正反馈机制及其影响，探究振荡器的工作原理

在第3章中曾经提到正反馈的概念，在图3.1中，负反馈Xid＝Xi－Xf，正反馈Xid＝Xi＋Xf。换句话说，如果只考虑绝对值的话，净输入Xid大于输入量Xi时，该反馈就是正反馈；净输入Xid小于输入量Xi时，该反馈就是负反馈；净输入Xid等于输入量Xi时，反馈量为0，该反馈消失，变成了开环系统。

负反馈减弱了输入量变化带来的影响，使系统趋于平静稳定；正反馈加剧了输入量的影响，迅速使系统脱离原来的状态。由于系统都是有边界的，正反馈将使系统迅速到达系统边界，如果没有约束，系统将崩溃，以电子设备来说，电源电压就是电压的边界约束，发生电压正反馈的时候，如果没有特殊设计拦阻，系统输出将迅速接近或达到电源电压。仅仅输出电源电压的系统并没有什么用处，所以，要么系统采用负反馈避免正反馈，要么系统在设计时控制正反馈的速度或者进程，巧妙利用正反馈实现设计目的。振荡器就是控制正反馈，使系统输出电压在电源的两个边界之间摇摆，达到输出一定频率周期信号的目的。

图6.2　正反馈

正反馈也可以采用瞬时极性法进行判断，如图6.2所示。分析方法如下。

第一步，假设某时刻输入信号ui突然有一个小的正跃变（增大了），该输入接在运放的反相输入端上：

ui＝u－

根据运放的输入输出关系式：(www.xing528.com)

uo＝Aod （u＋－u－）

可知，该跃变将使输出uo变小，在输出端用↓表示。

跃变传导过程是：ui↑→u－↑→（u＋－u－）↓→uo↓

第二步，输出端负向跃变的信号经反馈导线连接到LM324的同相输入端，导线不会导致信号极性变化，所以LM324的同相输入端也会有负向跃变，用↓表示。

跃变传导过程是：uo↓→u＋↓

第三步，根据运放的输入输出关系式，同相输入端变小将会减小uo，这与第一步的效果相同。

跃变传导过程是：u＋↓→（u＋－u－）↓→uo↓

综上所述，若没有反馈，输入ui的正向跃变将使输出uo变小，而加入反馈后，反馈也会使uo变小，两者合力作用，会使uo迅速减小到最小值，所以该反馈为正反馈。