放大电路中的反馈 ＞ 负反馈 ＞ 四种组态 ＞ 虚断和虚短

零、什么是反馈？为什么反馈很重要？而且负反馈最重要？

反馈在所有领域都是很美的东西：
公司出台某项政策，过了一个月让大家谈谈新政策的感受，然后公司对政策进行适当调整。
高三月考可以反应你对各个学课的掌握程度，根据结果，你可以选择在有很大上升空间，而且付出和收入比 很大的学科上付出更多时间（博主经验）。
TCP协议中，每收到一个数据段，接收端会发送一个确认应答（ACK），告知发送端该数据已成功接收。如果发送端没有在规定时间内收到ACK，则会重发数据。
…
简而言之，就是结果影响了原因，见人下菜碟。

在放大电路领域，反馈就是输出影响了’‘净输入’‘，注意下图，这里输入量和’‘净输入量’'是不一样的，
如果净输入量变大那说明反馈是正的，那就是正反馈；否则就是负反馈。

其实反馈尤其是负反馈，对我们来说并不陌生，我们学的共射放大电路就是电流负反馈的电路，只是当时并没有说。
**为什么反馈重要？**因为不加负反馈的开环放大电路不实用，所以引入负反馈让它变得实用，这就是负反馈的意义。
ps：你暂时不需要了解“正反馈”，正反馈的应用比较特殊，主要是做波形输出。本文讲的全部都是负反馈。

why？ | 为什么我们要加入负反馈？

因为原本的运算放大电路并不实用：
1）它的放大倍数太大（大于十万），输入端轻微的变化都能使它工作在饱和区（saturation region）；
2）甚至直流偏置电压就能让它工作在饱和区；
3）由于放大倍数大，受温度影响放大倍数的变化也很大。
有没有发现其实引入的每一个新知识点，都是为了使我们的放大电路变得更practical/更实际/更可用；每个新知识点我们都要站在之前知识点的基础上，挑之前电路的刺，然后对此加以改进。
引入负反馈，更具体地说是深度负反馈，有什么用？
1）引入深度负反馈后，放大倍数只取决于反馈网络（牺牲不可能实现的放大倍数，换取稳定性和电路分析的简洁）
2）可使用的带宽变大了，放大倍数跟带宽的乘积是常数；

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反馈 > 负反馈 > 深度负反馈

1.1 什么是反馈？怎么判断有没有反馈？

如果输出量影响输入量，那就是说存在反馈；增强了 净输入量 是正反馈；减小了 净输入量 是负反馈；
注意，通过输出连接输入未必就一定有反馈，你要想像输出端如果有一个正的变化量⊕，输入端净输入量是否发生变化；如果连接到的输入端，无论是同向端还是反向端，原本就是连接一个电压源（注意电压源和信号的区别）或者接地的，那么说输出对输入
反馈有无的判断可以分为两步：1.结构上是否有反馈（有线连接，如果看着没线，也有可能是共地连接）；2输出的变化是否真的对输入产生影响。

1.2 什么是直流反馈？什么是交流反馈？

直流通路中存在的反馈就是直流反馈；
交流通路中存在的反馈就是交流反馈；

上图是我们非常熟悉的静态工作点稳定的共射放大电路而且含有旁路电容$C_e$
$R_e$是个产生负反馈电阻，但是它只对直流通路有负反馈，对于交流通路他就被电容给短路了，所以这里，交流和直流通路是不一样的，直流通路存在负反馈，交流通路不存在。
（关于$R_e$如何进行负反馈的我写了又删，我不想增加读者的工作量，而且这么重要的电阻如何工作你如果不懂的话，确实需要补充基础知识了）
可见，我们其实已经学过反馈了，只不过是一种公用接地端的形式来产生输出和输入电压的变化联动。

如果一个电路只有电阻，没有电容，那它的直流通路和交流通路就是一样的，所以直流和交流反馈只可能同时存在或不存在。

1.3 什么是正反馈？什么是负反馈？

增强了净输入量是正反馈；
减小了净输入量是负反馈；

为了判断正负反馈，我们需要知道输入端引入了一个正的变化$\oplus$，最终会引起净输入量怎么变化？
假设输入有一个正的变化$\oplus$，输出发生什么变化？输出通过反馈回到输入，又导致了净输入怎么样的变化？注意是净输入。

假设反馈回输入的量是$\oplus$，你要判断它实际对“净输入”产生什么变化，如果跟反馈跟输入的$\oplus$ 是异名端，也就是一个是放大器的 正+输入，一个是负 - 输入，这种情况下两者之间电压差，也就是输入电压减小了$\ominus$，所以虽然在输入端口产生正的变化，但其实这是负反馈。而如果是反馈回的是同名端（非同向端接地了或者别的），那很显然，净输入电压增大了，这是个正反馈。

（注意我们一般不会找不自在引入个负变化看净输入量怎么变化，虽然理论上完全是一样的。）

实际应用中你会发现你判断的反馈最后都是负反馈，或者说考试做题让你判断，蒙负反馈的正确概率要大很多；
那就是因为负反馈的应用非常非常多（相比于正反馈）。

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1.4 什么是电压 | 电流反馈？什么是串联 | 并联反馈？

从这里开始变得稍微有些难度了，而且组态的判别就是电压/电流 和 串联/并联 的判断，以上原因让我画了个分隔线。这里也是我写这篇文章的原因，因为对这部分我有自己的思考。

你需要知道的一些前置知识：

反馈回路我们可以从两头来分析，反馈回路的两头：
1）从输出接入到反馈回路的信号是什么信号？电压or电流？

如果我们取输出信号的电压 塞进反馈，那就是电压反馈，反之亦然。注意，反馈信号不可能既是电压又是电流。
想利用输出端的电压，一定是并联方式连到反馈的输入，这样才能保持电压是确定的；这个时候，A的输出，F的输入和负载，这三者是并联的；
想利用输出端的电流，一定是串联方式连到反馈的输入，这样才能保证电流在输出和输入中是一样的，电流从输出端流出，流经负载回到反馈端，也就是这三者串联。

输出的电压通过并联的方式连到反馈网络；

（输出是要接负载的，在图中我没有表示出来）

电流是通过串联的方式接回到反馈网络，电流流出网络，经过负载，再回到反馈网络：

判断电压还是电流反馈的第二种方法：假设输出电压是0，判断反馈信号是否还存在，如果还存在就是电流反馈，如果不存在也就是0，说明是电压反馈。

2）从反馈回路接到输入的是什么信号？电压还是电流？

反馈回到输入端的信号 跟原输入信号 必须同量纲（同是电压或电流）;
注意这里是两个电源，要研究它们的连接方式；
如果是电压接电压，那一定是串联反馈，如果是电流连电流，那一定是并联反馈；也就是这里的电压和电流的判断，其实是串并联的判断，因为两个电压相连一定是串联，两个电流相连一定是并联。
两个电压源并联会造成短路，所以只能是串联；而电流源想接入另一个电流源必须是串联，净输入电流才能是两者之和；

观察下图：

这里是二端口元件的串并联的知识，串联，我左手牵你右手，组成了一个新的二端子元件；并联是我们俩双手手牵手，组成新的二端子。

以上我相信大家是能理解为什么“一个电压源接出必须是并联，但电压源接入另一个电压源必须是串联，而电流接出要… 接入要…” 这个知识点，因为这是电路基础的最基础知识。只是！大家好像没有注意从输出端接出是一个电源，接入到输入端有两个电源。我相信你如果这样思考问题（接出1个电源，接入2个电源），再记住两端子接口的级联是怎么连的，四种组态你立马就能手动画出来！

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四种负反馈放大电路的组态：

到这里我不想带你一起推导四种放大电路的3种放大系数（$\dot{A}$、$\dot{F}$、$\dot{A_f}$）的量纲。我觉得最重要的是了解四种放大电路分别是用什么来放大什么，另外，给你一个实用的放大电路你能判断。
而根据我上面说的你其实很容易就能判断出来到底是 什么来放大什么。

a 净输入是通过串联的方式连接，反馈回来的是负载的电压（也就是输出电压），所以是电压串联负反馈，电压放大成电压；
b 净输入是串联，输出是通过负载串联回到反馈，也就是电流反馈，所以是电流串联负反馈，电压来放大成电流；
c 净输入是并联，输出也是并联，所以是电压并联负反馈，电流放大成电压；
d 净输入是并联，输出是串联，也就是电流并联负反馈，电流放大成电流。

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贰 放大倍数、深度负反馈

下面是负反馈放大电路方块图和很重要的几个公式

公式的推导过程一定要自己试一下，从这个公式可以推导出什么是负反馈？什么是深度负反馈？什么是正反馈？什么是自激振荡？
所以这个公式非常重要。
这篇文章只分析其中一件事情，什么是深度负反馈？
定义，当1+AF 远远大于1，可以将Af看作是1/F，这个时候放大的能力不取决于放大电路的放大倍数A，仅取决于反馈电路。

这里的实质是忽略了净输入量，也就是负反馈的量非常大，导致几乎能跟输入量抵消的程度。

当AF 远远大于1时，
A表示电路对净输入的放大能力，F表示反馈对输出的放大能力，Af表示整个负反馈放大电路网络，对输入的放大能力，
AF表示网络对净输入的放大能力在输入端产生的效果。其中AF=-1是分界线，这个分界线表示，没有外界输入，只靠反馈网络也能保持这个电路源源不断的运行。也就是输入为0，减去负反馈的信号，得到净输入信号。

叁、什么是“虚断”和“虚短”？

其实关于运算放大器后面的知识你不需要了解内部是怎么实现的，只需要知道把这个三角形的输入端看成虚断（所以输入电流可以视为0），而且是虚短的（所以输入到三角形的两个电压相等），就能进行分析。
比如加法器、比较器、跟随器（缓冲器）、积分器求导器。
以上知识这篇帖子不说，这一部分要说的是，根据前面学过的知识我们为什么能把这个三角形的输入堪称虚短 虚断的？

虚短是同相端和反相端的电势相同，up = un，只有在放大电路工作在线性区域才成立；

虚断是不需要条件就成立的，ip = in = 0 ，因为理想运放的输入电阻本来就是无穷大，而真实运放的实际输入电阻也有几兆欧姆，所以虚断是本身就成立。

虚短和虚断的概念几乎可以说是模电的一个分界线，从此之后分析运放只需要把输入端看成虚短和虚断的，再分析电路的放大倍数，就能学会很多内容了。比如比例放大器，积分微分器等等。甚至完全不需要之前分立元件的那些知识。