电子线路课件2

1、5.1 反馈的基本概念反馈的基本概念5.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响5.3 深度负反馈放大电路的分析深度负反馈放大电路的分析5.4 负反馈放大器的稳定性问题负反馈放大器的稳定性问题本章小结本章小结5.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 5.1.1 5.1.1 反馈放大器的组成及其分类反馈放大器的组成及其分类 反馈放大电路组成框图如图5.1所示。 图5.1 反馈放大电路组成框图 根据反馈的极性，可分为正反馈、负反馈两类。其中： 正反馈表示反馈信号与输入信号比较时，使放大正反馈表示反馈信号与输入信号比较时，使放大器的净输入信号增强的电路；器的净输入信号增强的电路； 负反馈

2、表示反馈信号与输入信号比较时，使净输负反馈表示反馈信号与输入信号比较时，使净输入信号减弱的电路。入信号减弱的电路。 根据反馈网络在输出端取样方式的不同，分为电压反馈与电流反馈。 如果反馈网络是对输出端的电压采样，即反馈信如果反馈网络是对输出端的电压采样，即反馈信号是输出电压的一部分或全部，就称为电压反馈。号是输出电压的一部分或全部，就称为电压反馈。 如果是对电流采样，反馈信号与输出电流成正比，如果是对电流采样，反馈信号与输出电流成正比，则称为电流反馈。则称为电流反馈。 根据反馈网络与放大电路输入端连接方式的不同，可分为串联反馈和并联反馈。 串联反馈就是在输入回路中，输入信号、反馈信号串联反馈就

3、是在输入回路中，输入信号、反馈信号和净输入信号三者串联联接。和净输入信号三者串联联接。 并联反馈，就是在输入回路中，输入信号、反馈信并联反馈，就是在输入回路中，输入信号、反馈信号和净输入信号之间是并联关系。号和净输入信号之间是并联关系。 负反馈放大器有四种类型，即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。 5.1.2 5.1.2 负反馈放大器的基本关系式负反馈放大器的基本关系式 负反馈放大器可表示为图5.2所示方框图。图5.2 负反馈放大器的方框图idxxA0idAxX0 (5.1)0 xxFf(5.2)0FxXf (5.3)fiidXXX (5.4)AFAXXXXXAf

4、idif100 (5.5) 5.1.3 反馈性质和反馈类型的判别反馈性质和反馈类型的判别 判定反馈性质和反馈类型的方法是： 第一，在实际电路中找出将输出信号回送到输入端的反馈元件或连线。 第二，从反馈元件与放大器输入和输出端的连接方式来判别反馈类型。反馈元件并接到输出负载RL两端的为电压反馈，否则为电流反馈。反馈元件并接在输入信号源两端的为并联反馈，否则为串联反馈。 第三，确定反馈电压极性或反馈电流的流向,并将它与输入信号比较，看其是否削弱或加强放大器输入端的净信号。凡削弱输入信号（xidxi）的为正反馈。图 5.3 (a) 电压并联例5.1 电路如图所示： 在图5.3（a）中，连接在放大器输

5、出端与输入端之间的反馈元件是电阻Rf。该反馈元件的一端并接在输出负载RL上，另一端并接在输入信号源上，故为电压并联反馈。 在判断电压反馈时，假想将放大电路的负载RL两端短路，短路后如使反馈信号if=0或uf=0，就是电压反馈，否则为电流反馈。 判断反馈极性的方法是：瞬时极性法。综上所述，这个电路为电压并联负反馈放大器。 图 5.3 (b) 电压串联图 5.3 (b) 电压串联图5.3 在图5.3 (b)中，输入信号电压接在了运算放大器的同相输入端上，此时的反馈电阻Rf 没有并接到输入信号源上，而接在了运算放大器的反向输入端，故为电压串联反馈。 假定加到同相输入端的信号电压对地极性为正，则集成运

6、放输出电压对地极性也必为正。由uo通过Rf对地产生的反馈uf对地极性也必为正。结果是净输入电压uid=us-uf，则有uidus，故为负反馈。由此可见，这个电路为电压串联负反馈。图5.4 例5.2图 例5.2 电路如图5.4所示。图5.4 例5.2图 例5.2 电路如图5.4所示。图5.4 图中，输入信号从同相端加入，Rf是连接在运放的输出端与反相输入端之间的反馈电阻，它既没有并接到输出负载端，又没有并接到输入信号源上，故为电流串联反馈。 用瞬时极性法判断该电路为负反馈。 综上所述，该电路为电流串联负反馈。 例5.3 电路如图5.5所示。图5.5 例5.3图 例5.3 电路如图5.5所示。图5

7、.5 例5.3图图5.5 图中，Rf是连接在集成运放反相输入端与输出端之间的电阻，所以它是负反馈电阻，又由于Rf的一端并接到输入信号源上，另一端没有并接到RL 两端，故为电流并联反馈。 确定反馈极性仍然采用瞬时极性法。 综上所述，这个电路为电流并联负反馈。图5.6 例5.4图例5.4 电路如图5.6所示。 图中，反馈元件是接在输出和输入回路的公共电阻Re ，它并接在负载RL两端，故为电压反馈。它没有并接在输入信号源两端，故为串联反馈。 假定输入信号电压ui对地极性为正，射极输出器电路输出电压与输入电压同相，uo对地极性也必为正，而uf=uo，结果是uid =ui-uf，uidui，为负反馈。

8、综上所述，共集电极电路为电压串联负反馈放大器。5.1 思考题思考题 v 一个反馈放大器应该由哪几个部分组成？v 如何判断反馈放大器的性质和类型？v 试判断具有发射极电阻的共发射极放大电路中有无反馈，若有反馈，请判断反馈性质及类型。v 若将图5.3、图5.4、图5.5所示电路中的集成运放的反相输入端和同相输入端互换位置，其它外接元件仍保持原来的位置不变，请判断反馈的性质，从而总结出由集成运放组成的单级负反馈放大电路的连接规律。返回 5.2 5.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 负反馈虽然使放大电路的增益下降，但能够从多方面改善放大器的性能，现分述如下： 1. 提高增益的稳

9、定性 闭环增益的相对变化量为：AdAAFAdAff11（5.7） 上式表明，闭环增益的相对变化减少为开环增益相对变化量的 。也就是说引入负反馈后，虽然放大倍数降低至开环放大倍数的 ，但是其稳性却比开环时提高了（1AF）倍。AF11AF11 2.减小了非线性失真 实验电路如图5.7所示。图5.7 负反馈改善放大器的非线性失真 3. 扩展了通频带 引入负反馈后，高、中、低频区上的增益变化缓 慢，通频带自然被加宽。幅频特性如图5.8所示。图5.8 有反馈与无反馈幅频特性的比较 通常情况下，放大电路的“增益一带宽”之积为一常数，即：LHLffHfffAffA 一般 ，所以 ，这表明，引入负反馈后，电压

10、放大倍数下降为几分之一，通频带就扩展几倍。可见，引入负反馈能扩展通频带引入负反馈能扩展通频带, ,但这是以但这是以降低放大倍数为代价的降低放大倍数为代价的。（5.8）LHff HfHfAffA 4.对输入电阻和输出电阻的影响 （1） 输入电阻 负反馈对输入电阻的影响与反馈网络在放大器输入负反馈对输入电阻的影响与反馈网络在放大器输入的连接方式有关，而与输出端的连接方式无关。的连接方式有关，而与输出端的连接方式无关。图5.9（a） 串联负反馈对输入电阻影响的方框图串联负反馈电路如图5.9（a）所示。 图中，ui=uid+uf ，uf=Fxo ，xo=Auid ,因而它的输入电阻rif为：AFrAF

11、iuiAFuuiuuiuriiidiididifidiiif11（5.9）usriFRSuirifX0Aifiiiid图5.9（b） 并联负反馈对输入电阻影响的方框图并联负反馈电路如图5.9（b）所示。 图中，ii=iid+if ，if=Fxo ，xo=Aiid ，因而它的输入电阻rif为： AFrAFiuAFiiuiiuiuriidiididifidiiiif111（5.10） 结论：引入串联负反馈，输入电阻rif增加为基本放大器输入电阻ri的（1AF）倍；采用并联负反馈时，输入电阻减少为基本放大器输入电阻的 。)1 (1AF (2) 输出电阻 负反馈对输出电阻的影响与反馈网络在放大器输出负

12、反馈对输出电阻的影响与反馈网络在放大器输出端的连接按方式有关，而与输入端的连接方式无关。端的连接按方式有关，而与输入端的连接方式无关。 图5.10（a）是电压负反馈的方框图。 图5.10（a） 电压负反馈对输出电阻的影响经分析，两者的关系为： AFrroof1（5.11） 即引入电压负反馈后的输出电阻是开环输出电阻的 。 AF11图5.10（b）是电流负反馈的方框图。 经分析，两者的关系为： oofrAFr)1 ( （5.12） 即引入电流负反馈后的输出电阻是开环输出电阻的（1AF）倍。 在实际电路中如何引入负反馈呢？ （1）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈；

13、 （2）要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要减小输入电阻，应引入并联负反馈。5.2 思考题思考题v 负反馈可以改善放大器的哪些性能？所付出的代价是什么？v 有人认为电压负反馈可以稳定输出电压，流过负载 的电流也就必然稳定。因此电压负反馈和电流负反 馈都可以稳定输出电流，在这一点上电压负反馈和 电流负反馈没有区别。你是怎么样分析的？v 为什么串联负反馈只有在信号源内阻较小时才能充 分发挥作用；而并联反馈只有在信号源内阻较大时 才能充分发挥作用。返 回FAFAAFAAf11 2.虚短路和虚开路 在深度负反馈条件下，外加输入信号近似等于输入信号。 5.3 5.3 深度负反馈放大电路的分析深度负反馈放

14、大电路的分析 1.深度负反馈的条件foioxxxxfixx （5.13） 上式表明，净输入量近似为零净输入量近似为零。 由uid趋向于零得：运算放大器的两个输入端是“虚假短接”，或称“虚短”；由iid趋向于零得：运算放大器的两个输入端是“虚假断路”，或称“虚断”。 图5.11 电压串联负反馈电路 3.四种类型深度负反馈放大电路的参数估算 （1）电压串联负反馈电路 电路如图5.11所示。 利用“虚短”的概念知， ，同样可得： ifuu1111RRRRRuuuuAfffoiouf （2）电压并联负反馈电路 电路如图5.12所示。图5.12 电压并联负反馈电路1RiuRiuisffo11RRriri

15、uuAfiffsouf (5.15) 由“虚断”概念可知：0diifiii 由“虚短”概念可知： （3）电流串联负反馈电路 电路如图5.13所示。图5.13 电流串联负反馈电路 由于集成运放输入端为“虚断”，所以Rf上只流过电流io,所以 ，因此，电压放大倍数为：fLfifuRRuuuuA00（5.16）fLfofRRuRiu0 （4）电流并联负反馈电路 电路如图5.14所示。图5.14 电流并联负反馈电路 根据“虚断”概念知 , 所以有：0diifiii 又由“虚短”得 ，故 ，所以 ，则有：0diu0u0u1RiuisLffLooRRRRiRiu2212)1 (RRRRuuALfsouf(

16、5.17) 5.3 思考题思考题v既然在深度负反馈的条件下，放大倍数只与反馈 系数F有关，那么是不是可以说，放大器件的参 数就没有什么实用意义了，随便用一个管子或组件，只要F不变，都能得到同样的放大倍数呢？ 返 回v如何理解“虚短”和“虚断”的概念？ 5.4 负反馈放大器的稳定性问题负反馈放大器的稳定性问题 由于基本放大器在对不同频率的信号的传递过程中产生的相位移不同，因此，在中频压施加负反馈时，有可能在高频压变为正反馈，而产生振荡现象，称为放大电路的自激。这种情况随着反馈的加深发生的可能性越大。 解决这个矛盾的一个基本途径就是采用相位补偿技术。 1.在集成运算放大器中，常将电路中施加补偿电容的节点作为引出端子，由用户将所需的补偿电容加在相应的引出端子上。称之为外补偿。 2.在集成运放制作时，将补偿电容直接制作在电路中，用户不需要再考虑相位补偿问题，此种方法称为内补偿。 图5.15 补偿电路并接在反馈电阻上3.补偿电路并接在反馈电阻上，如图5.15所示。 5.4 思考题思考题v负反馈放大器为什么会产生自激？v什么叫相位补偿技术？返 回 1. 在放大电路中，把输出回路的量馈送到输入回路的过程称为反馈，本章重点讨论负反馈放大器的性能。 2.