8电压跟随器及其反馈问题的研究推荐

1、对电压跟随器及其反馈问题的讨论Xxxxxx xx xxx摘要：本文对文献2中所讨论的电路进行了理论分析和仿真验证，并对该图所示电路的反馈的极性正反做了讨论。关键词：电压跟随器；反馈；0 引言 电压跟随器，顾名思义，其作用就是使输出电压与输入电压相同。 文献1中以例题的形式给出了如图1所示的电路，并说明图1中引入了负反馈，而利用输入端虚短路特性可以解出输入输出电压相同，进而得出图1所示为电压跟随器的结论。 文献2中对另一种含理想运算放大器的电路做了讨论，如图所示，并得出“输入信号在一定范围（与运放的参数有关）内电路引入的是负反馈，分析时可以利用虚短概念”的结论。 文献3中指出文献2中的分析产生了

2、错误，并指出文献2中所讨论电路并非负反馈，而是一种Schmitt触发器3。且电路工作在饱和区而非线形区，达不到电压跟随的目的，并提出了对使用电路仿真软件的看法。那么，图所示是否应认定为电压跟随器？图与图所示电路的两种接法究竟应认定为何种反馈？两者有何异同？为了能够解开这些疑惑，我们做了如下的讨论。图2文献2所讨论的电压跟随器电路图1文献1所示电压跟随器电路1 正、负反馈极性的判断将放大电路输出信号的一部分，通过一定电路形式送回到输入回路称为反馈。反馈有正，负之分。若要从理论角度清晰准确地判别正负反馈，则需运用到瞬时（变化）极性法4。即在并联反馈下若输入信号瞬时（变化）极性相同，则表明为正反馈，

3、否则为负反馈；在串联反馈下若输入信号瞬时（变化）极性相反，则表明为正反馈，否则为负反馈。本电路应属于串联电路。对于图1进行判断。首先假定输入量的瞬时极性。假设正相输入端极性对地为正，则输出端极性对地为正。由于反相输入作用，同相输入端的极性为正。反馈信号与原假定的输入信号瞬时（变化）极性相同，因而由瞬时（变化）极性法可知，图1所示应为负反馈。对于图2进行判断。首先假定输入量的瞬时极性。假设反相输入端极性对地为正，则输出端极性对地为负。由于同相输入作用，同相输入端的极性为负。反馈信号与原假定的输入信号瞬时（变化）极性相反，因而由瞬时（变化）极性法可知，图2所示应为正反馈。由上述理论分析可知，图2所

4、示并非负反馈，应为正反馈。电路不工作于线性区，因此不能用虚短路虚断路分析。运放两输入端电位相差很大，运放处于饱和状态。为了进一步验证这一结论，我们对图1和图2的两个电路做了仿真。2 对电路进行仿真图3对文献1所示电路进行仿真的电路及参数 我们所使用的仿真软件是EWB5.0。图3为对图1所示电路进行仿真的电路图和参数。并对其输入输出波形进行仿真。其结果如图4 。 图4输入为20V的正弦信号 如图4所示，文献1所示电路在20V时输入输出电压都相同，经过多次仿真可以知道，输入信号改变时，该电路输入输出电压都相同，可以视为电压跟随器。此处为节省篇幅不再另作图示。 下面对文献2所示电路进行仿真，图5为仿

5、真电路，基本参数同图3。 图5对文献2所示电路进行仿真的电路及其参数图6对图5所示电路输入20V的正弦信号图7对图5所示电路输入22V的正弦信号 图8图5所示电路的20V闭环电压传输特性图9图5所示电路在22V的闭环电压传输特性由电路仿真可知，其结果基本符合文献2中所述，在20V时反应为负反馈且电路工作在线形区而大于20V时图形失真，传输特性不再具有线形工作的特点。3 对出现问题的进一步分析 如上述仿真过程，文献2“输入信号在一定范围（与运放的参数有关）内电路引入的是负反馈，分析时可以利用虚短概念”的结论似乎基本正确。但这一结论，又与之前我们所做的理论分析相矛盾。这就出现了问题。这一现象到底应

6、该如何解释呢？这使我们产生了极大的困惑。经过再三讨论，我们最终依旧对文献2所述观点保持质疑。文献3中指出文献2中所讨论电路并非负反馈，而是一种Schmitt触发器3。于是我们对Schmitt触发器也进行了一部分了解。 如图，Schmitt触发器最重要的特点是能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲。而由图7可知，图2所示电路符合了这一特点。即图2所示运放具有施密特输入性质。那么，为何会出现在一定范围内符合负反馈特性的情况出现呢？经过反复思考我们认为有如下两方面的可能解释。其一，正反馈系统线性区的工作状态不稳定，因此主要工作在非线性区。而仿真的结果是这一不稳定特点的反应。其二，则有可能是

7、仿真软件对正反馈振荡特性的仿真错误。如文献3中所述，仿真软件与实际电路始终存在差距，而仿真出的结果正是因为不考虑实际误差而得出的理想情况。 图10Schmitt触发器的工作原理以及输出波形4 结语 现在我们来回答前面所提出的问题。 我们的分析以及仿真过程表明，图1所示电路，是真正意义上的电压跟随器。而图2所示电路，我们认为它不应归于电压跟随器之列。（1）从理论上分析，它所引入的反馈属于正反馈，电路不工作于线性区，因此不能达到电压跟随的效果。（2）从仿真过程来看，虽然在一定范围内仿真软件显示的结果有电压跟随的特性。但由于正反馈系统的不稳定性以及仿真软件的理想特性。因此我们不能笼统认为图2所示电路就是电压跟随器的一种。 参考文献：1 闻跃，高岩，杜普选.基础电路分析（第2版修订本）北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社.2008.2 岳彩青，常青美，王建民.一种含理想运算放大器电路的讨论南京：电气电子教学学报20