正回授』与『负回授』 [复制链接]

正回授』与『负回授』（1）


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文/吴立民
昨天收到几封信，说到DZ的讨论有些困难。明明是研究会不会振荡，结果跑出一堆什幺相位边际、波德图的玩意儿，看不懂。说得有理，这起码是电子学第三学期的课程，不是很容易懂的。
谈到振荡，就不能不说『正回授』。什幺是正回授？最简单的例子，就是俗话说的『恶性循环』。
譬如说，某音响商的产品价格很高，结果导致客户不敢上门，因为客户太少了，所以又得提高产品售价补回利润，结果客户更少，然后价格又要更高.......
这个价格越来越高的现象，就是正回授，Positive FeedBack。
又譬如说，我们听到Call In节目时，主持人会说：『麻烦Call in听众把收音机音量关小一点....』我们来仿真一下。当Call In听众讲话时，透过电话线传到电台，电台把讲话声放大播出来，Call In听众又从收音机上听到自己的声音，当然，这个声音也同时窜到电话中，然后又透过电话线传到电台，电台又把讲话声音放大播出来，一遍遍的透过电话话筒传输、放大，放大到极限上时，结果就产生啸叫声。
这就是正回授。
记得前几年苏联车诺比尔核电厂出事时，有人质疑，台湾的核一、核二、核三还有抗争不断的核四厂，会不会也烧熔炉心，造成灾变？
核工系的教授说，不会。因为车诺比尔是『正回授』设计，当炉心温度高时，还会更高，高了又高、然后高到烧毁为止。想想，有什幺比越烧越热更有效率的？ （我不懂核电，说错了请指正）
这也是正回授。
网友装机，结果一次就成奶F！因为兴致正高，所以一路追击，机器越装越多、经验越来越多，然后声音也越来越棒，这是正回授。
小朋友念书，结果考了个好成绩。因为有成就感，所以更认真念书，成绩更好....然后更有成就感、更更用弘嵼恁A成绩又上层楼。
这还是正回授。
正回授的概念极其简单，但实现的技巧各有不同，下次谈谈正回授在电子电路上的效果。
正回授』与『负回授』（2）


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文/吴立民
上次用周遭的事物来比喻『正回授』，现在拿个电路来示范一下。
假设：有一个正回授放大器，具有『十倍』的放大率，其动作的电压（就是给他的电源啦）为正负20V。
状况：输入0.1V，讨论其动作。 输入0.1V，输出1V。（放大率十倍，0.1*10=1V） 输出1V回到输入端，成为输入1V的状态。（正回授使然，把输出电压回授到输入端去了） 输入1V，输出10V。（放大率十倍，1*10=10V） 输出10V回到输入端，成为输入10V的状态。（正回授嘛） 输入10V，输出100V！不可能，因为供应电压只有正负20V，所以输出到20V就『爆了』，到此为止。
上述的过程非常、非常快，因为电跑的速度非常快的缘故，也因为正回授的存在，其实只要有一个很小的触发讯号，不必0.1V，或.000001V，就足够让输出『爆了』。
要得到0.000001V或0.0000000001V，实在太容易了！手指摸一下输入端（手上带噪声嘛！），打个喷嚏、或者是来自电源的噪声，都足以触发，也就是让输出『爆了』。
在实际的电路上，并不见得对所有频率的讯号都一视同仁的正回授。或陶o个特定电路在1KHz时正回授，也有可能是10MHz，如果此时把输出端接到『示波器』上观测，就会看到漂漂亮亮的10MHz正弦波。
这个现象，称为『振荡』。用不着什么输入讯号，就跑出输出讯号，就是『振荡』。
容我打个岔，说点废话。雅瑟的阿水曾笑说，一堆博士都号称自己的DAC拥有超低Jitter，什么几个pS或ppm的，如果真的那么厉害，那千万别做DAC，太难赚了！不如改卖标准振荡器。HP几个非常精准的Clock都贵上天价，可是却未必有这些DAC『宣称』的特性好呢！
同样的道理，如果电路发生10MHz以上的振荡，不要难过、不要急着否认，因为讯号产生器要弄上10MHz的正弦波也是不容易的，起码成本不太低。最近DZ想要搞个讯号产生器电路给网友用，可是那个只花NT:200的东西就只能振上200KHz ，再上去，可就花钱了。
下面算是一个示意图。大家都知道放大器有反相、非反相输入，如果讯号从输出回到反相输入，算是负回授；如果回到非反相输入，那就算是正回授。（粗略的讲法） <图236>feedback_1.gif 　
当然，也有很多例外的状况。如果正负回授路径上有一点电容、电感的组件，多少会让讯号提前、延后的。原本是负回授的路径，却可能因为讯号延迟180度而变成正回授。
但面对几乎纯电阻或非抗性的组件时，其实问题很单纯。只要您发现放大器竟然莫名其妙拉了一个正回授途径，就要稍微留心了，这可能是一部会振荡的机器。
振荡有什么了不起？有人说了。放大器的频率响应了不起几百KHz，喇叭才到20KHz，又听不见！
同样的道理，我倒要问了，紫外线有什么了不起，又看不见，有什么好怕的？（可是偏偏会导致皮肤癌）
喇叭发不出10MHz，但却能感受到10MHz。这个讯号无时无刻的在喇叭线圈上做央A24小时不停的做央B消耗能量，久而久之，喇叭单体因散热不佳，就烧了。
喇叭单体散热不良是很正常的，因为没有人会24小时听音乐，但不关机的朋友却是很多（我也不关机的）。当您休息时，喇叭线圈受到10MHz振荡荼毒，可没歇着。
老天，别说您的喇叭单体强壮，不怕振荡；这就像是您说自己皮肤粗勇，不怕紫外线一样，不怕一万、只怕万一。
上个月租了『世界末日』的录像带来看，描述NASA派了两部宇宙飞船上去陨石『打洞』的故事。NASA跟那位Die Hard，一直死不了的『布兄』说，派两部宇宙飞船的目的是：
NASA never take chance. （太空总署不冒险、不碰运气）
如果一艘宇宙飞船挂了，还有另一部，两部都挂了，只好认命。
装扩大机、玩DIY音响也一样，Never take chance，如果明知山有虎，就别向虎山行。电路分析的目的就在这里，我们可以预测一些危险状况，这些状况或野膻楔ㄦ|发生，也酗U一刻就发生，没人知道！
但只要有可能，就应该避免。当维持『放大器稳定』与『调音』技术发生冲突时，我选择前者。我们想造的是，是可以长久聆听的器材，而非昙花一现，声音虽佳、却危机重重的。请看续集。