从反馈视角探索同相、反相与差分放大器的奥秘
在模拟电路设计的多元化分析手段中，反馈视角的独特魅力不容忽视。本文将深入探讨三种基础运放结构——同相、反相和差分放大器，揭示它们在反馈系统中的关键特性。
图1：负反馈系统的基本框架
负反馈系统如图1所示，除开环增益A和反馈系数B外，输入端的系数K扮演了重要角色。它是输入网络对信号影响的直接反映，后续的分析将逐步揭示其作用。
经典负反馈系统的传递函数为\( A/(1+AB) \)。引入系数K后，系统传递函数变为\( (K+1)A/(1+AB) \)。在通常情况下，A远大于1，简化后可得\( K/(1+AB) \)。
1. 同相放大器：直观分析的起点
图2中的同相放大器是最易理解的，其输入信号直接进入同相输入端，K值为正。由于没有输入电阻网络，反馈系数B计算时简单明了，为\( Vout/(R2||R3) \) 。将K和B代入传递函数，验证了KCL定律的准确性。
2. 反相放大器：接地与电阻网络的考量
反相放大器的分析稍显复杂，需要处理反馈回路接地问题。接地后，B与同相放大器相同，而输入系数K由于R网络的存在，通过\( (Vout||V2)/(R1+R3) \)计算。将K和B合并，再次证实了KCL的理论。
3. 差分放大器：叠加原理的运用
最后，差分放大器利用叠加原理，由同相与反相放大器组合而成。反相放大器部分，V2接地，R2和R4可忽略，传递函数与之前相同；同相放大器部分，V1接地，K由R1和R3决定，同样验证KCL。将两个部分的传递函数相加，我们得到了完整的结果。
通过以上分析，我们不仅深入理解了这三种放大器的反馈机制，也体验了反馈视角在模拟电路分析中的强大威力。每一种结构都展示了运放工作原理的独特之处，共同构建了模拟电路设计的坚实基础。