为何在运算放大器中使用反馈？

为何在运算放大器中使用反馈？

运算放大器（Op-Amp）是电子工程领域最常用的器件之一，其性能和应用范围很大程度上取决于反馈电路的设计。本文将深入探讨为什么在运算放大器中使用反馈，以及反馈如何影响放大器的性能。

典型运算放大器的开环增益约为105（100 dB）。如果没有反馈，运算放大器由于增益灵敏度高而使电路设计变得困难。负反馈可以将增益和截止频率设置为所需值，从而提高其稳定性并减少性能变化、部件之间的变化以及对温度和其他环境参数的敏感性。

图1：负反馈电路示例（反相放大器电路）

图1显示了反相放大器。此负反馈电路的闭环增益（Gv）可简单地用下式表示：

Gv＝-R2/R1

此公式表明闭环增益仅由外部电阻比决定，而不受环境因素的影响。

图2：运算放大器的波特图

图2显示了典型运算放大器的波特图。开环增益（即无负反馈的增益）按6dB/oct（＝20dB/dec）的速率减小。相反，闭环增益在此图中具有从DC至10kHz的恒定增益（取决于运算放大器的频率响应）。如本例所示，可使用反馈为放大器提供带宽。

此外，虽然普通运算放大器（无负反馈）直流区域的开环增益具有非常高的增益，但也存在变化。 通过应用负反馈，增益被固定为由外部电阻设置的增益（闭环增益），从而可以吸收开环增益的变化。

图3：同一产品的变异示例

图4：负反馈电路的变化吸收