不对，这完全是小于增益大于1对不，所以是不满足幅度条件，不会产生自激震荡条件。
如何判断运放是否会自激震荡
在设计电路时，需要查看运放的开环幅频特性和相频特性曲线。如果在某个频率点相移达到-180°且增益大于1，则该运放不适合用作比较器。如果将其设计为负反馈电路，通过减小放大倍数可以避免自激震荡。
在设计过程中，闭环增益越大，反馈系数越小，环路增益也就越小，增益裕度越大，负反馈电路越稳定。因此，运放是否能设计成跟随器还是比例器，主要取决于运放的相位裕度与增益裕度。
总结
运放的使用需要合理设置反馈机制。负反馈能够稳定电路，但不当的设置也可能导致自激震荡。通过分析运放的开环特性，可以判断其是否适合特定应用，从而设计出稳定的电路。