模拟电子技术基础 第八章 反馈放大电路

1、8 8 反馈放大反馈放大电路电路8.1 8.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类8.2 8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式8.3 8.3 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8.4 8.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算8.5 8.5 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计8.6 8.6 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性8.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类8.1.1 什么是反馈什么是反馈8.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈8.1.4 串联反馈

2、与并联反馈串联反馈与并联反馈8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态8.1.1 什么是反馈什么是反馈 Rb1 vi + Cb2 Rb2 Re Rc Cb1 vo + RL T i1 iB iC iE= iC+iB VCC b c e VB 图图射极偏置电路射极偏置电路 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。送回到输入回路的过程。内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路

3、的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）框图框图vIvO+- -RLvIvO+- -RLR2R1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开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路反馈通路反馈通路（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输判断电路是否存在反馈通路判断电路是否存在反馈通路反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（级间）（级间）理论上电源线和地线不能作为反馈通路理论上电源线和地线不能作为反馈通路反馈通路反馈通路（级间）（级间）8.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈 根据反馈到输入端的信号是交流

4、，还是直流，根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。或同时存在，来进行判别。 vI vO - - + C R1 R2 交、直流反馈交、直流反馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输出端看从输入端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。

5、负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。 + - - 净输入量净输入量 （压差）（压差） 净输入量净输入量 （压差）（压差） 净输入量净输入量 （压差）（压差） 净输入量可以是电压，也可以是电流。净输入量可以是电压，也可以是电流。判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”+”、“-”-”号表示）。号表示）。vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量减小净输入量减小vIvO-

6、-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量增大净输入量增大负反馈负反馈正反馈正反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2(+)(+)(+)(+)(-)(-)级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路(+)(-)(+)(+)级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈 Rb1 vi + Cb2 Rb2 Re Rc Cb1 vo + RL T VCC (+)(+)(+)反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小本级负反馈本级负反馈8.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈

7、与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联串联串联：串联：输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即即 vid=vi- vf并联：并联：输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即即 iid=ii-if并联并联并联：反馈量并联：反馈量xf和输入量和输入量xi接于同一输入端。接于同一输入端。串联：反馈量串联：反馈量xf和输入量和输入量xi接于不同的输入端。接于不同的输入端。 xf xi xf xi xf xi xf xi 由信号在输入端的连接方式判定由信号在输入端的连接方式判定 x

8、f xi xf xi 判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈并联反馈并联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf (if)串联反馈串联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf (vf)判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响串联负反馈串联负反馈vid = vi -vf 则则vi最好为恒压源，即最好为恒压源，即信号源内阻信号源内阻Rs越小越好。越小越好。 要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就要求要求vf变化能有效引起变化能有效引起vid的的变化。变化。信号源对

9、反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响并联负反馈并联负反馈iid = ii -if 则则ii最好为恒最好为恒流流源，即信源，即信号源内阻号源内阻Rs越大越好。越大越好。 要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就要求要求if变化能有效引起变化能有效引起iid的的变化。变化。8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定对象决定电压反馈：反馈信号电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即和输出电压成比例，即xf=Fvo并联结构并联结构串联结构串联结构电流反馈：反馈信号电流反馈：反馈信号xf

10、与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 电压负反馈电压负反馈RL vo o xf xid vo 电压负反馈稳定输出电压电压负反馈稳定输出电压xf=Fvo ， xid= xixf电流负反馈电流负反馈RL io o xf xid io 电流负反馈稳定输出电流电流负反馈稳定输出电流xf=Fio ， xid= xixf判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法 将将负载负载短路，反馈量仍然存在短路，反馈量仍然存在电流反馈。电流反馈。 将将负载负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零电压反馈。电压反馈。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈通路反

11、馈通路反馈通路反馈通路电压反馈电压反馈反馈通路反馈通路 Rc Re RL rbe + - + - vo vf ib ib io Rc Re rbe + - vf ib ib io Rb1 vi + Cb2 Rb2 Re Rc Cb1 vo + RL T VCC vf + io 电流反馈电流反馈反馈通路反馈通路8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态由此可组成四种组态：由此可组成四种组态：输入端：输入端：输出端：输出端：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四种组态四种组态反馈网络在放大电路输入端的连接分为反馈网络在放大电路输入端的连接分为串串联联和

12、和并联并联两种方式。两种方式。反馈信号在输出端分为反馈信号在输出端分为电压取样电压取样和和电流取电流取样样两种方式。两种方式。1. 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVLKVL）： vidid= =vi i- - vf f 稳定输出电压稳定输出电压特点：特点： 电压控制的电压源电压控制的电压源（VCVSVCVS），电压，电压/电压转换电压转换 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKCL）： iidid= =ii i- -if f 稳定输出电压稳定输出电压 电流控制的电压源电流控制的电压源（CCVSCCVS），电流），电流/ /电压转换

13、电压转换特点：特点：2. 电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVLKVL）： vidid= =vi i- - vf f 稳定输出电流稳定输出电流 电压控制的电流源电压控制的电流源（VCCSVCCS），电压，电压/电流转换电流转换特点：特点：3. 电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKCL）： iidid= =ii i- -if f 稳定输出电流稳定输出电流 电流控制的电流源电流控制的电流源（CCCSCCCS），电流，电流/电流转换电流转换特点：特点：4. 电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈

14、放大电路电压负反馈：电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：串联反馈：输入端电压求和（输入端电压求和（KVLKVL）电流负反馈：电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：并联反馈：输入端电流求和（输入端电流求和（KCLKCL）不同组态的特点：不同组态的特点：反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）(+)(-)(-)(-)级间电流并联负反馈级间电流并联负反馈(+)(+)(-)(-)电压并联负反馈电压并联负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）(+)(+)(-)(+)(+)(+)直流反馈直流反馈交、直流反馈交、

15、直流反馈电流串联电流串联负反馈负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）(+)(+)(-)(+)(+)电压串联电压串联负反馈负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流） 例例:试判断下图所示电路的反馈组态。试判断下图所示电路的反馈组态。解解: 根据瞬时极性根据瞬时极性法，见图中的红色法，见图中的红色“+”、“- -” 号，可号，可知经电阻知经电阻R1加在基加在基极极B1上的是直流并上的是直流并联负反馈。因反馈联负反馈。因反馈信号与输出电流成信号与输出电流成比例，故又为电流比例，故又为电流反馈反馈。结论：是直结论：是直流电流并联负反馈流电流并联负反馈。 经经Rf 加在加在E

16、1上是交流负反馈。反馈信号和输入上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。两个输入电极，故为串联反馈。 结论：交流电压串联负反馈。结论：交流电压串联负反馈。 例例:试判断下图的反馈组态。试判断下图的反馈组态。解解: 根据瞬时极性根据瞬时极性法，见图中的红色法，见图中的红色“+”、“- -” 号，可号，可知是负反馈。知是负反馈。 因反馈信号和因反馈信号和输入信号加在运放输入信号加在运放A1的两个输入端，的两个输入端，故为串联反馈。故为串联反馈。 因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。馈。结论：交直流串联电压负反馈。结论

17、：交直流串联电压负反馈。8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 xo 基本放大基本放大 A 电路电路 xid 反馈网络反馈网络 F xf + xi 输输入入输输出出1. 信号的单向化传输信号的单向化传输信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输信号的反向传输信号在反馈网络信号在反馈网络中的正向传输中的正向传输信号在基本放大电信号在基本放大电路中的反向传输路中的反向传输正向传输：正向传输： 信号由输入到信号由输入到输出的传输输出的传输反向传输：反向传输： 信号由输出到信号由输出到输入的传输输入的传输 xo 基本放大基本放大 A 电路电路 xid 反馈网络反馈网络 F

18、 xf + xi 输输入入输输出出信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输信号的反向传输正向传输：正向传输： 信号由输入到信号由输入到输出的传输输出的传输反向传输：反向传输： 信号由输出到信号由输出到输入的传输输入的传输开环增益开环增益idoxxA ofxxF 反馈系数反馈系数iofxxA 闭环增益闭环增益因为因为fiidxxx 所以所以iofxxA fidoxxx FxAxxooo/ 已知已知AFA 1 xo 基本放大基本放大 A 电路电路 xid 反馈网络反馈网络 F xf + xi fidixxx 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式即即AFAA 1f2. 闭环增益的一般表达式闭环

19、增益的一般表达式iiiiAAiiAF1/iof 信 号 量 或信 号 量 或信号传递比信号传递比反馈组态反馈组态电压串联电压串联电流并联电流并联电压并联电压并联电流串联电流串联Av=vo/vidAi=io/iidF=xf/xoFv=vf/voFi=if/iovvvFAA 1Avf=vo/vi功能功能vi控制控制vo，电，电压放大压放大ii控制控制io，电，电流放大流放大xoxi、xf、xidAf=xo/xiAFA 1负反馈放大电路中各种信号量的含义负反馈放大电路中各种信号量的含义A=xo/xidvoiovi、vf、vidii、if、iidido/iArv ido/viAg of/viFg of

20、/iFrv grrrFAAiA 1/iofvrgggFAAiA 1/iofvii控制控制vo，电流，电流转换为电压转换为电压vi控制控制io，电压，电压转换为电流转换为电流voiovi、vf、vidii、if、iid一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度)1(FA 时，时， 11 )1( FA， fAA 时，时， 11 )2( FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时， 11 )3( FA， fAA 自激振荡自激振荡时，时， 01 )4( FA， f A 一般情况下，一般情况下，A和和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，响时，Af、A和和F分别用

21、分别用 、 和和 表示。表示。 fAAF即即FAAA 1f3. 反馈深度讨论反馈深度讨论8.3 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8.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性8.3.2 减小非线性失真减小非线性失真8.3.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响8.3.5 扩展频带扩展频带8.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性闭环时闭环时FAAA 1f对对A求导得求导得2f)1(1ddAFAA 只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA 1fAAAFAAd11dff 即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比

22、开环减小了1+AF另一方面另一方面,在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下FA1f 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性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，闭环增益将有很高的稳定性。元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。负反馈的组态不同，稳定的增益不同（负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）8.3.2 减小非线性失真减小非线性失真 vo vi o 开环特性开环特性 闭环特性闭环特性 闭环时增益减小，线性度变好。闭环时增益减小，线性度变好。 只能减少环内放大电只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入路产生的失真，如果输入波形

23、本身就是失真的，即波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于使引入负反馈，也无济于事。事。 8.3.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声自学自学8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈串联负反馈1. 对输入电阻的影响对输入电阻的影响开环输入电阻开环输入电阻 Ri = vid/ii因为因为 vf = Fxo xo = Avid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rif = vi/ii所以所以 vi = vid+vf = (1+AF ) vid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rif= vi/iiiiid)1()1(RAFiAF v引入串联负反馈后，输入电阻增加了。引入串联负反

24、馈后，输入电阻增加了。 并联负反馈并联负反馈闭环输入电阻闭环输入电阻AFRR 1iif 引入并联负反馈后，引入并联负反馈后，输入电阻减小了。输入电阻减小了。 注意注意: : 反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。外不产生影响。例如例如 vi ii if R1 iid RL Rf vo + + - - A vid + - - ifR Rif 并联负反馈电路并联负反馈电路 图中图中R1 1不在环内不在环内AFRR 1iif但是但是if1ifRRR 当当R1 时，反馈对时，反馈对Rif几乎没有影响。几乎没有影响。ifR 电压负反馈电压负反馈2. 对输出

25、电阻的影响对输出电阻的影响闭环输出电阻闭环输出电阻ttofiRv 而而 xid= - xf= - Fvt idoottxARi v忽略反馈网络对忽略反馈网络对it的分流的分流FARiRoottof1 vtoottvvFARi 所以所以 引入电压负反馈后，输引入电压负反馈后，输出电阻减小了。出电阻减小了。 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈闭环输出电阻闭环输出电阻osttof)1(RFAiR v 引入电流负反馈后，输引入电流负反馈后，输出电阻增大了。出电阻增大了。注意注意: : 反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。 负反馈对

26、放大电路性能的改善，是以牺牲增负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 特别注意表特别注意表8.3.1的内容的内容增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量要稳定直流量 引直流负反馈引直流负反馈 要稳定交流量要稳定交流量 引交流负反馈引交流负反馈 要稳定输

27、出电压要稳定输出电压 引电压负反馈引电压负反馈 要稳定输出电流要稳定输出电流 引电流负反馈引电流负反馈 要增大输入电阻要增大输入电阻 引串联负反馈引串联负反馈 要减小输入电阻要减小输入电阻 引并联负反馈引并联负反馈例：例：在下图所示的电路中，为了实现下述的性能要求，在下图所示的电路中，为了实现下述的性能要求，问各应引入何种负反馈？将结果画在电路上。问各应引入何种负反馈？将结果画在电路上。1. 希望希望Vs=0时，元件参数的改变对末级集电极电时，元件参数的改变对末级集电极电流影响小；流影响小；2. 希望输入电阻较大；希望输入电阻较大；3. 希望输出电阻较小；希望输出电阻较小；4. 希望接上负载后

28、，电压放大倍数基本不变；希望接上负载后，电压放大倍数基本不变；5. 希望信号源为电流源时，反馈的效果比较好。希望信号源为电流源时，反馈的效果比较好。1.直流电流负反馈直流电流负反馈2.串联负反馈串联负反馈3.电压负反馈电压负反馈4.稳定输出电压，电压负反馈稳定输出电压，电压负反馈5.并联负反馈并联负反馈1.直流电流负反馈直流电流负反馈2.串联负反馈串联负反馈3.电压负反馈电压负反馈4.稳定输出电压，电压负反馈稳定输出电压，电压负反馈5.并联负反馈并联负反馈8.3.5 扩展频带扩展频带1. 频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应基本放大电路的高频响应HMHj1ffAA 为

29、基本放大电为基本放大电路通带增益路通带增益MA比开环时增加了比开环时增加了HfMfHHHfj11ffAFAAA 根据闭环增益表达式有根据闭环增益表达式有（设反馈网络为纯阻网络）（设反馈网络为纯阻网络）闭环通带增益闭环通带增益MfA其中其中同理可得同理可得闭环上限频率闭环上限频率HMHf)1(fFAf 比开环时减小了比开环时减小了闭环下限频率闭环下限频率FAffMLLf1 f HLfHfffffBW 2. 不同负反馈深度下的频带不同负反馈深度下的频带放大电路的增益放大电路的增益- -带宽积为常数带宽积为常数 HHHff11AffAFAFAfA 闭环增益闭环增益- -带宽积带宽积开环增益开环增益-

30、 -带宽积带宽积3. 增益增益-带宽积带宽积8.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 11 FA由于由于FAAA 1f则则FFAA1 又因为又因为iofXXA ofXXF 代入上式代入上式ifXX 得得（也常写为（也常写为 xf f xi i）0fiid XXX净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量（xid i

31、d 0 ）串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和0iidid riv深度负反馈条件下深度负反馈条件下 xidid= = xi i - - xf f 0 虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和 vf vi + - vid iid vf vi + - vid iid vf vi + - iid vid if ii + - vid iid if ii + - vid iid if ii + - iid vid vidid= = vi i - - vf f 0iidid= = ii i - - if f 0vidid= = iidid ri

32、i 0(1) (1) 找出信号放大通路和反馈通路找出信号放大通路和反馈通路(2) (2) 用瞬时极性法判断正、负反馈用瞬时极性法判断正、负反馈(3) (3) 判断交、直流反馈判断交、直流反馈(4) (4) 判断反馈组态判断反馈组态(5) (5) 标出输入量、输出量及反馈量标出输入量、输出量及反馈量(6) (6) 估算深度负反馈条件下电路的估算深度负反馈条件下电路的 F、Af 、Avf 。（常常利用虚短和虚断直接列表达式求解）（常常利用虚短和虚断直接列表达式求解）2. 分析负反馈放大电路的一般步骤分析负反馈放大电路的一般步骤 电压串联负反馈电压串联负反馈反馈系数反馈系数ofvvv F 实际上该电

33、路就是第实际上该电路就是第2 2章介绍的同相比例放大电路，此章介绍的同相比例放大电路，此处结果与第处结果与第2 2章所得结果相同章所得结果相同 - - + A vi R1 Rf RL vo vid + - - vf 设电路满足深度负反馈条件，试设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。写出该电路的闭环电压增益表达式。 解：解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断f11RRR 闭环增益闭环增益（就是闭环电压增益）（就是闭环电压增益）iofvvv AvF1 1f1RR 3. 举例举例 电压串联负反馈电压串联负反馈 设电路满足深度负反设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的馈条件，试写出该

34、电路的闭环电压增益表达式。闭环电压增益表达式。 解：解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断ofb2b2fvvRRR 闭环电压增益闭环电压增益iofvvv Ab2f1RR ifvv vivf 电流并联负反馈电流并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环试写出该电路的闭环增益和闭环电压增益表达式。电压增益表达式。 解：解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断RRRffii- 闭环增益闭环增益iofii iA)1(fRR ifii 所以闭环电压增益所以闭环电压增益iofvvv A1iiRiv 0pn vvLooRiv 1Lf)1(RRRR 1iLoRiRi 注意：

35、若注意：若io o参考方向不同，将影响闭环增益的结果参考方向不同，将影响闭环增益的结果 R1 Rf + R RL + - n p vi vo iiiidifioiRofRiii 又因为又因为 电流并联负反馈电流并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环试写出该电路的闭环增益和闭环电压增益表达式。电压增益表达式。 解：解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断RRRffii- 闭环增益闭环增益iofii iA)1(fRR ifii 所以闭环电压增益所以闭环电压增益iofvvv A1iiRiv 0pn vvLooRiv 1Lf)1(RRRR 1iLoRiRi

36、 注意：若注意：若io o参考方向不同，将影响闭环增益的结果参考方向不同，将影响闭环增益的结果 ofRiii 又因为又因为 R1 Rf + R RL + - n p vi vo iiiidifioiR参考方向参考方向不同时不同时)1(fRR ofRiii LooR-iv 0V0Viiiidif解解: :闭环增益闭环增益fiofRiv rAifii 例例7.5.5 （3 3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；环电压增益； （3 3）电压并联负反馈）电压并联负反馈根据根据虚短虚短、虚断虚断ffoR-iv 解解: :闭环增益闭环增益fiofRiv

37、rAifii （3 3）电压并联负反馈）电压并联负反馈根据根据虚短虚短、虚断虚断ffoR-iv vs+-将信号源变将信号源变为电压源为电压源所以闭环源电压增益所以闭环源电压增益sosfvvv AsisRiv 0be vfs1rAR sioRiv sfRR 又因为又因为0V0Viiiidif 例例7.5.5 （3 3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；环电压增益； 例题例题:回答下列问题。回答下列问题。 图图7.15 例题例题7.04电路图电路图求图求图 7.15 在在静态时运放的共静态时运放的共模输入电压模输入电压;若要实现串联若要实现串联电

38、压反馈电压反馈, Rf 应应接向何处接向何处?要实现串联电要实现串联电压负反馈压负反馈,运放运放的输入端极性如的输入端极性如何确定？何确定？ 解：静态时运放的共模输入电压，即静态时解：静态时运放的共模输入电压，即静态时 T1和和T2的集电极电位。的集电极电位。 Ic1 = Ic2 = Ic3 /2V7 . 97 . 09V9156V666241515BE3B3E3EER2B3221EECCR2VVVVVVRRRVVVV5mA5 . 0mA13 . 5157 . 9c1C1CCC2C1C2C1e3EEE3C3RIVVVIIRVVI 解解 :可以把差动放大电路看成运放可以把差动放大电路看成运放A的

39、输入级。输入信的输入级。输入信号加在号加在T1的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在B2。所以要实现串联电压反馈所以要实现串联电压反馈, Rf应接向应接向B2。解解既然是串联反既然是串联反馈馈, 反馈和输入信号反馈和输入信号接到差放的两个输入接到差放的两个输入端。要实现负反馈，端。要实现负反馈，必为同极性信号。差必为同极性信号。差放输入端的瞬时极性，放输入端的瞬时极性，见图中红色标号。根见图中红色标号。根据串联反馈的要求，据串联反馈的要求，可确定可确定B2的极性，的极性，见图中绿色标号，由见图中绿色标号，由此可确定运放的输入此可确定运放的输入端极性

40、。端极性。 图图7.15例题例题7.04电路图电路图8.5 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计8.5.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤8.5.2 设计举例设计举例8.5.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤1. 1. 选定需要的反馈类型选定需要的反馈类型2. 2. 确定反馈系数的大小确定反馈系数的大小3. 3. 适当选择反馈网络中的电阻阻值适当选择反馈网络中的电阻阻值4. 4. 通过仿真分析，检验设计是否满足要求通过仿真分析，检验设计是否满足要求信号源性质信号源性质对输出信号的要求对输出信号的要求对输入、输出电阻的要求对输入、输出电阻的要求

41、对信号变换的要求（对信号变换的要求（V-VV-V、V-IV-I、I-VI-V、I-II-I ）FA1f 深度负反馈时深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应8.5.2 设计举例设计举例例例7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为的变化范围为05V，内阻，内阻Rs=500。要求。要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的。已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电流。设计后仿真检验发光二极管的电流。 解解: :驱动电路需要将电

42、压驱动电路需要将电压vs s转换为电流转换为电流io1o1已知已知LED的光强度的光强度流过流过LED的电流的电流io1线线性性电压信号电压信号vs线线性性选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路光电隔离器光电隔离器解解: :选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路 k110001gfsAFr所以所以 Rf=1k A/V103so1fs viAg又因为根据又因为根据虚断虚断有有FA1f 深度负反馈时深度负反馈时fo1fRiFr v8.6 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件8.6.2 频率补偿频率补偿8.6.1 自激振

43、荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件1. 自激振荡现象自激振荡现象 在不加任何输入在不加任何输入信号的情况下，放大信号的情况下，放大电路仍会产生一定频电路仍会产生一定频率的信号输出。率的信号输出。2. 产生原因产生原因 在高频区或低频区产生的在高频区或低频区产生的附加相移附加相移达到达到180 ，使，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。一定的幅值条件时，便产生自激振荡。FA和和3. 自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度时，时， 01 FA即即1 FA为为环环路路增增

44、益益）（ FAVf反馈网络反馈网络F基本放大电路基本放大电路AVo1Vid又又)()()()(fa FAFA得自激振荡条件得自激振荡条件1)()(kk FA 180)12()()(kfkan 幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）FAAA 1f闭环增益闭环增益注：负反馈放大电路是注：负反馈放大电路是否自激振荡实际上与输否自激振荡实际上与输入信号无关。入信号无关。4. 稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件1 FA 180)12(fan 1 FA 180fa 或dB 10lg20m FAG 180)12(fan 0lg20 FA 180mfa 当反馈网络为纯电阻网络时，当反馈网络为纯电阻网络时， f = 0 。其中其中 Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求，一般要求Gm - -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45 （保证可靠稳定，（保证可靠稳定，留有余地）留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时写成等式，且幅值用分贝数表示时用波特图表示用波特图表示或或Gm -10dB 或或 m 45 0lg20 FA 180mfa dB 10lg20m FAG 180)12(fan 5. 负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析FAFA1l