第九章负反馈放大电路

1、9.1反馈的基本概念与分类9.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式9.3负反馈对放大电路性能的改善9.4深度负反馈放大电路的分析计算12会判：会判：判断电路中有无反馈及反馈的性质判断电路中有无反馈及反馈的性质会算：会算：估算深度负反馈条件下的放大倍数估算深度负反馈条件下的放大倍数会引：会引：根据需求引入合适的反馈根据需求引入合适的反馈31. 1. 什么是反馈什么是反馈 将放大放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。要研究哪些问题？要研究哪些问题？怎样引怎样引回回是将输出是将输出电压电

2、压还是输出还是输出电流电流引回引回多少多少怎样引出怎样引出 反馈放大电路可用方框图表示。反馈放大电路可用方框图表示。影响放大电路的输入影响放大电路的输入电压还是输入电流电压还是输入电流反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道无无反馈反馈通路通路开环开环有有反馈反馈通路通路闭环闭环9.1.1反馈的基本概念反馈的基本概念45开环，无反馈有通路，但通路上含接地，故无反馈 从概念出发：将放大放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈回到输入回路，影响输入，称为反馈。“找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系：找输出

3、回路与输入回路的联系，并且影响输入。若，并且影响输入。若有则有则有反馈，否则无反馈。有反馈，否则无反馈。(反馈通路应不含直流电源和接地反馈通路应不含直流电源和接地)6如果反馈量中只含有直流成分，则称为直流反馈；如果反馈量中只含有交流成分，则称为交流反馈。或者说，在直流通路中起反馈作用的称为直流反馈；在交流通路中起反馈作用的称为交流反馈。若无旁路电容，若无旁路电容，则也引入则也引入交流负交流负反馈反馈引入直流负反馈引入直流负反馈7“看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。设以下电路中所有电容对交流信

4、号均可视为短路。仅有直仅有直流反馈流反馈仅有交流反馈仅有交流反馈交、直流反馈共存交、直流反馈共存仅有直仅有直流反馈流反馈8 将将输出电压输出电压的一部分或的一部分或全部引回到输入回路来影响全部引回到输入回路来影响净输入量的为净输入量的为电压电压反馈反馈。 将将输出电流输出电流的一部分或全的一部分或全部引回到输入回路来影响净部引回到输入回路来影响净输入量的为输入量的为电流反馈电流反馈 是是根据根据从输出端选取从输出端选取的反馈信号量来分。的反馈信号量来分。9针对具体反馈电路进行判断依据：描述描述放大电路和反馈网络放大电路和反馈网络在输出端的连接方式在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。即反馈

5、网络的取样对象。并联连接方式串联连接方式若输出短路，则反馈消失若输出开路，则反馈消失10短路输出端反馈消失电压反馈开路输出回路反馈消失电流反馈清华大学 华成英 在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压常指输入级晶体管的常指输入级晶体管的b-eb-e（e-be-b），），净输入电流常指输入净输入电流常指输入级晶体管的基极电流（射极电流级晶体管的基极电流（射极电流）。）。在分立元件电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于输出在分立元件电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电级晶体管的集电极电流

6、或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输出电流，反馈的结果将稳定该电流。出电流，反馈的结果将稳定该电流。电路引入了电压负反馈电路引入了电压负反馈 令令输出电压为输出电压为0，若反馈量随之为，若反馈量随之为0，则为电压反馈；，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。若反馈量依然存在，则为电流反馈。l 如果反馈量与输入量是以电压的方式相叠加，则称为串联负反馈。l 如果反馈量与输入量是以电流的方式相叠加，则称为并联负反馈。13根据反馈信号与输入信号在根据反馈信号与输入信号在输入输入端端的连接方式的连接方式

7、划分：划分：串联反馈和并联反馈14回路以电压形式出现串联反馈节点以电流形式出现并联反馈判断方法：根据输入端叠加的信号；若反馈网络与基本放大电路的输入信号端同点相连出现节点，则为并联反馈，否则为串联反馈15以电压形式出现，且有回路，串联反馈以电流形式出现，且有节点，并联反馈fi-iiiFIDuuu 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。引入了并联反馈引入了并联反馈引入了串联反馈引入了串联反馈Fu17 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量从反馈的

8、结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是引入反馈后其变化是增大？还是减小？增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？引入反馈后其变化是增大？还是减小？还是减小？ 或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。馈，否则为正反馈。4. 正反馈和负反馈正反馈和负反馈18“看反馈的结果看反馈的结果” ，即净输入量是被增大还是被减小。，即净输入量是被增大还是被减小。瞬时极性法：瞬时极性法： 给定给定 的瞬时极性，的瞬时极性，并以此为依据分析电路中并以此为依据分析电路中各电流

9、、电位的极性从而各电流、电位的极性从而得到得到 的极性；的极性；iXoX负反馈负反馈idifidif UUUIII 或或正反馈正反馈idifidif UUUIII 或或的极性的极性 的极性的极性 、 、 的叠加关系的叠加关系oXfXiXfXidX19瞬时极性法： 假设输入(当前瞬时)为正uid=ui-uf反馈使输入减小，所以为负反馈20uid=ui+uf为正反馈21瞬时极性法：假设输入(当前瞬时)为正iid=ii-if反馈使输入减小，所以为负反馈iid=ii+if为正反馈输入输出端归纳在一起，负反馈分为4种类型的反馈组态：1. 电压串联负反馈2. 电压并联负反馈3. 电流串联负反馈4. 电流并

10、联负反馈2223 输入以电压形式求和（输入以电压形式求和（KVL）：）： uid=ui-uf -串联反馈串联反馈-电压反馈电压反馈 反馈量取自输出端的输出电压反馈量取自输出端的输出电压Uo24反馈极性的判断反馈极性的判断采用瞬时极性法采用瞬时极性法（对地的瞬时极性对地的瞬时极性） 反馈电压正比输出电压反馈电压正比输出电压1of1fRUURR 电压反馈电压反馈输出端反馈网络与输出端反馈网络与RL并联并联（电压）电压）25 输入以电流形式求和（输入以电流形式求和（KCL）：）： Iid=Ii-If-并联反馈并联反馈2. 2. 电压并联负反馈电压并联负反馈-电压反馈电压反馈 反馈量取自输出端的输出电

11、压反馈量取自输出端的输出电压Uo26输入端出现节输入端出现节点，以电流形点，以电流形式出现（并联式出现（并联）Iid=Ii- If输出端反馈网络与输出端反馈网络与RL并联并联（电压）电压）27 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL）： uid=ui- uf -串联反馈串联反馈-电流反馈电流反馈 反馈量取自输出端的输出电流反馈量取自输出端的输出电流Io28输入端出现回输入端出现回路，以电压形路，以电压形式出现（串联）式出现（串联）输出端反馈网络与输出端反馈网络与RL串联（电流）串联（电流）29 输入以电流形式求和（输入以电流形式求和（KCL）：）： Iid=Ii-If-并联负反馈并联负反

12、馈-电流反馈电流反馈 反馈量取自输出端的输出电流反馈量取自输出端的输出电流Io（+）30输入端出现节输入端出现节点，以电流形点，以电流形式出现（并联）式出现（并联）输出端反馈网络与输出端反馈网络与RL串联（电流）串联（电流）电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈32反馈反馈判别规则：判别规则：首先在电路图上找出反馈通路来(从输出端指向输入端的路径，不含经过直流电源和接地的路径)。是么？反馈起点反馈终点在起始点可以看出反馈支路与输出支路呈并联（有公共点）关系33电流串联负反馈电流串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 34电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈 引入电压负反

13、馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定引入电压负反馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定输出电流！输出电流！oidXAX 35决定反馈量和输出量关系的决定反馈量和输出量关系的所有元件所组成的网络所有元件所组成的网络负反馈放大电路负反馈放大电路的基本放大电路的基本放大电路反馈网络反馈网络分析时方框图分析时方框图中中信号近似认为是信号近似认为是单向流通的。单向流通的。反馈系数foXFX 反馈放大电路的放大倍数ofiXAX 基本放大电路的放大倍数1.方框图方框图9.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式X即可以是电压，即可以是电压，也可以是电流也可以是电流36foFXX foiAXX f1AAAF 1.一般表

14、达式一般表达式oidAXX oofiidfidididoididXXAXXXAXAXXF XXAF X 称为反馈深度称为反馈深度)1(FA 37f1AAAF 1.一般表达式一般表达式f AA ，一般负反馈一般负反馈时，时， 11 )2( FA深度负反馈深度负反馈时，时， 11 )3( FAf AA ，正反馈正反馈时，时， 01 )4( FAf A ，自激振荡自激振荡时，时， 11 )1( FA称为反馈深度称为反馈深度)1(FA 38反馈方式不同，反馈方式不同，Xi，Xf，Xo量纲也不同，量纲也不同，Af的物理意义也不同的物理意义也不同oidAXX ofXXFiofXXAFAAA1f39反馈组态

15、反馈组态电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联AFfA注意量纲注意量纲 ofUUioUUoidUUofUIioIUoidUIofIUioUIoidIU ofIIioIIoidII4041在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。稳定性通常用放大倍数的相对稳定量来衡量稳定性通常用放大倍数的相对稳定量来衡量AFAA1fAAAFAAd11dff2f)1(1ddAFAA2f)1(ddAFAA说明放大倍数减小到基本放大电路的说明放大倍数减小到基本放大电路的 ，AF11）（AF1放大倍数的稳定性是基本放大电路的放大倍数的稳定性是基本放大电路的

16、倍。倍。9.3负反馈对放大器性能的改善42 可以证明，可以证明，在在引入负反馈前后引入负反馈前后输出量基波幅值输出量基波幅值相同的情况下，相同的情况下，非线性失真减小非线性失真减小到基本放大电路到基本放大电路的的1/(/(1AF ) )。9.3.2 减小非线性失真43HmHLmLj1 j1ffAAffAA引入负反馈后引入负反馈后的幅频特性的幅频特性bwbwfLLfHHf)1( 1 )1(fAFfAFfffAFf 可推导出引入负反馈后的截止频率、通频带9.3.3展宽通频带fBWfBWBW(1)1AAffAFAfAF FAAA1 fidii URI idfididiifiiiUUUAFUURIII

17、44iif)1(RAFR 对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响iiidiiiifiidfidid URIUUURIIIIAFI 45AFRR 1iif串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。引入并联负反馈引入并联负反馈，或或引入串联负反馈引入串联负反馈时时在在0 )( ,)1(ififif RRRAF9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响1. 对输入电

18、阻的影响对输入电阻的影响46 对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。AFRR 1oof引入电压负反馈时引入电压负反馈时引入电流负反馈时引入电流负反馈时oof)1(RAFR 电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而输出电阻减小。输出电阻减小。 电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而输出电阻增大。输出电阻增大。9.3.4负反馈对输入、输出

19、电阻的影响稳定稳定Q Q点应引入直流负反馈，改善动态性能应引入交流负反馈点应引入直流负反馈，改善动态性能应引入交流负反馈；根据信号源特点，根据信号源特点，增大输入电阻应引入串联负反馈，减小输入电阻应引增大输入电阻应引入串联负反馈，减小输入电阻应引入并联负反馈入并联负反馈；根据负载需要，根据负载需要，需输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入电压负反需输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入电压负反馈，需输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈馈，需输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈；从信号转换关系上看，将输入电压转换为输出电压应引入电压串联负反从信号转换关系上看，将输入电压转

20、换为输出电压应引入电压串联负反馈，将输入电流转换为输出电压引入电压并联负反馈，将输入电压转换馈，将输入电流转换为输出电压引入电压并联负反馈，将输入电压转换为输出电流应引入电流串联负反馈，将输入电流转换为输出电流应引入为输出电流应引入电流串联负反馈，将输入电流转换为输出电流应引入电流并联负反馈；电流并联负反馈；当当( (1 1AFAF) 1) 1时，它们的转换系数均约为时，它们的转换系数均约为1/1/F F。4748。，即，即，则，则若若 1 11 fifXXFAFA FAAA 1f净输入量净输入量忽略不计忽略不计fifi在并联负反馈电路中， 馈电路中，上式说明：在串联负反IIUU符号相同。符号

21、相同。、在中频段，通常，在中频段，通常， fAFA环路放环路放大倍数大倍数9.4深度负反馈放大电路的分析计算id0U id0I 虚短虚短 虚断虚断 。电路引入的才为负反馈电路引入的才为负反馈，只有只有0 FAFuFIDuuu分析计算时注意：方框图中信号近似认为是单向流通的。反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。O211FuRRRu 在在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入净输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电流指的是同相输入端或反相输入端的电流。电流指的是同相输入端或反相输入端的电流。2ON2RuuiR反馈量反馈量反馈电流反馈电流净输入电流减小，引入了负反馈净输