第六章 放大电路中的反馈

1、第六章第六章放大电路中的反馈放大电路中的反馈6.1反馈的基本概念反馈的基本概念及判断方法及判断方法6.2负反馈放大电路负反馈放大电路的四种基本组态的四种基本组态6.4深度负反馈放大电路放大倍数分析深度负反馈放大电路放大倍数分析6.3负反馈对放大负反馈对放大电路的方框图及一般表达式电路的方框图及一般表达式6.5负反馈对放大电路负反馈对放大电路性能的影响性能的影响童童诗诗白白第第三三版版童童诗诗白白第第三三版版本章重点和考点：本章重点和考点：1.反馈极性及负反反馈极性及负反 馈组态的正确判断馈组态的正确判断2.深度负反馈放大电路放大倍数的计算深度负反馈放大电路放大倍数的计算3.负反馈电路构成的原则

2、负反馈电路构成的原则本章教学时数：本章教学时数：8学时学时6.1反馈的基本概念反馈的基本概念及判断方法及判断方法6.1.1反馈的基本概念反馈的基本概念 放大电路中的放大电路中的反馈反馈，是指将放大电路输出电量，是指将放大电路输出电量( (输出电压输出电压或输出电流或输出电流) )的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入端来影响输入量。端来影响输入量。fXdXoXiX+一、什么是反馈一、什么是反馈二、反馈通路二、反馈通路信号反向流通的渠道信号反向流通的渠道开环开环:信号只能由输入到达输出，无反馈通路信号只能由输入到达输出，无反馈通路闭环闭环:有输入到输

3、出的通道有输入到输出的通道,也有输出到输入的通道也有输出到输入的通道,有反馈通路有反馈通路无反馈有反馈无反馈三、反馈的分类三、反馈的分类1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈2.直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈4.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈反馈极性的判断方法：反馈极性的判断方法：瞬时极性法。瞬时极性法。 先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用

4、，判断出反馈的极性。用，判断出反馈的极性。1.1.正反馈和负反馈的判断（正反馈和负反馈的判断（反馈极性的判断反馈极性的判断）正反馈正反馈: :反馈信号增强了输入信号的作用反馈信号增强了输入信号的作用, ,使净使净输入信号增大。输入信号增大。负反馈负反馈: :反馈信号削弱了输入信号的作用反馈信号削弱了输入信号的作用, ,使净输使净输入信号减小。入信号减小。例例vIvO- -+RLR2R1+ + +- - -vIvO- -+RLR2R1+ + +- - -a a负反馈负反馈b b正反馈正反馈_ _ 重要结论：重要结论：U UP P等效等效 U UN N，U UP P等效等效 U UN N。 例：用

5、瞬时极性法判断电路中的反馈极性。例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。+_+( (a) )正反馈正反馈( (b) )负反馈负反馈_ _结论：结论：判断单个集成运放的极性时，判断单个集成运放的极性时，若反馈通若反馈通路接回到反相输入端则为负反馈，路接回到反相输入端则为负反馈，接回到同相接回到同相输入端则为正反馈输入端则为正反馈。+vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2+-_本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中反馈存在于两级以上的放大器中对集成运放而言，对集成运放而言， uO与与uN极性相反，极性相反， uO与与u

6、P极性相同。极性相同。对分立元件而言，对分立元件而言，C与与B极性相反，极性相反，E与与B极性极性相同。相同。 u uOu i i+Aod+_+_结论：结论：例：分立元件电路反馈极性的判断例：分立元件电路反馈极性的判断反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小负反馈负反馈+_+重要结论：重要结论：U UE E等效等效 U UB B，U UE E等效等效U UB B。2.2.直流反馈与交流反馈的判断直流反馈与交流反馈的判断直流反馈直流反馈: :反馈量只含有直流量，影响静态工作点反馈量只含有直流量，影响静态工作点交流反馈交流反馈: :反馈量只含有交流量，影响交流参数反馈量只含有交流量，影响交流参数

7、采用电容观察法。采用电容观察法。 反馈通路如果存在隔直电容，就是反馈通路如果存在隔直电容，就是交流反馈交流反馈； 反馈通路存在旁路电容，则是反馈通路存在旁路电容，则是直流反馈直流反馈； 如果不存在电容，就是如果不存在电容，就是交直流反馈交直流反馈。例：判断下面各图中引入的是直流反馈还是交流反馈。例：判断下面各图中引入的是直流反馈还是交流反馈。直流反馈交、直流反馈交流反馈3.3.电压反馈与电流反馈的判断电压反馈与电流反馈的判断 判断方法：判断方法：只要令负反馈放大电路的输出电压只要令负反馈放大电路的输出电压u uo o为零，若反馈量也随之为零，则说明电路中引入了电为零，若反馈量也随之为零，则说明

8、电路中引入了电压反馈；若反馈量依然存在压反馈；若反馈量依然存在, ,则说明电路中引入了电则说明电路中引入了电流反馈。流反馈。根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，可根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，可以分为电压反馈和电流反馈。以分为电压反馈和电流反馈。 电压反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压：反馈信号取自输出电压 电流反馈电流反馈：反馈信号取自输出电流：反馈信号取自输出电流令输出电压为零，反馈电流不存在，所以是令输出电压为零，反馈电流不存在，所以是电压负反馈电压负反馈例：判断是电压反馈还是电流反馈例：判断是电压反馈还是电流反馈令输出电压为零，反馈电流仍存在，所以是令输出电压为零

9、，反馈电流仍存在，所以是电流负反馈电流负反馈例：判断是电压反馈还是电流反馈例：判断是电压反馈还是电流反馈例：判断是电压反馈还是电流反馈例：判断是电压反馈还是电流反馈从输出直接引出的反馈为电压反馈，否则为电流反馈。从输出直接引出的反馈为电压反馈，否则为电流反馈。结论：结论：4.4.串联反馈与并联反馈的判断串联反馈与并联反馈的判断串联反馈串联反馈：反馈量与输入量以电压求和的方：反馈量与输入量以电压求和的方式相叠加式相叠加并联反馈并联反馈：反馈量与输入量以电流求和的方：反馈量与输入量以电流求和的方式相叠加式相叠加 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求和

10、形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。中求和形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。？iX并联：反馈量并联：反馈量和和fX输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。fXiXfXiX接于不同的输入端。接于不同的输入端。iX串联：反馈量串联：反馈量和和fX输入量输入量判断方法：判断方法：fXiXfXiXiX反馈量反馈量和和fX输入量输入量接在同一输入端，所接在同一输入端，所以是以是并联反馈并联反馈。例：判断是串联反馈还是并联反馈例：判断是串联反馈还是并联反馈iX反馈量反馈量和和fX输入量输入量接在不同的输入端，接在不同的输入端，所以是所以是串联反馈串联反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+

11、RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2例：判断是串联反馈还是并联反馈例：判断是串联反馈还是并联反馈 例例 判断引入的是直流反馈还是交流反馈；若为交流判断引入的是直流反馈还是交流反馈；若为交流反馈，是正反馈还是负反馈；是电压还是电流；是串联反馈，是正反馈还是负反馈；是电压还是电流；是串联还是并联还是并联。交、直流反馈交、直流反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：负负反馈反馈输出端看：输出端看：电流电流负反馈负反馈输入端看：输入端看：串联串联负反馈负反馈+ + + + +_ _交、直流反馈交、直流反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：负负反馈反馈输出端看：输出端看：电压电压负反馈负反馈输入端

12、看：输入端看：串联串联负反馈负反馈 例例 判断引入的是直流反馈还是交流反馈；若为交流判断引入的是直流反馈还是交流反馈；若为交流反馈，是正反馈还是负反馈；反馈，是正反馈还是负反馈；是电压还是电流；是串是电压还是电流；是串联还是并联联还是并联。_ _+ +_ _ _+ + +6.2负反馈放大电路负反馈放大电路的四种基本组态的四种基本组态电压串联电压串联负反馈负反馈电压并联电压并联负反馈负反馈电流串联电流串联负反馈负反馈电流并联电流并联负反馈负反馈一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈xO 为电压量为电压量uOxI xF xI为电压量为电压量uI uF uIuFuI二、电流串联负反馈二、电流串联负反馈

13、xO 为电流量为电流量ioxI xF xI为电压量为电压量uI uF uIiOuFuI三、电压并联负反馈三、电压并联负反馈xO 为电压量为电压量uOxI xF xI为电压量为电压量iI iF iFiIiFiI四、电流并联负反馈四、电流并联负反馈xO 为电流量为电流量iOxI xF xI为电流量为电流量iI iF iIiIiFiIiO6.3.1负反馈放大电路的方框图表示法负反馈放大电路的方框图表示法反馈放大电路方框图反馈放大电路方框图.f.o.iXXX，分 别 为分 别 为输入信号、输出信号和输入信号、输出信号和反馈信号；反馈信号；i.o.XXA 开环放大倍数开环放大倍数.f.iiXXX 6.3

14、负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路的方框图及一般表达式o.f.XXF 反馈系数反馈系数闭环放大倍数闭环放大倍数i.o.XXAfi.f.XXFA环路放大倍环路放大倍数数一般表达式的推导：一般表达式的推导： XXXfiiXXAiOf 6.3.3 6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式i.o.XXAo.f.XXFi.oXAX.o.fiXFAXFXXFAXFAXiii)1 (.FAAXFAXXAXXXAiiifii1AfFAAAf1由此得到由此得到 的一般表达式：的一般表达式：为反馈深度为反馈深度)1 (FA|AAf1|1|FA 负反馈负反馈1|1 |FA|AA

15、f 正反馈正反馈0|1 |FA| Af 振荡器振荡器1|1 | FA 深度负反馈深度负反馈FAf16.4.1 深度负反馈的实质深度负反馈的实质闭环放大倍数：闭环放大倍数：iofXXA 深度负反馈下闭深度负反馈下闭环放大倍数：环放大倍数：FA1fofXXF而反馈系数fiXX6.46.4深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析0i X0i.U0iIUU0II虚短虚断.0fXX6.4.3 放大倍数的分析放大倍数的分析一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈uufFA1闭环放大倍数闭环放大倍数0UUFfuu反馈系数反馈系数211RRR121RRxO 为电压量为电压量uOxI xF

16、xI为电压量为电压量uI uF uI6.4.3 放大倍数的分析放大倍数的分析一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈电压放大倍数电压放大倍数fiufUUUUA00121RRIOuRRu)/1 (12 可以将电路的输出看可以将电路的输出看成电压成电压u uI I控制的电压源控制的电压源u uO O，且输出电阻为零。，且输出电阻为零。可以稳定输出电压。可以稳定输出电压。二、电流串联负反馈二、电流串联负反馈FAf1闭环放大倍数闭环放大倍数反馈系数反馈系数0IUFf1010RIRI11RxO 为电流量为电流量ioxI xF xI为电压量为电压量uI uF uI二、电流串联负反馈二、电流串联负反馈电压放大倍

17、数电压放大倍数fiufUUUUA001100RRRIRILLIOuRi11 可以将电路的输出看成可以将电路的输出看成电压电压u uI I控制的电流源控制的电流源iO，且输出电阻为无穷。可以且输出电阻为无穷。可以稳定输出电流。稳定输出电流。三、电压并联负反馈三、电压并联负反馈闭环放大倍数闭环放大倍数FAf1源电压放大倍数源电压放大倍数SusfUUA0对于并联负反馈电路，对于并联负反馈电路，信信号源内阻号源内阻是必不可少的。是必不可少的。0UIFf反馈系数反馈系数SSffRRRIRIRURU100R四、电流并联负反馈四、电流并联负反馈闭环放大倍数闭环放大倍数)1 (121RRFAf电压放大倍数电压

18、放大倍数SfLSusfRIRIUUA002120RRRIIFf反馈系数反馈系数SLSLRRRRRIRRRRI)1 ()(2102120小结：小结：如何求解深度负反馈条件下的反馈如何求解深度负反馈条件下的反馈系数、放大倍数和电压放大倍数。系数、放大倍数和电压放大倍数。（1）正确判断反馈组态；）正确判断反馈组态；（2）求解反馈系数；）求解反馈系数；（3）利用）利用F求解求解,.fA.ufA.uSfA或+C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+T1T2RFRLRERSCEfI2eIiIbISfSiSRIRIU电压放大倍数的估算：电压放大倍数的估算：oeFefIRRRI22oLCoIRRU)/(2S

19、eLCeFSoufRRRRRRUUA222)/)(电流并联电流并联负反馈负反馈 例题例题 闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益反馈系数反馈系数:f1RuiFoffioRFiuAf1sousfuuAssioRRRiuf sf+uTi+VbiCCusRiOiRRRL-f-+c 例题例题 电压并联负反馈电压并联负反馈 例题例题 如图已知如图已知R R1 110K10K，R R2 2100 K100 K，R R3 32 K2 K，R RL L5 5 KK。求解在深度负反馈条件下的反馈系数和电压放大倍数。求解在深度负反馈条件下的反馈系数和电压放大倍数A AUfUf. .电流串联负反馈电流串联负反馈1

20、0321311RIRRRRRIURf321310RRRRRIUFfiufUUA030)(31321RRRRRRFRLLfLURI0 例题例题 在如图所示电路中，已知在如图所示电路中，已知R R2 210K10K，R R4 4100 K100 K，求解在深度负反馈条件下反馈系数和电压放大倍数求解在深度负反馈条件下反馈系数和电压放大倍数A AUFUF电压串联负反馈电压串联负反馈11110010104220RRRUUFf1111240RRFUUAiuf电压放大倍数电压放大倍数 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 改变输入电阻改变输入电阻在放大器中在放大器

21、中引入负反馈引入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数使放大器的某些性能得以改善：使放大器的某些性能得以改善： 改变输出电阻改变输出电阻6.56.5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FAAA 1.f所有性能的改变都跟反馈所有性能的改变都跟反馈深度（深度（1+AF1+AF）有关系，）有关系，增加就乘以增加就乘以（1+AF1+AF），），减小就除以（减小就除以（1+AF1+AF）。）。6.5.16.5.1稳定放大倍数稳定放大倍数AAAFAAd11dff 22f)1 (1)1 (1ddAFAFAFAFAAFAAA 1.f在中频范围内，在中频范围内，AFAA 1f结论：结论：闭环放大倍

22、数相对变化量比开环减小了闭环放大倍数相对变化量比开环减小了（1+AF）倍，放大倍数的稳定性提高倍，放大倍数的稳定性提高(1 + AF) 倍。倍。理解：理解：FA1F 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。有很高的稳定性。在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下6.5.16.5.1稳定放大倍数稳定放大倍数电压串联负反馈电压串联负反馈结论结论：串联负反馈使电路的输入电阻增加（：串联负反馈使电路的输入电阻增加（1+AF）iif)1(RFAR 1. 串联负反馈增大输入电阻串联负反馈增大

23、输入电阻iiiIUR iiiifiiiifIUFAUIUUIUR6.5.26.5.2改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻1. 1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加：串联负反馈使电路的输入电阻增加：iifRAFR)1 ( 理解：理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。一个电阻，故输入电阻增加。理解：理解：串联负反馈适用于恒压源的情况，为了串联负反馈适用于恒压源的情况，为了使使ui更接近更接近us，所以希望输入电阻，所以希望输入电阻Rif大一大一些。些。深度负反馈条件下，深度负反馈条件下，ifR.fiiIII iiiIUR iii

24、fiiiiifIFAIUIIUIUR FARR 1iif结论：引入结论：引入并联负反馈并联负反馈后，后，输入电阻减小输入电阻减小为无负反为无负反馈时的馈时的 1/ 。)1(FA 2. 并联负反馈减小输入电阻并联负反馈减小输入电阻2. 2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小：并联负反馈使电路的输入电阻减小：)1 (AFRRiif理解：理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。一条支路，故输入电阻减小。理解：理解：并联负反馈适用于恒流源的情况，为了并联负反馈适用于恒流源的情况，为了使使u ui i更接近更接近u us s，所以希望输入电阻，所

25、以希望输入电阻R Rifif小小一些。一些。深度负反馈条件下，深度负反馈条件下，0ifR3. 3. 电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小：)1 (FARRoofroesouoRL理解：理解： 电压负反馈电压负反馈稳定输出电压（当负载稳定输出电压（当负载变化时）变化时）恒压源恒压源输出电阻小。输出电阻小。深度负反馈条件下，深度负反馈条件下，0ofR4. 4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：oofRAFR)1 ( roisoioRL理解：理解：电流负反馈电流负反馈稳定输出电流（当负载变化稳定输出电流（当负载变化时）时）恒流源恒流源输出电阻

26、大。输出电阻大。深度负反馈条件下，深度负反馈条件下，ofR6.5.3展宽频带展宽频带由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，因而对于由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，因而对于 频频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。Alg20mlg20A3dBmflg20A3dBfLfHfbwfLffHffbwffbwmbwf)1 (fFAf负反馈对通频带和放大倍数的影响负反馈对通频带和放大倍数的影响xf负反馈负反馈减小了波形失真减小了波形失真 加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FxfAxixoxo大大小小xiA接近正弦波接近正弦波+ix 6.5.4减小非线性失真和

27、抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。6.5.5 6.5.5 放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则电路设计时，引入负反馈的一般原则电路设计时，引入负反馈的一般原则（1 1）为了稳定静态工作点为了稳定静态工作点，应引入应引入当信号源为恒流源，为减小电路的输入电阻，应引入当信号源为恒流源，为减小电路的输入电阻，应引入为了稳定放大倍数为了稳定放大倍数，应引入应引入直流负反馈直流负反馈交流负反馈交流负反馈（2 2）当信号源为恒压源时，为增大电路的输入电阻，应引入）当信号源为恒压源时，为增大电路的输入电阻，

28、应引入串联负反馈串联负反馈并联负反馈。并联负反馈。（3 3）当负载需要稳定的电压信号时，应引入）当负载需要稳定的电压信号时，应引入电压负反馈；电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。电流负反馈。（4 4）根据四种组态反馈电路的功能，）根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信在需要进行信号变换时，选择合适的组态号变换时，选择合适的组态。例如。例如: :若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；电压并联负反馈；若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入若将电压信号转换成电流信号

29、，应在放大电路中引入电流串联负反馈电流串联负反馈例例6.5.1 电路如图所示，为了达到下列目的，分别说明应电路如图所示，为了达到下列目的，分别说明应 引入哪种组态的负反馈以及电路如何连接。引入哪种组态的负反馈以及电路如何连接。（3）将输入电）将输入电流流iI转换成稳定转换成稳定的输出电压的输出电压uO。（1）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。（2）将输入电流）将输入电流i1转换成与之成转换成与之成稳定线性关系的稳定线性关系的输出电流输出电流io。(1)应引入应引入电压串联负电压串联负反馈。反馈。电路中将电路中将与与 、与与、与与分

30、别连接。分别连接。（1）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。（2）将输入电流）将输入电流i1转换成与之成稳定线性关系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流io。(2)应引入电应引入电流并联负反流并联负反馈。馈。电路中将电路中将与与、与与 、与与分别连接。分别连接。（3）将输入电流）将输入电流iI转换成稳定的输出电压转换成稳定的输出电压uO。(3)应引入电应引入电压并联负反压并联负反馈。馈。电路中将电路中将与与、与与 、与与分别连接。分别连接。 6.6 6.6 本章小结本章小结 学完本章后，应在理解反馈基本概念的基础上达到学完本章后，应在理解反馈基本概念的基础上达到下列要求：下列要求： 能够正确判断电路中是否引入了反馈以及反馈的能够正确判断电路中是否引入了反馈以及反馈的性质，如：是直流还是交流反馈，是正反馈还是负反馈；性质，如：是直流还是交流反馈，是正反馈还是负反馈；如为交流反馈，是哪种组态的反馈等。如为交流反馈，是哪种组态的反馈等。 正确理解负反馈放大电路放大倍数正确理解负反馈放大电路放大倍数A Af f在不同反馈在不同反馈组态下的物理意义