第12节 积极反馈 (修订中)
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正如我们所见，[负反馈](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt- 运算放大器 (opens new window)时是一个非常有用的原理。它使我们能够创建所有这些实用电路，只需更改电阻值即可精确设置增益、速率和其他重要参数。负反馈使所有这些电路稳定和自我校正。
负反馈的基本原理是输出趋向于向创造平衡条件（平衡）的方向驱动。在没有反馈的运算放大器电路中，没有校正机制，输出电压将随着输入之间施加的最少量差分电压而饱和。结果是一个比较器 (opens new window)：
使用负反馈（输出电压以某种方式“反馈”到反相输入），电路往往会阻止自己将输出驱动到完全饱和。相反，输出电压仅驱动平衡两个输入电压所需的高或低：
无论输出是直接反馈到反相（-）输入还是通过一组元件耦合，效果都是一样的：运放极高的差分电压增益会被“驯服”，电路会根据根据将输出连接到反相输入的反馈“回路”的指示。
# 1. 正反馈如何在运算放大器中发挥作用？
另一种类型的反馈，即_正反馈_，也在运算放大器电路中得到应用。与负反馈不同，其中输出电压“反馈”到反相 (-) 输入，而正反馈则输出电压以某种方式路由回同相 (+) 输入。以最简单的形式，我们可以将一根直导线从输出连接到同相输入，看看会发生什么：
反相输入保持与反馈环路断开连接，并且可以自由接收外部电压。让我们看看如果我们将反相输入接地会发生什么：
在反相输入接地（保持在零伏）的情况下，输出电压将由同相输入电压的幅度和极性决定。如果该电压恰好为正，则运算放大器也将驱动其输出为正，将该正电压反馈到同相输入，这将导致完全正输出饱和。另一方面，如果同相输入端的电压恰好开始为负，则运算放大器的输出将沿负方向驱动，反馈到同相输入端并导致完全负饱和。
我们这里有一个输出是_双稳态_的电路：稳定在两种状态之一（饱和正或饱和负）。一旦它达到其中一种饱和状态，它就会倾向于保持在那个状态，不变。使其切换状态所必需的是施加在具有相同极性但幅度稍大的反相（-）输入上的电压。例如，如果我们的电路在 +12 伏的输出电压下饱和，则在反相输入端需要至少 +12 伏的输入电压才能使输出发生变化。当它发生变化时，它将完全负饱和。
# 2. 积极反馈有什么用？
具有正反馈的运算放大器倾向于保持在其已经处于的任何输出状态。它“锁定”在两种状态之一之间，饱和正或饱和负。从技术上讲，这称为滞后 (opens new window)。
迟滞对于比较器电路来说可能是一个有用的特性。正如我们之前所见，比较器可用于从任何类型的斜坡波形（正弦波、三角波、锯齿波等）输入产生[方波。](https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- 交流波形 (opens new window)是无噪声的（即“纯”波形），一个简单的比较器就可以正常工作。
但是，如果波形中存在任何异常，例如谐波或“尖峰”，导致电压在单个周期的时间跨度内显著上升和下降，比较器的输出可能会意外切换状态：
每当参考电压电平发生转换时，无论该转换多么微小，比较器的输出都会切换状态，从而产生带有“毛刺”的方波。
如果我们向比较器电路添加一点正反馈，我们将在输出中引入迟滞。这种滞后将导致输出保持在其当前状态，除非交流输入电压的幅度发生_重大_变化。
这个反馈电阻产生的是比较器电路的双参考。施加到同相 (+) 输入的电压作为参考，与输入的交流电压进行比较，这取决于运算放大器的输出电压值。当运算放大器输出为正饱和时，同相输入端的参考电压将比以前更正。相反，当运算放大器输出为负饱和时，同相输入端的参考电压将比以前更负。结果在图表上更容易理解：
当运算放大器输出为正饱和时，上限参考电压有效，并且输出不会下降到负饱和电平，除非交流输入上升到上参考电平_之上。_相反，当运算放大器输出为负饱和时，较低的参考电压有效，并且输出不会上升到正饱和电平，除非交流输入降至_低于_该较低参考电平。尽管交流输入信号存在大量失真，但结果仍是干净的方波输出。为了使“毛刺”导致比较器从一种状态切换到另一种状态，它必须至少与上下参考电压电平之间的差异一样大（高），并且在正确的时间点跨越这两个层次。
运算放大器电路中正反馈的另一个应用是振荡器电路的构造。_振荡器 (opens new window)_是一种产生交流 (AC) 或至少脉冲输出电压的设备。从技术上讲，它被称为_非_稳定设备：没有稳定的输出状态（没有任何平衡）。振荡器是非常有用的设备，只需一个运算放大器和几个外部元件即可轻松制作。
当输出为正饱和时，V ref为正，电容正向充电。当 V ramp以最小的幅度超过 V ref时，输出将饱和负，电容器将以相反的方向（极性）充电。振荡发生是因为正反馈是瞬时的，而负反馈是延迟的（通过RC 时间常数 (opens new window)）。这个振荡器的频率可以通过改变任何组件的大小来调整。
# 3. 总结
- 负反馈创造了一个平衡的条件_（_平衡）。正反馈会产生_滞后_条件（在两种极端状态之一中“锁定”的趋势）。
- _振荡器_是一种产生交流或脉冲输出电压的设备。
相关练习：
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