模拟电子电路课件3第三章负反馈

1、(3-1)电子技术电子技术 第三章第三章 放大电路中的放大电路中的负反馈负反馈模拟电路部分模拟电路部分(3-2)第三章第三章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3.1 负反馈的概念负反馈的概念3.2 负反馈的类型及分析方法负反馈的类型及分析方法3.3 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响(3-3)3.1 负反馈的概念负反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为迭加，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为

2、负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是输入信号的相位关系，同相是正反馈正反馈，反，反相是相是负反馈负反馈。(3-4)放大器放大器输出输出输入输入取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取 - 削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提稳定静态工作点；稳定放

3、大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈框图：反馈框图：(3-5)反馈电路的三个环节：反馈电路的三个环节：放大：放大：dooXXA反馈：反馈：ofXXF叠加：叠加：fidXXX负反馈框图：负反馈框图：基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号(3-6)基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+dooXXA开环放大倍数开环放大倍数ioFXXA闭环放大倍数闭环放大倍数ofXX

4、F反馈系数反馈系数(3-7)负反馈放大器的一般关系：负反馈放大器的一般关系：基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+oodofdfoioFAFXXXXXXXXXA111FAAoo1FAo1反馈深度反馈深度定义：定义：(3-8)负反馈放大器的闭环放大倍数负反馈放大器的闭环放大倍数当当 AoF 1时，时，结论：结论：当当 AoF 1 很大时，负反馈放大器的闭很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。关。即负反馈可以稳定放大倍数。FAAAooF1FAF1(3-9)ufud例：例：Rf 、R

5、E1组成反馈组成反馈网络，反馈系数：网络，反馈系数：fEEofRRRUUF11+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf(3-10)3.2 负反馈的类型及分析方法负反馈的类型及分析方法3.2.1 负反馈的类型负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈一、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信号。反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈：电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻

6、。可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。反馈和电流反馈。(3-11)RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：电压反馈采样的两种形式：采样电阻很大采样电阻很大(3-12)电流反馈采样的两种形式：电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf采样电阻很小采样电阻很小(3-13)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信

7、号与输入信号电压比较。电压信号与输入信号电压比较。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。信号电流与输入信号电流比较。串联反馈使电路的输入电阻增大；串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。二、串联反馈和并联反馈二、串联反馈和并联反馈(3-14)iifibib=i-if并联反馈并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈串联反馈(3-15)三、交流反馈与直流反馈三、交流反馈与直流反馈交流反馈：交流反馈：反馈只对交流信号起作用。反馈只对交流信号起作用。直流反馈：直流反馈：反馈只

8、对直流起作用。反馈只对直流起作用。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。直流信号均起作用。(3-16)增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直

9、作用。也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C(3-17)增加旁路电容增加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1(3-18)负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点负反馈的分类小结负反馈的分类小结(3-19)3.2.2 负反馈的分析方法负反馈的分析方法分析步骤：分析步

10、骤：3. 是否负反馈？是否负反馈？4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）（判断反馈的组态）1. 找出反馈网络（电阻）。找出反馈网络（电阻）。2. 是交流反馈还是直流反馈？是交流反馈还是直流反馈？一、反馈类型的判断一、反馈类型的判断(3-20)电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。一般从后级放大器的集电极采样。电流反馈电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。一般从后级放大器的发射极采样。并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈并联反馈的反馈信号接于晶体管基极

11、。的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。的反馈信号接于晶体管发射极。注意：注意：直流反馈中，输出电压指直流反馈中，输出电压指UCE，输，输出电流指出电流指IE或或IC。(3-21)判断负反馈的方法判断负反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化如果是电压反

12、馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。号的比较关系。(3-22)例例1：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf此电路是电压串联负反馈，此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。对直流不起作用。(3-23

13、) 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。反这一性质。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfubeube(3-24) 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。 当为当为交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相相位的关系位的

14、关系。电路中两个信号的相位。电路中两个信号的相位不是同相就不是同相就是反相是反相，因此若两个信号都上升，它们一定同，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。定反相。(3-25)例例2：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。(3-26)+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif问题：问题：三极管的

15、静态工作点如何提供？能否在三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？反馈回路加隔直电容？不能！不能！Rf为三极管提供静态电流！为三极管提供静态电流！Rf 的作用：的作用：1. 提供静态工作点。提供静态工作点。2. 直流负反馈，稳定直流负反馈，稳定静态工作点。静态工作点。3. 交流负反馈，稳定交流负反馈，稳定放大倍数。放大倍数。(3-27)例例3：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2(3-2

16、8)例例4：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2(3-29)例例5：判断如图电路中：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。的负反馈作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie电流串联反馈电流串联反馈RE2对交流反对交流反馈不起作用馈不起作用1. 对交流信号：对交流信号：ieueube=ui-ueibieRE1：电流串联负反馈。：电流串联负反

17、馈。(3-30)2. 对直流信号：对直流信号：RE1、RE2对对直流均起作直流均起作用，通过反用，通过反馈稳定静态馈稳定静态工作点。工作点。反馈过程：反馈过程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUEIBIE恒定CCBBBBURRRU212(3-31)例例6：判断如图电路中：判断如图电路中RE3的负反馈作用。的负反馈作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3电流串联负反馈。电流串联负反馈。(3-32)二、负反馈放大

18、电路的放大倍数二、负反馈放大电路的放大倍数方法一：方法一：当电路比较简单当电路比较简单时，可直接用微变等时，可直接用微变等效电路分析。效电路分析。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEbeLorRA开环：11EbeLFR)(rRA闭环：例：例：(3-33)放大倍数稳定性的比较：放大倍数稳定性的比较： =60时时, Ao =-93 =50时时, Ao =-77 =60时时, AF =-19.4 =50时时, AF =-18.6无负反馈时：无负反馈时：beLorRA有负反馈时：有负反馈时：11EbeLFR)(r RARB1=100k RB2=33k RE=2.4

19、k RE1=100 RC=5k RL=5k =60EC=15Vrbe=1.62 k (3-34)性能比较：性能比较：结论结论: (1) 输入电阻提高了。输入电阻提高了。 (2) 放大倍数减小了，但稳定了，即受晶体放大倍数减小了，但稳定了，即受晶体管的影响减小。管的影响减小。无无RF有有RF 放大倍数放大倍数 -93 -19.4输入电阻输入电阻 1.52k 5.9k 输出电阻输出电阻 5 k 5 k RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RE1=100 RC=5k RL=5k =60EC=15Vrbe=1.62 k (3-35)方法二：方法二：从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。从

20、负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。FAAAooF11. 先计算先计算Ao和和F 。2. 计算计算AF。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：例：RRRIIRUUFLELceEof11beLorRA(3-36)F - 0.1 / (5/5) =-0.04RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RE1=100 RC=5k RL=5k =60EC=15Vrbe=1.62 k 6926215260.rRAbeLo71904069216921.FAAAooF41911.R)(rRAEbeLF与方法一的计算与方法一的计算结果基本相同。结果基本相同。(3-

21、37)方法三：方法三：放大倍数的近似计算。放大倍数的近似计算。FAAAooF1FAF1RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例例1：25111ELEbeLFRRR)(rRA若（若（1+ ）RF rbe, 则则251FAF与方法一比较：与方法一比较：在深度负反馈下，两种方法结果一致。在深度负反馈下，两种方法结果一致。(3-38)RB+ECC1C2RERLuiuo例例2：射极跟随器射极跟随器性能：性能：（1）放大倍数）放大倍数 1（2）输入电阻大）输入电阻大（3）输出电阻小）输出电阻小反馈形式：反馈形式：电压串联负反馈电压串联负反馈(3-39)放大倍数的近似计算

22、：放大倍数的近似计算：若若 （1+ ）R L rbe , 则则AF 1因为因为uf = uo，所以，所以F= uf / uo=1（1）用公式：）用公式：LbeLuR)(rR)(A11（2）用反馈放大器）用反馈放大器进行计算：进行计算：FAF1AF = 1/F 1(3-40)3.3 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回电反馈回电路路FfX iX+dooXXAofXXFfidXXX反馈电路的反馈电路的基本方程基本方程(3-41)一、对放大倍数的影响一、对放大倍数的影响dooXXAofXXFfidXXXFAAXXAooioF1Ao开环放大倍数开环放大

23、倍数AF闭环放大倍数闭环放大倍数FAo1反馈深度反馈深度定义：定义：(3-42)dfXX、同相，所以同相，所以0|FAo则有：则有：oFAA负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。引入负反馈使电路的稳定性提高。FAAAooF1FAAAdAAdoooFF11(2)FAAAooF1中，中，dfofdooXXXXXXFA(1)(3) 若若1FAo称为深度负反馈，此时称为深度负反馈，此时FAF1在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。网络有关。(3-43)二、改善波形的失真二、改善波形的失真Aouiuo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后ufuiudAoF+ 改善改善uouo(3-44)三、对输入、输出电阻