負(fù)反饋是過程，微型計(jì)算機(jī)和放大系統(tǒng)中最常用的反饋控制配置形式

反饋是輸出信號的一小部分，也就是電壓的過程或電流，用作輸入。如果此反饋分?jǐn)?shù)與輸入信號的值或相位（“反相”）相反，則反饋被稱為負(fù)反饋或退化反饋 。

負(fù)反饋反對或減少輸入信號，使其在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定方面具有許多優(yōu)勢。例如，如果系統(tǒng)輸出因任何原因而發(fā)生變化，則負(fù)反饋會(huì)以抵消變化的方式影響輸入。

反饋會(huì)降低系統(tǒng)的整體增益，減少程度相關(guān)系統(tǒng)開環(huán)增益。負(fù)反饋還具有降低失真，噪聲，對外部變化的敏感度以及改善系統(tǒng)帶寬和輸入輸出阻抗的效果。

電子系統(tǒng)中的反饋，負(fù)反饋或正反饋是單向的。這意味著它的信號僅從輸出到系統(tǒng)的輸入以單向流動(dòng)。然后，這使得系統(tǒng)的環(huán)路增益G與負(fù)載和源阻抗無關(guān)。

由于反饋意味著閉環(huán)系統(tǒng)，因此它必須具有求和點(diǎn)。在負(fù)反饋系統(tǒng)中，該輸入處的求和點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)從輸入信號中減去反饋信號，以形成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的誤差信號β。如果系統(tǒng)具有正增益，則必須從輸入信號中減去反饋信號，以使反饋為負(fù)，如圖所示。

負(fù)反饋電路

該電路代表一個(gè)具有正增益， G 和反饋，β的系統(tǒng)。輸入端的求和點(diǎn)減去輸入信號的反饋信號，形成誤差信號 Vin-βG，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

然后使用基本的閉環(huán)電路上面我們可以推導(dǎo)出一般反饋方程為：

負(fù)反饋方程

我們看到負(fù)反饋的影響是將增益降低因子： 1 +βG。該因子稱為“反饋因子”或“反饋量”，通常以分貝（dB）為單位，以 20log（1 +βG）的關(guān)系指定。

效果負(fù)反饋

如果開環(huán)增益 G 非常大，則βG將遠(yuǎn)大于1，因此總增益系統(tǒng)的大致等于 1 /β。如果開環(huán)增益因頻率或系統(tǒng)老化的影響而降低，如果βG仍然相對較大，則整體系統(tǒng)增益不會(huì)發(fā)生太大變化。因此，負(fù)反饋往往會(huì)降低增益變化的影響，從而產(chǎn)生通常所說的“增益穩(wěn)定性”。

負(fù)反饋示例No1

系統(tǒng)在沒有反饋的情況下具有80dB的增益。如果負(fù)反饋分?jǐn)?shù)是1/50。以dB為單位計(jì)算系統(tǒng)的閉環(huán)增益，并加上負(fù)反饋。

然后我們就可以了看到系統(tǒng)的環(huán)路增益為10,000，閉環(huán)增益為34dB。

負(fù)反饋示例No2

如果5年后系統(tǒng)的環(huán)路增益沒有負(fù)反饋已降至60dB，反饋分?jǐn)?shù)保持恒定在1/50。計(jì)算系統(tǒng)的新閉環(huán)增益值。

然后我們可以從兩個(gè)例子中看到?jīng)]有反饋，經(jīng)過5年的使用后，系統(tǒng)增益從80dB下降到60dB，（10,000到1,000）開環(huán)增益下降約25％。

然而，隨著負(fù)反饋的增加，系統(tǒng)增益僅從34dB降至33.5dB，降幅小于1.5％，這證明負(fù)反饋為系統(tǒng)增益提供了額外的穩(wěn)定性。

因此我們可以看到通過將負(fù)反饋應(yīng)用于與沒有反饋的增益相比，系統(tǒng)大大降低了它的整體增益。

沒有反饋的系統(tǒng)增益可能非常大但不精確，因?yàn)樗赡軙?huì)從一個(gè)系統(tǒng)設(shè)備變?yōu)榱硪粋€(gè)系統(tǒng)設(shè)備，然后就可以設(shè)計(jì)具有足夠開環(huán)增益的系統(tǒng)，在添加負(fù)反饋之后，總增益與期望值匹配。

此外，如果反饋網(wǎng)絡(luò)由具有穩(wěn)定特性的無源元件構(gòu)成，則整體增益變得非常穩(wěn)定，并且不受系統(tǒng)固有開環(huán)增益變化的影響。

運(yùn)算放大器中的負(fù)反饋

運(yùn)算放大器（op-amps）是最常用的線性集成電路類型，但它們具有非常高的增益。標(biāo)準(zhǔn)741運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓增益 A VOL 是在沒有施加負(fù)反饋時(shí)的電壓增益和開環(huán)電壓增益運(yùn)算放大器是其輸出電壓 Vout 與其差分輸入電壓之比 Vin ，（ Vout / Vin ）。

741運(yùn)算放大器的 A VOL 的典型值超過200,000（106dB）。因此輸入電壓信號僅為1mV，輸出電壓將超過200伏！迫使輸出立即進(jìn)入飽和狀態(tài)。顯然，這種高開環(huán)電壓增益需要以某種方式進(jìn)行控制，我們可以通過使用負(fù)反饋來做到這一點(diǎn)。

使用負(fù)反饋可以顯著提高運(yùn)算放大器的性能。不使用負(fù)反饋的運(yùn)算放大器電路被認(rèn)為太不穩(wěn)定而無法使用。但是我們?nèi)绾问褂秘?fù)反饋來控制運(yùn)算放大器。請考慮下面的非反相運(yùn)算放大器電路。

同相運(yùn)算放大器電路

負(fù)極反饋示例No3

具有開環(huán)電壓增益， A VOL 為320,000且無反饋的運(yùn)算放大器將用作非反相放大器。計(jì)算通過閉環(huán)穩(wěn)定電路所需的反饋電阻值 R 1 和 R 2 我們得到的廣義閉環(huán)反饋方程如下：

通過重新排列反饋公式我們得到一個(gè)反饋分?jǐn)?shù)，β：

然后把值： A = 320,000 和 G = 20 ，在上面的等式中我們得到β的值為：

因?yàn)樵谶@種情況下運(yùn)算放大器的開環(huán)增益非常高（ A = 320,000 ），反饋分?jǐn)?shù)β將大致等于閉環(huán)增益 1 / G 的倒數(shù)，僅作為 1 / A <的值將非常小。然后β（反饋分?jǐn)?shù)）等于 1/20 = 0.05 。

作為電阻， R 1 和 R 2 在非反相放大器上形成一個(gè)簡單的串聯(lián)電壓分壓器網(wǎng)絡(luò)，電路的閉環(huán)電壓增益將由這些電阻的比率決定如下：

如果我們假設(shè)電阻 R 2 的值1,000Ω或1kΩ，然后電阻 R 1 的值將是：

然后對于非反相放大器電路即將關(guān)閉 - 環(huán)路增益為20，所需的負(fù)反饋電阻值將在這種情況下， R 1 =19kΩ和 R 2 =1kΩ，為我們提供了一個(gè)非反相放大器電路：

同相運(yùn)算放大器電路

在系統(tǒng)中使用反饋有很多好處設(shè)計(jì)，但在放大器電路中使用負(fù)反饋的主要優(yōu)點(diǎn)是大大提高了它們的穩(wěn)定性，更好的元件變化容差，穩(wěn)定DC漂移以及增加放大器帶寬。

常見放大器電路中的負(fù)反饋示例包括運(yùn)算放大器電路中的電阻 R f ，如上所示，電阻， R S 在基于FET的放大器和電阻器中， R E 在雙極晶體管（BJT）放大器中。