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深入#反馈拓扑#电压采样#电流采样#串联并联#环路增益#阻抗变换

反馈四拓扑与环路增益 Feedback Topologies & Loop Gain ​

负反馈(negative feedback)在电路上只开两个接口:一个在输出端,一个在输入端。输出端的接口问"我把什么量送回去"——取样电压还是取样电流;输入端的接口问"我把送回来的量跟谁比"——电压串联相减还是电流并联相加。每个问题两个答案,组合起来就是四种反馈拓扑(feedback topology)。

四种拓扑决定的不是"增益公式好不好看",而是三件硬指标:输入电阻、输出电阻、以及闭环增益对哪些元件敏感。同一只运放,接成同相放大时输入电阻可以做到 10 TΩ 量级,接成反相放大时输入电阻只有 R_1——两者差九个数量级,而"运放输入阻抗无穷大"这句话只对前者成立。

本章约定(与整篇运放章节一致):开环增益 A_{OL}、闭环增益 A_{CL}(下文也写 G)、反馈系数 \beta(不是三极管的电流放大倍数)、环路增益 T=A_{OL}\beta、噪声增益 1/\beta、增益带宽积 GBW、相位裕度 PM、增益裕度 GM。本章的 \beta 与 T 除非特别说明都指运放层的定义:\beta 无量纲、T 无量纲、T=A_{OL}\beta。拓扑层的 A 与 \beta 可以带量纲,见 §3.1——把这两套记法混用,是本章最容易出错的地方。

本章要办三件事:① 给出一套能落到具体电路上的判别流程,而不是背四句口诀;② 把四种拓扑对 R_{in}、R_{out} 的影响记成可复算的倍数,并指出教材公式在什么情况下会差一个量级;③ 用两个完整算例(光电二极管跨阻放大、压控电流源)把 T、A_{CL}、R_{out} 一次算到底,最后解开一个高频混淆点:"电流反馈型运放的带宽不随增益变化"说的到底是什么。

三章地基见运放概述:符号、封装与引脚、理想模型五假设与虚短、虚断、开环、闭环增益与负反馈本质;相移累积导致的自激与补偿见稳定性:伯德图、相位裕度与补偿。本章的 T 与那三章完全同一口径。

1. 设计动机 ​

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场景一:光电二极管前置放大照抄反相放大公式。 光电二极管电流 I_{ph}=10\ \mu\text{A}、结电容 C_d=10\ \text{pF}、并联电阻 R_{sh}=10\ \text{M}\Omega,用 R_f=100\ \text{k}\Omega 接成跨阻放大。按反相放大的写法 V_{OUT}=-I_{ph}R_f=-1.0\ \text{V},数字看起来对,于是画完就投板。但这个电路的反馈系数 \beta\approx1(对纯电流源),噪声增益也是 1,穿越频率因此被推到 383 kHz、几乎用满 GBW=1 MHz——这恰恰是最容易振荡的接法:C_d 与 R_f 在 160.7 kHz 造出一个极点,相位裕度只剩 22.8°,输出会在 400 kHz 附近振铃。公式没错,错在没判拓扑。

场景二:用同相放大驱动 LED 做恒流。 同相放大稳住的是输出电压:V_{OUT}=10\times V_{IN} 与负载无关,所以流过 LED 的电流 I=V_{OUT}/R_L 随 R_L 反比变化。R_L 从 100 Ω 变成 50 Ω,电流从 10 mA 翻到 20 mA。要"稳电流",取样对象必须从电压换成电流——这是拓扑问题,不是增益问题。

场景三:1 MΩ 高阻传感器接反相放大。 R_1=10\ \text{k}\Omega、R_f=100\ \text{k}\Omega,设计增益 −10。实际信号源内阻 1 MΩ 与 R_1 串联分压,增益变成 -100/(1010)=-0.099,比设计值低 20\lg(0.0099)=-40.1\ \text{dB}——信号还没进运放就只剩 1%。

你想确认先算判据(工程经验值)
高阻源会不会被分压该拓扑的 R_{in} 与源内阻 R_sR_{in}\ge100R_s(误差 ≤1%)
带载会不会掉增益R_{out,CL} 与 R_LR_{out,CL}\le R_L/100
输出稳的是电压还是电流取样对象要稳电压用电压取样,要稳电流用电流取样
增益准不准T=A_{OL}\betaT\ge100 → 误差 ≤1%
带宽够不够f_{cl}=GBW/(1/\beta)f_{cl}\ge10\times 最高信号频率
会不会自激\beta 是否带相移、PMPM ≥ 45°(推荐 60°)

不判拓扑会摔在哪,四个带数字的代价:

  1. 把反相当高阻输入用。 R_s=1\ \text{M}\Omega、R_1=10\ \text{k}\Omega、R_f=100\ \text{k}\Omega:增益 -100/(10+1000)=-0.099,相对 −10 差 −40.1 dB。
  2. 把电压取样当电流源用。 V_{OUT}=1\ \text{V} 固定,R_L 从 100 Ω 变 50 Ω,电流从 10 mA 变 20 mA,误差 100%。
  3. 把跨阻放大当反相放大算噪声增益。 反相放大的 1/\beta=1+R_f/R_1=11;跨阻放大的源是 R_{sh}=10\ \text{M}\Omega 并着 C_d 的电流源,\beta=R_{sh}/(R_{sh}+R_f)=0.9901,1/\beta=1.010——噪声增益接近 1,f_c 接近 GBW=1 MHz,C_d 造出的第二极点(160.7 kHz)正好落在穿越频率附近,PM 只有 22.8°。
  4. 忘了 \beta 里有负载。 压控电流源的 \beta=R_s/(R_s+R_L),R_L 从 100 Ω 变 1 kΩ,T=A_{OL}\beta 从 5\times10^4 掉到 9091,增益误差从 1/(1+5\times10^4)=0.0020\% 变成 1/(1+9091)=0.0110\%。

2. 定义与直观 ​

2.1 两个问题,四个格子 ​

四种拓扑的命名规则只有一条:先说输出取样什么,再说输入怎么比较。

  • 输出端:反馈网络并在输出节点上、取的是输出电压 → 电压取样(voltage sensing);反馈网络串在输出回路里、取的是输出电流 → 电流取样(current sensing)。
  • 输入端:反馈量与输入信号在同一回路里串联相减 → 串联求和(series mixing,电压求和);两者在同一节点上电流相加 → 并联求和(shunt mixing,电流求和)。
中文名英文(输入在前)输出取样输入比较闭环量纲典型电路
电压串联series-shunt电压电压(串联)V→V同相放大、跟随器
电压并联shunt-shunt电压电流(并联)I→V 或 V→V反相放大、跨阻放大
电流串联series-series电流电压(串联)V→I压控电流源(VCCS)
电流并联shunt-series电流电流(并联)I→I电流放大器

"闭环量纲"这一列要特别小心:它描述的是反馈环内前向通路的量纲,不是信号源接进来的量纲。反相放大接的是电压源、出的是电压(V→V),但它的基本放大器被看成跨阻型(把流入求和节点的电流变成输出电压),所以它在表里归到"电压并联"。判拓扑看的是"反馈环怎么闭合",不是"信号长什么样"。

反馈拓扑抽象:输出端取样电压或电流,输入端串联或并联求和,β 为反馈网络
反馈拓扑抽象:输出端取样电压或电流,输入端串联或并联求和,β 为反馈网络

2.2 判别法:两道闸门与两次交叉验证 ​

教科书给的判据是"输出端短路/开路、输入端短路"。这两句话本身没错,但操作定义必须写清楚,否则反相放大一定会被判错。

闸门一:输出端开路(让 i_{out}=0,即把负载断开)。

  • 反馈消失(V_- 不再跟着输出动)→ 电流取样:反馈量正比于输出电流,没有电流就没有反馈。
  • 反馈仍在 → 电压取样:反馈量正比于输出电压,负载断不断与它无关。

交叉验证:把输出端对地短路(v_{out}=0)。 反馈消失 → 电压取样;反馈仍在(短路电流仍流过取样电阻)→ 电流取样。

闸门二:输入端短路(把接收输入信号的那个运放端子对地短路,同时移走信号源)。

  • 反馈量被这条短路线旁路、运放输入端再也拿不到误差 → 并联求和:反馈是电流,它与输入信号在同一个节点上相加,短路把这个节点钉死,电流就白流了。
  • 反馈量仍完整地加在另一个端子上 → 串联求和:反馈是电压,它与输入信号在不同端子上串联相减,短路一个端子不影响另一个。

交叉验证:列方程。 在输入端写 KCL(电流相加)就是并联,写 KVL(回路电压相减)就是串联。

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把"输入端短路"理解成"把信号源短路"(例如把反相放大里 R_1 的左端接地)。这时反馈电流仍经 R_f\to 反相端 \to R_1\to 地流动,反相端电压不为零,反馈没有消失,于是反相放大被误判成"串联"。正确的操作是短路运放接收输入信号的那个端子:反相放大的输入接在反相端,短路反相端,R_f 的反馈电流被短路线旁路,反馈才真正消失。

把两道闸门用到四个具体电路上:

电路输出端开路(i_o=0)输出判定输入端短路输入判定结论
同相放大R_f、R_1 仍从 V_{OUT} 取电压送到反相端电压取样短路同相端,反相端的反馈电压仍在串联电压串联
反相放大R_f 仍接在输出与反相端之间电压取样短路反相端,R_f 的反馈电流被旁路并联电压并联
跨阻放大(TIA)R_f 仍接在输出与反相端之间电压取样短路反相端,光电流与反馈电流一起被旁路并联电压并联
压控电流源(VCCS)无电流流过取样电阻 R_s,反馈电压归零电流取样短路同相端,反相端仍由 R_s 上的电压驱动串联电流串联
四种反馈拓扑典型电路:同相放大(电压串联)、反相/跨阻(电压并联)、压控电流源(电流串联)、电流放大(电流并联)
四种反馈拓扑典型电路:同相放大(电压串联)、反相/跨阻(电压并联)、压控电流源(电流串联)、电流放大(电流并联)

2.3 中英文名字的顺序正好相反 ​

中文"电压串联"是先输出后输入(先取样电压、再串联求和);英文 series-shunt 是先输入后输出(先串联、再并联取样)。所以:

  • 电压串联 = series-shunt(输入串联、输出并联取电压)
  • 电压并联 = shunt-shunt
  • 电流串联 = series-series
  • 电流并联 = shunt-series

记忆法:中文先说出"取什么",英文先说出"怎么比"。 两套名字都对,混着背一定出错;写文档时建议同时给出中英文,评审时才不会歧义。

2.4 类比:四种接头 ​

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把反馈网络想成一根管子,它要从输出端"接"一个量出来,再"接"回输入端。

  • 电压取样像电压表并联在输出两端:它测的是两点之间的压差,负载断不断都能测。
  • 电流取样像电流表串进输出回路:回路一断,读数立刻归零。
  • 串联求和像两个电压源首尾相接:极性对了就相减,接反了就相加(正反馈)。
  • 并联求和像两根水管汇进同一个节点:流量相加,节点的压力由下游决定。

类比的边界有两处:① 真实的电表会分流/分压,而理想反馈网络不取电流——但运放的反馈网络确实会加载(R_f 与源阻抗分压,§3.5),这一点电表类比帮不上忙;② 水管里"压力"和"流量"不能同时钉死,电路里"电压取样"和"电流取样"也只能选一个,选错就是场景二那种"稳了电压丢了电流"。

3. 定量关系 ​

3.1 四种拓扑的量纲账本 ​

四种拓扑共用同一个闭环公式,区别只在 A 与 \beta 的量纲:

A_{CL}=\frac{A}{1+A\beta}=\frac{A}{1+T},\qquad T=A\beta\ \text{(无量纲)}
拓扑前向增益 A反馈系数 \beta理想 A_{CL}=1/\beta
电压串联V/V,无量纲V/V,无量纲无量纲(电压比)
电压并联V/A,单位 \Omega(跨阻)A/V,单位 S(跨导)单位 \Omega(跨阻)
电流串联A/V,单位 S(跨导)V/A,单位 \Omega(跨阻)单位 S(跨导)
电流并联A/A,无量纲A/A,无量纲无量纲(电流比)

为什么 T 永远无量纲:输入怎么比较决定了 \beta 的"分母"是什么量,输出取什么决定了 A 的"分子"是什么量,两者量纲相乘必然抵消。这条性质让四种拓扑可以共用同一套稳定性判据(PM、GM),不必为每种拓扑另立一套。

为什么 1/\beta 就是理想闭环增益:当 T\to\infty 时 A_{CL}\to1/\beta,而 1/\beta 恰好是"反馈网络要求的输出—输入比例"。所以设计时先由需求定 1/\beta(想要多大增益),再由 T 定精度(能有多准)。

3.2 两套 β:拓扑层的 β 与运放层的 β ​

这是本章最容易混的地方,必须一次说清。

运放层(本章与前三章统一使用):\beta 是反馈网络把输出送回反相端的比例,无量纲,0<\beta\le1;T=A_{OL}\beta 是运放自己的环路增益。同相放大 \beta=R_1/(R_1+R_f);反相放大也是 \beta=R_1/(R_1+R_f)(\beta 永远是正数,负号来自输入网络,不来自 \beta)。

拓扑层(教材讲四种组态时使用):A 与 \beta 允许带量纲,1/\beta 直接是理想闭环增益。跨阻放大的 \beta_{topo}=1/R_f(单位 S),因为前向通路是跨阻;压控电流源的 \beta_{topo}=R_s(单位 \Omega),因为前向通路是跨导。

两者的关系是:\beta_{topo} 是"反馈量/输出量",而运放层 \beta 是"送回反相端的电压/输出电压"。对纯电阻网络、且运放输入不取电流时,两者只差一个前向通路的量纲折算:

  • 同相放大:\beta_{topo}=\beta=R_1/(R_1+R_f),两种记法数值相同。
  • 反相放大:\beta_{topo}=1/R_f(跨导),而 \beta=R_1/(R_1+R_f);1/\beta_{topo}=R_f 是跨阻增益,1/\beta=1+R_f/R_1 是噪声增益,两者不是同一个数。
  • 跨阻放大:\beta_{topo}=1/Z_f,\beta=Z_s/(Z_s+Z_f);当源是理想电流源(Z_s\to\infty)时 \beta\to1,T\to A_{OL}。
  • 压控电流源:\beta_{topo}=R_s,\beta=R_s/(R_s+R_L);\beta 里含 R_L,所以 T 随负载变。

工程建议:算 T、算带宽、算稳定性时一律用运放层 \beta(前三章的公式可以直接套);只有在"选拓扑、判断阻抗往哪走"时才用拓扑层的量纲视角。混用的典型后果是把 T 算错成 A_{OL}R_f 这种量纲都不对的式子。

3.3 输入电阻与输出电阻:该乘还是该除 ​

拓扑R_{in}R_{out}本章算例的具体数字
电压串联\times(1+T)\div(1+T)1\ \text{G}\Omega\to10.0\ \text{T}\Omega;50\ \Omega\to5.0\ \text{m}\Omega
电压并联\div(1+T),但常被串联的 R_1 掩盖\div(1+T)R_{in}\approx R_1=10\ \text{k}\Omega;50\ \Omega\to5.5\ \text{m}\Omega
电流串联\times(1+T)\times(1+T)R_{out}=R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}=10.0\ \text{M}\Omega
电流并联\div(1+T)\times(1+T)数值随实现方式变化,方向不变

四个数字的复算(取 A_{OL0}=10^5、R_{out,OL}=50\ \Omega、R_{icm}=1\ \text{G}\Omega):

  • 同相放大(\beta=0.1,T_0=10^4):R_{in}=R_{icm}(1+T_0)=10^9\times(1+10^4)=1.0001\times10^{13}\ \Omega=10.0\ \text{T}\Omega;R_{out}=50/(1+10^4)=4.9995\times10^{-3}\ \Omega=5.0\ \text{m}\Omega。
  • 反相放大(R_1=10\ \text{k}\Omega、R_f=100\ \text{k}\Omega,\beta=0.0909,T_0=9091):精确式 R_{in}=R_1+R_f/(1+A_{OL})=10^4+10^5/(1+10^5)=10^4+1.0\ \Omega\approx10\ \text{k}\Omega;R_{out}=50/(1+9091)=5.5\times10^{-3}\ \Omega=5.5\ \text{m}\Omega。
  • 压控电流源(R_s=100\ \Omega、A_{OL}=10^5):见 §4.2 的推导,R_{out}=R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}=100\times100001+50=1.000015\times10^{7}\ \Omega=10.0\ \text{M}\Omega。
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输出电阻(电压取样)。 在输出端加测试电压 V_t、量注入电流 I_t,输入端接地。反馈网络把 \beta V_t 送回反相端,误差电压 -TV_t,受控源输出 -TV_t,于是 I_t=(V_t+TV_t)/R_{out,OL},得 R_{out,CL}=R_{out,OL}/(1+T)。前提:反馈网络对输出的加载可以忽略。

输出电阻(电流取样)。 把负载换成测试源 V_t,此时反馈网络只剩取样电阻 R_s,\beta=1、T=A_{OL}。列 KCL:流过 R_s 的电流就是 I_t,所以 V_-=I_tR_s;运放输出 V_p=-A_{OL}I_tR_s-I_tR_{out,OL};V_t=V_p-V_-=-I_t\left[R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}\right]。取绝对值即 R_{out,CL}=R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}。

注意:教材写的"电流反馈把 R_{out} 乘以 (1+T)"用的是 R_{out,OL} 作基数,得到 50\times(1+10^4)=0.5\ \text{M}\Omega;而负载实际看到的是 10.0\ \text{M}\Omega,差 20 倍。差别来自取样电阻 R_s 串在环内、本身就变成了输出电阻的一部分——基数到底是 R_{out,OL} 还是 R_s+R_{out,OL},取决于负载断在哪里。工程上按"测试源换掉负载后重新列 KCL"算一次,比套公式可靠。

输入电阻(串联)。 信号加在同相端,反馈把反相端"抬"到几乎与同相端同电位(自举),信号源看到的电阻被放大 (1+T) 倍:R_{in,CL}=R_{icm}(1+T)。实际受 PCB 漏电、保护环与输入电容限制,量不到 TΩ 级。

输入电阻(并联)。 反相端是虚地,信号源看到的是 R_1 到地;精确推导(保留 A_{OL})给出 R_{in}=R_1+R_f/(1+A_{OL})。A_{OL}=10^5、R_f=100\ \text{k}\Omega 时第二项只有 1 Ω,所以 R_{in}\approx R_1 这条近似在很宽的范围内够用。

3.4 四种接法的 β、1/β 与 A_CL ​

同样一只运放、同样"想要 10 倍",四种接法的 \beta 与理想闭环量完全不同:

电路拓扑运放层 \beta(无量纲)拓扑层理想闭环量 1/\beta_{topo}实际 A_{CL}
同相放大电压串联R_1/(R_1+R_f)1+R_f/R_1(V/V)1/\beta\cdot T/(1+T)
反相放大电压并联R_1/(R_1+R_f)R_f/R_1(V/V)-(R_f/R_1)\cdot T/(1+T)
跨阻放大电压并联Z_s/(Z_s+Z_f)\to1Z_f(\Omega)-Z_f\cdot T/(1+T)
压控电流源电流串联R_s/(R_s+R_L)1/R_s(S)(1/R_s)\cdot T/(1+T)

第 3 列与第 4 列不是同一个东西:第 3 列是运放层 \beta(无量纲,决定 T 与带宽),第 4 列是拓扑层 1/\beta_{topo}(带量纲,就是理想闭环增益)。压控电流源这一行最典型:运放层 1/\beta=(R_s+R_L)/R_s(本例 200/100=2,决定带宽 500 kHz),拓扑层 1/\beta_{topo}=1/R_s=10\ \text{mA/V}(决定闭环跨导)——两个数都对,用途不同。

反相放大这一行有两个"增益",必须分开记:信号增益是 R_f/R_1=10,而 1/\beta=1+R_f/R_1=11 是噪声增益。噪声增益决定闭环带宽(f_{cl}=GBW/11=90.9\ \text{kHz})、输出噪声和稳定性,信号增益只决定输入到输出的比例。把两者当同一个数,带宽会高估 10%,噪声会低估 10%。

跨阻放大这一行的 \beta\approx1 是它的性格来源:反馈网络没有分压,环路上没有衰减,所以 T 几乎等于 A_{OL},f_c 几乎顶到 GBW。好处是带宽大,坏处是任何一点额外相移都会直接吃掉 PM——这就是 §4.1 要算的东西。

压控电流源这一行的 \beta 里有 R_L,意味着环路增益随负载变化:负载越轻(R_L 越大),\beta 越小,T 越小,精度越差。这是"电流源输出阻抗高、但精度随负载漂"的根源。

3.5 适用条件与失效边界 ​

  1. \beta 是实数:纯电阻反馈网络在低频可以这么看。反馈网络一旦带电容(积分器、滤波器、跨阻放大的 C_d),\beta 自带相移,T 的相位要按 \beta(s) 重算。
  2. 反馈网络不加载信号源:反相放大的 R_1 会与源内阻分压;跨阻放大的 C_d 会与 R_f 分压。源阻抗与反馈元件可比时,1/\beta 的数值要重新算。
  3. 负反馈真的闭合:反馈回反相端、输出在线性区。接错端或输出撞轨时,T 的定义失效,本章所有公式不再适用(判据见理想模型五假设与虚短、虚断)。
  4. |T|\gg1:A_{CL}=1/\beta 只在 |T|\gg1 时成立;高频时 |T| 下降,增益跌落、相移出现,f_{cl} 之后的闭环增益跟着开环曲线走。
  5. 运放层与拓扑层不混用:见 §3.2。量纲混用不会报错,只会算出一个数量级不对的结果。

4. 典型计算 ​

4.1 算例一:光电二极管跨阻放大——判拓扑、算 T、A_{CL}、R_{out} 与稳定性 ​

已知:运放 A_{OL0}=10^5、主极点 f_p=10\ \text{Hz}(GBW=1 MHz)、R_{out,OL}=50\ \Omega;光电二极管 I_{ph}=10\ \mu\text{A}、C_d=10\ \text{pF}、R_{sh}=10\ \text{M}\Omega;R_f=100\ \text{k}\Omega。求拓扑、T、A_{CL}、R_{out,CL}、相位裕度,并给出补偿方案。(器件参数为典型量级,以数据手册为准。)

跨阻放大与压控电流源:左图 TIA 的反馈网络并在输出节点上取样电压、电流在反相端并联求和;右图 VCCS 的取样电阻串在输出回路里取样电流、反馈电压与输入电压串联相减
跨阻放大与压控电流源:左图 TIA 的反馈网络并在输出节点上取样电压、电流在反相端并联求和;右图 VCCS 的取样电阻串在输出回路里取样电流、反馈电压与输入电压串联相减

第 1 步:判拓扑。 输出端开路(断开负载):R_f 仍接在输出与反相端之间,反馈电压照旧存在 → 电压取样。输入端短路(把反相端对地短路):光电流与 R_f 的反馈电流都被短路线旁路,运放输入端拿不到误差 → 并联求和。结论:电压并联(shunt-shunt),与"跨阻放大 = 电压并联"一致。

第 2 步:反馈系数与直流环路增益。 源阻抗是 R_{sh} 与 C_d 的并联,直流下只有 R_{sh}:

\beta_{DC}=\frac{R_{sh}}{R_{sh}+R_f}=\frac{10\ \text{M}\Omega}{10\ \text{M}\Omega+100\ \text{k}\Omega}=\frac{10}{10.1}=0.990099T_0=A_{OL0}\beta_{DC}=10^5\times0.990099=9.901\times10^4

第 3 步:闭环跨阻与输出电压。

A_{CL}=-R_f\cdot\frac{T_0}{1+T_0}=-100\ \text{k}\Omega\times\frac{9.901\times10^4}{1+9.901\times10^4}=-100\ \text{k}\Omega\times0.9999899=-99.999\ \text{k}\OmegaV_{OUT}=A_{CL}\cdot I_{ph}=-99.999\ \text{k}\Omega\times10\ \mu\text{A}=-0.99999\ \text{V}

相对理想值 -I_{ph}R_f=-1.0000\ \text{V},误差 -1/(1+T_0)=-1.010\times10^{-5}=-0.0010\%。

第 4 步:输出电阻。 电压取样,\div(1+T):

R_{out,CL}=\frac{R_{out,OL}}{1+T_0}=\frac{50\ \Omega}{1+9.901\times10^4}=5.05\times10^{-4}\ \Omega=0.505\ \text{m}\Omega

这个数字说明:电压并联的输出阻抗低到可以忽略,接 10 kΩ 后级的分压误差是 0.505\ \text{m}\Omega/10\ \text{k}\Omega=5.05\times10^{-8},完全不用管。

第 5 步:交流通路与相位裕度(无补偿)。 C_d 与 R_f 造出 \beta 的极点:

f_{p\beta}=\frac{1}{2\pi(R_{sh}\parallel R_f)C_d}=\frac{1}{2\pi\times9.901\times10^4\ \Omega\times10\times10^{-12}\ \text{F}}=160.7\ \text{kHz}

环路增益 T(s)=A_{OL}(s)\beta(s) 在 160.7\ \text{kHz} 之后按 -40\ \text{dB/} 十倍频滚降,穿越频率解 |T(f_c)|=1 得 f_c=383.1\ \text{kHz}。此处

\angle T=-90.0^{\circ}-\arctan\frac{383.1\ \text{kHz}}{160.7\ \text{kHz}}=-90.0^{\circ}-67.2^{\circ}=-157.2^{\circ}PM=180^{\circ}+\angle T=180^{\circ}-157.2^{\circ}=22.8^{\circ}

PM=22.8^{\circ} 意味着闭环频响峰值约 1/(2\zeta\sqrt{1-\zeta^2}),取 \zeta\approx PM/100=0.228:1/(2\times0.228\times0.9737)=2.25,即 +7.0\ \text{dB} 的峰化——时域上是大振铃。不改电路,这个前置放大器不能用。

第 6 步:按公式选补偿电容。 跨阻放大的经典补偿把 \beta 的极点用零点抵消,取

C_f=\sqrt{\frac{C_d}{2\pi R_f\cdot GBW}}=\sqrt{\frac{10\times10^{-12}\ \text{F}}{2\pi\times10^5\ \Omega\times10^6\ \text{Hz}}}=\sqrt{1.5915\times10^{-23}\ \text{F}^2}=3.99\ \text{pF}

取标称值 C_f=4\ \text{pF}。此时

f_z=\frac{1}{2\pi R_fC_f}=\frac{1}{2\pi\times10^5\times4\times10^{-12}}=397.9\ \text{kHz}f_{p\beta}'=\frac{1}{2\pi(R_{sh}\parallel R_f)(C_d+C_f)}=\frac{1}{2\pi\times9.901\times10^4\times14\times10^{-12}}=114.8\ \text{kHz}

第 7 步:补偿后的 PM。 在 f_c'=391.1\ \text{kHz} 处

\angle T=-90.0^{\circ}+\arctan\frac{391.1}{397.9}-\arctan\frac{391.1}{114.8}=-90.0^{\circ}+44.5^{\circ}-73.6^{\circ}=-119.1^{\circ}PM=180^{\circ}-119.1^{\circ}=60.9^{\circ}

第 8 步:代价。 闭环 -3\ \text{dB} 带宽按 f_{-3\text{dB}}\approx\sqrt{GBW/\left[2\pi R_f(C_d+C_f)\right]}:

  • 无补偿:\sqrt{10^6/(2\pi\times10^5\times10\times10^{-12})}=398.9\ \text{kHz}(PM 只有 22.8°,这个 -3\ \text{dB} 点已经没有意义)。
  • C_f=4\ \text{pF}:\sqrt{10^6/(2\pi\times10^5\times14\times10^{-12})}=337.2\ \text{kHz}。

用 15% 的带宽(398.9\to337.2\ \text{kHz})换 38° 的相位裕度,这就是跨阻放大补偿的全部交易。汇总:

项目无补偿C_f=4\ \text{pF}公式
\beta 极点160.7 kHz114.8 kHz1/[2\pi(R_{sh}\parallel R_f)(C_d+C_f)]
\beta 零点—397.9 kHz1/(2\pi R_fC_f)
穿越频率383.1 kHz391.1 kHz解 \lvert T\rvert=1
相位裕度22.8°60.9°180^{\circ}+\angle T(f_c)
闭环带宽398.9 kHz337.2 kHz\sqrt{GBW/[2\pi R_f(C_d+C_f)]}

4.2 算例二:压控电流源(电流串联)的 T、A_{CL}、R_{out} ​

电路(对应上图右半):输入 V_{IN} 接同相端;输出经负载 R_L 接到取样节点,R_s 从取样节点接地;取样节点直接接反相端。反馈取样的是流过 R_s(也就是流过负载)的电流,反馈电压与输入电压在不同端子上串联相减 → 电流串联。

已知:V_{IN}=1\ \text{V}、R_s=100\ \Omega、R_L=100\ \Omega、A_{OL}=10^5、R_{out,OL}=50\ \Omega。

第 1 步:反馈系数与环路增益。 R_s 与 R_L 对输出电压分压,取到 R_s 上的比例就是运放层 \beta:

\beta=\frac{R_s}{R_s+R_L}=\frac{100\ \Omega}{200\ \Omega}=0.5,\qquad T=A_{OL}\beta=10^5\times0.5=5\times10^4

第 2 步:闭环跨导与输出电流。 理想值 1/R_s=1/100\ \Omega=10\ \text{mA/V}:

A_{CL}=\frac{1}{R_s}\cdot\frac{T}{1+T}=10\ \text{mA/V}\times\frac{5\times10^4}{1+5\times10^4}=9.99980\ \text{mA/V}I_{OUT}=A_{CL}\cdot V_{IN}=9.99980\ \text{mA/V}\times1\ \text{V}=9.99980\ \text{mA}

相对理想值 10 mA 的误差 -1/(1+T)=-2.0\times10^{-5}=-0.0020\%。闭式解 I_{OUT}=V_{IN}/[R_s+(R_s+R_L)/A_{OL}]=1/(100+0.002)=9.99980\ \text{mA},两式一致。

第 3 步:输出电阻。 把负载换成测试源,反馈网络只剩 R_s,\beta=1、T=A_{OL}=10^5:

R_{out}=R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}=100\ \Omega\times(1+10^5)+50\ \Omega=1.000015\times10^7\ \Omega=10.0\ \text{M}\Omega

注意这里的陷阱:如果套"电流反馈把 R_{out,OL} 乘以 (1+T)",会算出 50\ \Omega\times(1+10^5)=5.0\ \text{M}\Omega,比正确值小一半;如果连 \beta 都用 0.5 代入,会算出 50\times(1+5\times10^4)=2.5\ \text{M}\Omega,差 4 倍。原因是取样电阻 R_s 串在环路里,它自己就构成了输出电阻的主体。

第 4 步:负载敏感度。 \beta 含 R_L,所以 T 随负载变:

R_L\beta=R_s/(R_s+R_L)T=A_{OL}\betaI_{OUT}负载电压
10 Ω0.90919.091\times10^49.99989 mA1.100 V
100 Ω0.50005.000\times10^49.99980 mA2.000 V
1 kΩ0.09099.091\times10^39.99890 mA10.999 V

负载变化 100 倍,电流只变 0.00099\ \text{mA}(相对 1.0\times10^{-4}),这就是 10\ \text{M}\Omega 输出电阻的表现:等效电流源内阻越高,负载变化引起的电流误差越小。代价是负载电压不能超过运放摆幅——1 kΩ 时负载电压已到 11 V,接近 ±15 V 供电的边界。

4.3 算例三:同一只运放、同样"10 倍",四种接法的账本 ​

把上面两个算例与同相/反相放大放在一起,同一只运放(A_{OL0}=10^5、GBW=1 MHz、R_{out,OL}=50\ \Omega、R_{icm}=1\ \text{G}\Omega):

接法拓扑R_{in}R_{out}噪声增益 1/\betaf_{cl}=GBW/(1/\beta)
同相放大 10×电压串联10.0\ \text{T}\Omega5.0\ \text{m}\Omega10.0100.0 kHz
反相放大 −10×电压并联\approx R_1=10\ \text{k}\Omega5.5\ \text{m}\Omega11.090.9 kHz
跨阻放大电压并联\approx0(虚地)0.505\ \text{m}\Omega1.01990.1 kHz
压控电流源电流串联50.0\ \text{T}\Omega10.0\ \text{M}\Omega2.0500.0 kHz

复算:10^6/10=100.0\ \text{kHz};10^6/11=90.9\ \text{kHz};10^6/1.01=990.1\ \text{kHz};10^6/2=500.0\ \text{kHz}。

同一只运放(A_{OL0}=10^5、主极点 10 Hz、GBW=1 MHz)在两种反馈深度下的环路增益,把"带宽由噪声增益决定"画出来就是穿过 0 dB 的那个点:

两条曲线在 100 kHz 与 1 MHz 分别穿过 0 dB,正好是表中 \beta=0.1(1/\beta=10)与 \beta=1 的 f_{cl};曲线斜率都是 -20\ \text{dB/} 十倍频,说明它们只差一个常数 1/\beta——负反馈扩展带宽的全部机制就是这个交点往外移。图中数值按 |T(f)|=10^5\beta/\sqrt{1+(f/10)^2} 逐点计算:例如 f=100\ \text{kHz}、\beta=0.1 时 |T|=10^4/\sqrt{1+10^8}\approx10^4/10^4=1,即 0 dB。

回到上面那张账本表,要读出三条结论:

  1. 输入电阻由输入比较方式决定,与增益无关。同相/电流串联可以到 TΩ,并联型只有 R_1 或虚地。
  2. 输出电阻由取样方式决定,与增益无关。电压取样都在 mΩ 级,电流取样在 MΩ 级。
  3. 带宽由噪声增益决定,既不是信号增益也不是拓扑名。跨阻放大的噪声增益接近 1,所以带宽最大、也最危险。

4.4 为什么"电流反馈型"运放的带宽不随增益变化 ​

这里要拆开一个高频混淆:"电流取样"是拓扑属性,用电压反馈(VFB)运放也能实现;"电流反馈型运放"(current-feedback amplifier,CFB)是器件类别,内部结构完全不同。 带宽不随增益变化说的是后者,不是前者。

CFB 的反相输入端是一个单位增益缓冲器的输出,阻抗极低;误差以电流形式注入,再由内部跨阻级 Z_T(s) 转成电压。反馈网络 R_f、R_g 对这个节点构成电流分压,环路增益只有

T(s)=\frac{Z_T(s)}{R_f},\qquad Z_T(s)=\frac{R_T}{1+sR_TC_T}

其中 R_T 是开环跨阻(\Omega)、C_T 是内部补偿电容(F)。穿越条件 |T|=1 即 |Z_T|=R_f,在 f\gg1/(2\pi R_TC_T) 时 |Z_T|\approx1/(2\pi fC_T),于是

f_c\approx\frac{1}{2\pi R_fC_T}

分母里只有 R_f,没有增益。 取 R_T=1\ \text{M}\Omega、C_T=2\ \text{pF}(设定值,仅用于演示;真实器件以数据手册为准)、R_f=1\ \text{k}\Omega:

f_c=\frac{1}{2\pi\times10^3\ \Omega\times2\times10^{-12}\ \text{F}}=7.958\times10^7\ \text{Hz}=79.6\ \text{MHz}
闭环增益R_g=R_f/(G-1)f_c(CFB)同 GBW 的 VFB
21.00 kΩ79.6 MHz39.8 MHz
10111 Ω79.6 MHz7.96 MHz
10010.1 Ω79.6 MHz0.796 MHz

增益从 2 变到 100(50 倍),CFB 的带宽几乎不动,而 VFB 按 GBW/G 掉 50 倍。代价写在数据手册里:R_f 必须在厂商规定的范围内(太小 → f_c 太高 → 相位裕度不够;太大 → 带宽浪费),反相端不能直接并电容(那会破坏电流求和节点的稳定性),直流精度也通常不如精密 VFB。记住一句话:CFB 用 R_f 定带宽、用 R_f/R_g 定增益,两个旋钮分开;VFB 只有一个旋钮 GBW,增益和带宽必须互相让。

5. 工程含义 ​

5.1 选拓扑的三问 ​

  1. 信号源是什么? 电压源(传感器、DAC 输出)→ 优先电压串联(高输入阻抗);电流源(光电二极管、CT 互感器)→ 电压并联(虚地,电流全部进反馈网络)。
  2. 负载要什么? 要稳定电压 → 电压取样;要稳定电流(LED、线圈、电化学)→ 电流取样。
  3. 精度和带宽谁优先? 高精度 → 提高 T(降增益、分级、选高 A_{OL} 器件);高带宽 → 降噪声增益,同时准备补偿(见 §4.1 的 C_f)。

三问的答案冲突时,先保"信号完整性"(不被分压、不削顶),再保"稳定性"(PM ≥ 45°),最后才优化精度与带宽。

5.2 数量级表 ​

量电压串联电压并联电流串联电流并联
R_{in}R_{icm}(1+T),TΩ 级R_1,kΩ 级R_{icm}(1+T),TΩ 级低,\Omega\sim\text{k}\Omega
R_{out}R_{out,OL}/(1+T),mΩ 级同左,mΩ 级R_s(1+T),MΩ 级同左,MΩ 级
噪声增益 1/\beta1+R_f/R_11+R_f/R_1 或 \approx1(TIA)(R_s+R_L)/R_s由分流比决定
典型 T_010^3\sim10^510^3\sim10^510^2\sim10^510^2\sim10^4

这些都是典型量级,具体数值由器件 A_{OL}、GBW、R_{out,OL} 与外部电阻决定,以数据手册为准。

5.3 布线:虚地节点是"最脏"的节点 ​

  • 跨阻放大的反相端是全场阻抗最高、最容易拾噪的节点:C_d、运放输入电容、PCB 焊盘电容全部并在这一点上,直接改变 \beta 的极点位置。走线要短、焊盘要小,必要时加保护环(guard ring)并把它驱动到同电位。
  • C_f 用低漂移、低吸附的电容(C0G/NP0 或聚丙烯),不要用 X7R:容值随电压/温度变化会让 PM 漂,批次之间振荡与否不一致。
  • 反馈电阻的取值:R_f 越大,跨阻增益越大,但 C_d 造成的极点越低、噪声越大;R_f 越小,带宽越好但 C_f 要相应加大。先在 R_f、带宽、噪声之间定一个折中,再算 C_f。
  • 电流取样的取样电阻要 Kelvin 接法:R_s 上的电压就是反馈量,引线电阻和焊点电阻直接进环路,几 mΩ 的引线在 100 Ω 取样电阻上就是百分之几的增益误差。

5.4 模型什么时候不够用 ​

  • 源阻抗与反馈元件可比:C_d 与 R_f 分压改变 \beta,必须按 \beta(s) 重算(§4.1)。
  • 负载在环内:VCCS 的 \beta 含 R_L,T 与精度随负载变,不能用一个 T 值概算。
  • 频率接近 f_c:单极点近似失效,第二极点、输出电阻、输入电容都要进模型。
  • 大信号:输出电流限、压摆率、摆幅都会先于小信号模型失效。
  • 多路求和/差分:多路输入的节点阻抗互相加载,\beta 不再是单路的分压比。

6. 常见坑 ​

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  • 现象:反相放大接 1 MΩ 高阻传感器,增益只有设计值的 1%,换低阻源立刻正常。原因:反相放大是电压并联,输入电阻 \approx R_1=10\ \text{k}\Omega,源内阻与 R_1 串联分压,增益从 −10 掉到 -100/1010=-0.099。解决:高阻源改用同相放大(电压串联)或先加一级跟随器;也可以加大 R_1,但要同时核算噪声、偏置电流误差与带宽。
  • 现象:判拓扑时把反相放大判成"电流串联",理由是"把输入短路后反馈还在"。原因:短路的是信号源接点而不是运放的输入端子,反馈电流经 R_1 仍能流到反相端。解决:按 §2.2 的操作定义,短路接收输入信号的运放端子;再用节点法写一次 KCL 交叉验证。
  • 现象:反相放大算带宽用 GBW/10,实测只有 90.9 kHz。原因:把信号增益当成了噪声增益。反相的 \beta=R_1/(R_1+R_f)=10/110=0.0909,1/\beta=11。解决:带宽、噪声、稳定性一律按 1/\beta 算;信号增益与噪声增益差 1 这件事只在同相组态才消失。
  • 现象:压控电流源算输出电阻得 2.5 MΩ,实测负载调整率对应 10 MΩ。原因:套了 R_{out,OL}(1+T) 且把 \beta=0.5 代进去;实际取样电阻 R_s 串在环内,输出电阻主体是 R_s(1+A_{OL})。解决:把负载换成测试源重新列 KCL(§3.3 进阶),或直接用 R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}。
  • 现象:跨阻放大输出在几百 kHz 上持续振铃,示波器上看像"运放坏了"。原因:C_d 与 R_f 造出 \beta 极点(本例 160.7 kHz),PM 只剩 22.8°;噪声增益又接近 1,f_c 顶到 GBW 附近。解决:按 C_f=\sqrt{C_d/(2\pi R_f\cdot GBW)} 加反馈电容(本例 3.99 pF → 取 4 pF),PM 回到 60.9°;同时确认 C_f 用 C0G/NP0。
  • 现象:把 CFB 运放"带宽不随增益变"的结论套到普通 VFB 运放上,设计增益 100 时以为还能有 79 MHz。原因:混淆了"电流取样拓扑"与"电流反馈型器件"。VFB 的 f_{cl}=GBW/(1/\beta),增益 100 时只剩 1/100。解决:先确认器件是 VFB 还是 CFB,再选带宽公式;CFB 的 R_f 必须按数据手册推荐值取,不能随手改。

7. 自测题 ​

同相放大 R_1=10\ \text{k}\Omega、R_f=90\ \text{k}\Omega,运放 A_{OL0}=10^5、R_{icm}=1\ \text{G}\Omega、R_{out,OL}=50\ \Omega。求拓扑、T_0、R_{in}、R_{out}。如果把信号源内阻加到 10 kΩ,增益误差多少?

拓扑:输入接同相端、反馈接反相端,两者不在同一端子 → 串联求和;输出开路时反馈仍存在 → 电压取样。电压串联。

\beta=\frac{R_1}{R_1+R_f}=\frac{10}{100}=0.1,\qquad T_0=A_{OL0}\beta=10^5\times0.1=10^4R_{in}=R_{icm}(1+T_0)=10^9\times(1+10^4)=1.0001\times10^{13}\ \Omega=10.0\ \text{T}\OmegaR_{out}=\frac{R_{out,OL}}{1+T_0}=\frac{50}{1+10^4}=4.9995\times10^{-3}\ \Omega=5.0\ \text{m}\Omega

源内阻 10 kΩ 与 R_{in}=10\ \text{T}\Omega 分压:10^{13}/(10^{13}+10^4)=1-1.0\times10^{-9},增益误差约 10^{-7}\%,可以忽略。同样 10 kΩ 源内阻,反相放大会掉 6 dB(源内阻与 R_1 分压),同相放大几乎无影响——差别全部来自输入电阻。

反相放大 R_1=10\ \text{k}\Omega、R_f=100\ \text{k}\Omega,A_{OL0}=10^5。求 T_0、噪声增益、闭环带宽、直流增益误差。为什么带宽不是 GBW/10?\beta=\frac{R_1}{R_1+R_f}=\frac{10}{110}=0.090909,\qquad T_0=10^5\times0.090909=9091\frac{1}{\beta}=1+\frac{R_f}{R_1}=11.0,\qquad f_{cl}=\frac{GBW}{1/\beta}=\frac{1\ \text{MHz}}{11}=90.9\ \text{kHz}

直流增益误差 1/(1+T_0)=1/9092=1.1\times10^{-4}=0.011\%。

带宽不是 GBW/10=100\ \text{kHz}:10 是信号增益 R_f/R_1,而决定环路的是噪声增益 1/\beta=11。反相组态的输入网络让噪声增益比信号增益大 1,这 1 在增益 100 以上时可以忽略,在增益 10 时就是 10% 的带宽。

压控电流源 R_s=100\ \Omega、R_L=100\ \Omega、A_{OL}=10^5。求 T、闭环跨导、输出电流(V_{IN}=1\ \text{V})与输出电阻。若 R_L 换成 1 kΩ,电流变多少?\beta=\frac{R_s}{R_s+R_L}=\frac{100}{200}=0.5,\qquad T=10^5\times0.5=5\times10^4A_{CL}=\frac{1}{R_s}\cdot\frac{T}{1+T}=\frac{1}{100}\times\frac{5\times10^4}{5\times10^4+1}=9.9998\times10^{-3}\ \text{S}=9.9998\ \text{mA/V}I_{OUT}=9.9998\ \text{mA/V}\times1\ \text{V}=9.9998\ \text{mA}R_{out}=R_s(1+A_{OL})+R_{out,OL}=100\times(1+10^5)+50=1.000015\times10^7\ \Omega=10.0\ \text{M}\Omega

R_L=1\ \text{k}\Omega 时 \beta=100/1100=0.0909,T=9091,I_{OUT}=1/[100+1100/10^5]=9.99890\ \text{mA}。负载变 10 倍、电流只变 0.0009\ \text{mA}(9\times10^{-5} 相对变化),这就是 10 MΩ 输出电阻的含义;但负载电压升到 11 V,要先核对运放摆幅。

为什么"电流取样"和"电流反馈型运放"不是一回事?分别用什么公式描述它们的带宽?

电流取样是反馈拓扑:反馈网络串在输出回路里,取输出电流。用普通 VFB 运放就能实现,环路增益仍是 T=A_{OL}\beta、带宽仍是 f_{cl}=GBW/(1/\beta),其中 \beta 由取样电阻与负载分压决定(例:R_s/(R_s+R_L))。

电流反馈型运放(CFB) 是器件:反相端是低阻缓冲器输出,误差以电流注入,环路增益 T=Z_T/R_f,穿越频率 f_c\approx1/(2\pi R_fC_T),与闭环增益无关。

所以两者很容易被混为一谈:真正带宽不变的是 CFB 器件;电流取样拓扑的带宽照样按 GBW/(1/\beta) 走,而且 \beta 还随负载变,负载一变带宽也变。

跨阻放大 R_f=100\ \text{k}\Omega、C_d=10\ \text{pF}、R_{sh}=10\ \text{M}\Omega、GBW=1 MHz。求噪声增益、\beta 极点、无补偿时的穿越频率与 PM,并说明为什么这个电路的输入电阻近似为 0。\beta_{DC}=\frac{10\ \text{M}\Omega}{10\ \text{M}\Omega+100\ \text{k}\Omega}=0.9901,\qquad \frac{1}{\beta}=1.010f_{p\beta}=\frac{1}{2\pi\times(10\ \text{M}\Omega\parallel100\ \text{k}\Omega)\times10\ \text{pF}}=\frac{1}{2\pi\times9.901\times10^4\times10^{-11}}=160.7\ \text{kHz}

解 |T(f_c)|=1 得 f_c=383.1\ \text{kHz},\angle T=-90^{\circ}-\arctan(383.1/160.7)=-157.2^{\circ},PM=22.8^{\circ}。

输入电阻近似为 0 的原因:反相端是虚地(电压取样 + 并联求和的必然结果),信号源是电流源,它看到的是一个"电流全部被 R_f 吸走、端电压几乎不动"的节点。所以跨阻放大能把光电二极管的电流几乎全部收进反馈网络,这也是它比"先接电阻再放大"优越的原因——后者会让 C_d 与电阻形成低频极点。

用"输出端开路"和"输入端短路"两道闸门,判定反相放大器属于哪种拓扑。如果把信号源短路(而不是短路反相端),会得到什么错误结论?

输出端开路(i_o=0):R_f 仍接在输出与反相端之间,反馈电压照旧存在 → 电压取样。

输入端短路(把反相端对地短路):R_f 的反馈电流经短路线入地,反相端被钉在 0 V,运放输入端拿不到误差 → 并联求和。

结论:电压并联。

若把 R_1 左端(信号源接点)短路:反馈电流仍经 R_f\to 反相端 \to R_1\to 地流动,反相端出现 I_fR_1 的电压,反馈没有消失,于是会误判成"串联"。判别法的关键是短路运放的输入端子,而不是短路信号源。

8. 参考资料 ​

  • TI, Op Amps for Everyone(SLOD006B):Feedback and Stability Theory 一节给四种反馈组态、环路增益与闭环增益公式;Development of the Non-Ideal Op Amp Equations 一节给有限增益、有限输入/输出阻抗的修正。本章 §3.1~§3.4 的符号与推导顺序按该书整理。
  • Analog Devices, MT-032 Ideal Voltage Feedback (VFB) Op Amp Model:反馈框图、开环增益与闭环传递函数;本章 §3.1 的 A_{CL}=A/(1+A\beta) 与 §3.2 的两套 \beta 口径参考该文。https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-032.pdf
  • Analog Devices, MT-033 Voltage Feedback Op Amp Gain and Bandwidth:噪声增益 1/\beta、闭环带宽与增益带宽积的关系;本章 §4.3 的带宽账本与 §4.4 的 VFB 对照按该文。https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-033.pdf
  • Sergio Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Systems(4th ed.):Circuits with Resistive Feedback 一章给输入电阻、输出电阻的完整推导与 (1+T) 规则的适用前提;本章 §3.3 的四个复算与该章一致。
  • Sedra & Smith, Microelectronic Circuits(8th ed.):Feedback 一章系统讲四种反馈组态的量纲、A_{CL}=1/\beta 与输入/输出电阻的放大/缩小规则;本章 §2.1、§3.1 的术语与该章对齐。
  • 童诗白、华成英《模拟电子技术基础》:「放大电路中的反馈」一章讲四种组态的判别方法、深度负反馈与自激振荡条件;本章 §2.2 的"输出端开路/输入端短路"判别法与教材口径一致,操作定义按运放电路做了细化。