[配套]第4章放大电路中的反馈

1、4.1 反馈的基本概念4.2 反馈方式4.3 负反馈放大电路的放大倍数4.4 负反馈对放大电路性能的改善4.1反馈的基本概念反馈的基本概念反馈反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输反向传输。放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输正向传输。放大电路无反馈也称开环开环，放大电路有反馈也称闭环闭环。反馈反馈就是把放大电路的输出信号(电压或电流)的一部分或全部通过一定形式的电路送回到输入端，和原输入信号共同作用于基本放大电路，控制其输出。这种从输出端反送到输入端的信号称为反馈信号，传

2、送反馈信号的电路称为反反馈电路馈电路。反馈放大电路的一般框图反馈放大电路的一般框图 基本放大电路 A0 反馈电路 F Xi Xd Xo Xf 几个基本概念几个基本概念放大电路的净输入信号Xd是信号源输入信号Xi和反馈信号Xf的差值信号，即：放大电路在未加反馈时，信号只有从输入到输出一个传递方向，称为开环放大电路开环放大电路，也称为基本放大电路。设A0是基本放大电路的开环电压放大倍数开环电压放大倍数。 放大电路加上反馈电路时，反馈电路从输出取反馈信号反向传递到输入端，放大电路与反馈电路构成闭合环路，这称为闭环放大电路闭环放大电路。反馈电路一般由电阻、电容等线性元件组成，设F是反馈电路的反馈系数。

3、 doXAX0FidXXXOFFXX正反馈与负反馈正反馈与负反馈(1)正反馈正反馈外加输入信号Xi与反馈信号XF相位相反，则基本放大电路的净输人信号Xd加强。 ifidXXXX 正反馈在一定程度上提高了整个电路的电压放大倍数，主要用于振荡电路和脉冲数字电路中。 当反馈信号Xf等于外加输入信号Xi时，即使去掉外加输入信号Xi，放大电路仍有输出，称为自激振荡自激振荡。正反馈会使放大电路的工作稳定性及其他许多性能指标变差，所以放大电路中一般不使用正反馈。负反馈虽然会降低放大电路的放大倍数，但却能显著改善放大电路的工作稳定性及其他许多性能指标，故广泛应用于各种放大电路中。ifidXXXX(2)负反馈负

4、反馈外加输入信号Xi与反馈信号Xf 相位相同，则基本放大电路的净输入信号Xd降低。分压式偏置放大电路之所以能稳定静态工作点Q，主要是利用发射极电阻发射极电阻RE的反馈作反馈作用用。RE既在直流通路的输入回路，又在直流通路的输出回路。RE两端的电压UE反映了集电极电流IC的变化。 作用于输入回路能自动调节偏流IB，使IC基本保持不变。在生产和维修中换用不同数值的晶体管，静态工作点不变，只决定于外电路参数，对电子设备的批量生产是很有利。只要满足 和 ，IC就基本上是固定的，不随温度而变，而且也与晶体管的参数无关。BII 2BEBUU用用瞬时极性法瞬时极性法判断反馈的极性判断反馈的极性瞬时极性法瞬时

5、极性法先假设在某时刻外加输入信号的瞬时极性为正，根据放大原理确定输出信号的瞬时极性，再由反馈电路确定反馈信号的瞬时极性。比较外加输入信号与反馈信号的瞬时极性，即可判断反馈的极性。如反馈信号使净输入信号增强，即为正反馈，反之如反馈信号使净输入信号减小，则为负反馈。正反馈假设某时刻输入信号ui的极性为正，则了T1集电极的交流信号的瞬时极性为负，T2发射极的交流信号的瞬时极性也为负，反馈到T1发射极的反馈信号ui为负，使T1发射极的电位降低净输入信号ube加大，因此是正反馈。负反馈假设某时刻输入信号ui的极性为正，则T l集电极的交流信号的瞬时极性为负，T2发射极的交流信号的瞬时极性也为负，反馈电路

6、的反馈电流if增加，流入T l基极的净输入电流ib减小，因此是负反馈。4.2 反馈方式反馈方式 根据反馈信号是直流量还是交流量根据反馈信号是直流量还是交流量分为分为直流反馈直流反馈和和交交流反馈流反馈。 根据反馈信号根据反馈信号Xf与放大电路输出信号与放大电路输出信号XO的采样关系的采样关系分分为：为：电压负反馈电压负反馈与与电流负反馈电流负反馈。 根据反馈信号与放大电路输入信号的叠加关系根据反馈信号与放大电路输入信号的叠加关系分为分为串串联负反馈联负反馈与与并联负反馈并联负反馈两种。两种。直流反馈的反馈信号是直流量，它影响放大电路的直流性能。直流反馈的反馈信号是直流量，它影响放大电路的直流性

7、能。分压式偏置放大电路中射极电阻分压式偏置放大电路中射极电阻RE就起着直流电流负反馈的作就起着直流电流负反馈的作用，它把静态电流用，它把静态电流IC反馈回输入回路，调节输入偏置电流反馈回输入回路，调节输入偏置电流IB，从，从而稳定静态工作点。而稳定静态工作点。直流反馈直流反馈和和交流反馈交流反馈在许多电路中，直流反馈和交流反馈同时存在。在许多电路中，直流反馈和交流反馈同时存在。交流反馈的反馈信号是交流量，它对放大电路的交流性能产交流反馈的反馈信号是交流量，它对放大电路的交流性能产生多方面的影响。生多方面的影响。2k电阻起直流电流负反馈的作用，500电阻既起直流负反馈又起交流电流负反馈作用。只要

8、分别画出放大电路的直流通路与交流通路，就可区分直流反馈与交流反馈。直流反馈仅存在于直流通路，交流反馈仅存在于交流通路。直流反馈仅存在于直流通路，交流反馈仅存在于交流通路。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负反馈放大电路的四种组合方式 电流并联负反馈电流并联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“- -”或或“”、“”表示。按信号传输方向依次判断相关表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。如果反点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的

9、瞬时电压极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。正反馈和负反馈正反馈和负反馈正反馈和负反馈的判断法之一：正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法瞬时极性法反馈信号和输入信号加于输入回路一点时反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；反馈信号和输入信号加于反馈信号和输入信号加于输入回路两点时输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。是正反馈。正反馈和负反馈的判断法

10、之二：正反馈和负反馈的判断法之二：正反馈可使输出幅度增加，负反馈使输出幅度减小。在正反馈可使输出幅度增加，负反馈使输出幅度减小。在明确串明确串联反馈和并联反馈后联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。相输入端和反相输入端。对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为端或反相输入端，则为并联反馈并联反馈；一个加在同相输入端，另一；一个加

11、在同相输入端，另一个加在反相输入端则为个加在反相输入端则为串联反馈串联反馈。串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为基极或发射极，则为并联反馈并联反馈；一个加在基极，另一个加在发；一个加在基极，另一个加在发射极则为射极则为串联反馈串联反馈。反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈并联反馈，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系；反之，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系；反之，加在放大电路

12、输入回路的两个电极，则为加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈串联反馈，此时反馈信，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。号与输入信号是电压相加减的关系。将输出电压将输出电压短路短路，若反馈回来的反馈信号为零，则，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。电压反馈与电流反馈的

13、判断：电压反馈与电流反馈的判断：根据瞬时极性法判断，经根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极加在发射极E1 1上的反馈电压为上的反馈电压为+，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为串联串联负负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压电压反馈。后级反馈。后级对前级的这一反馈是对前级的这一反馈是交流交流反馈，同时反馈，同时Re1上还有第一级本身的负上还有第一级本身的负反馈反馈.反馈电压从反馈电压从Re上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路

14、，反馈电压仍然存可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为在，故为串联电流负反馈串联电流负反馈。反馈节点与输入点相同，是反馈节点与输入点相同，是电流并联负反馈电流并联负反馈。R1直流电流并联负反馈Rf交流电压串联负反馈 解解: 根据瞬时极性法，见图根据瞬时极性法，见图中的红色中的红色“+”、“- -” 号，可号，可知经电阻知经电阻R1加在基极加在基极B1上的上的是直流并联负反馈。因反馈是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故信号与输出电流成比例，故为电流反馈。为电流反馈。 经经Rf 加在加在E1上的是交流负上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号反馈。反馈信号和输入信号加在

15、三极管两个输入电极，加在三极管两个输入电极，故为串联反馈。故为串联反馈。例题例题: : 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。结论：交、直流串联电压负反馈。例：试判断下图所示电路的反馈组态。例：试判断下图所示电路的反馈组态。解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放两个输入端，故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。放大电路的开环放大倍放大电路的开环放大倍数数dooXXA反馈网络的反馈系数反馈网络的反馈系数ofXXF放大电路的闭环放大倍放大电路的闭环放大倍数数iofXXA几个概念4.3 负反馈放大电路的

16、放大倍数负反馈放大电路的放大倍数fidXXXFAXXXXXXoofdodf称为环路增益称为环路增益FAFAAXXXAXXAfddiOf0001环路增益指放大电路和反馈网络所形成环路的增益环路增益指放大电路和反馈网络所形成环路的增益FAAXXXAXXAfddiOf0001若若 1，则，则 ，属于正反馈。，属于正反馈。010FA若若 ，则，则 。此时电路即使无输入信号，。此时电路即使无输入信号，也有输出信号，称为自激振荡；也有输出信号，称为自激振荡；若若 1，则，则 ，属于负反馈。，属于负反馈。fAFA01FA01fAfA0A0AFA01称为反馈深度称为反馈深度引入正反馈虽能提高放大倍数，但对放大

17、电路的其他性能会产引入正反馈虽能提高放大倍数，但对放大电路的其他性能会产生许多不利的影响，因而在放大电路中一般不采用；生许多不利的影响，因而在放大电路中一般不采用；反馈深度反馈深度 反映了负反馈对放大电路的影响程度，是影响放大电路性能的重要参数，其值越大，放大倍数下降越多，说明反馈越深，对放大电路的影响越大。 深度负反馈深度负反馈 110FAFFAAAf1100fo.1AAFA反馈深度反馈深度在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时

18、的放大倍数比较稳定。注意：反馈深度与反馈系数的区别！注意：反馈深度与反馈系数的区别！4.4 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善4.4.1 提高放大倍数的稳定性负反馈放大电路的闭环放大倍数的相对变化比开环放大倍数的相对变化下降了 倍。负反馈愈深， 愈大，闭环放大倍数愈稳定。FA01FA012020000)1 (1)1 (11FAFAFAFAAAf00011AAFAAAffFAAXXAiOf001电压负反馈能稳定输出电压电流负反馈能稳定输出电流放大电路稳定性提高后，在输入量一定时，就可得到较稳定的输出（电压输出或电流输出）例例1 某放大电路的开环电压放大倍数某放大电路的开环电压放

19、大倍数A0104，如果由于某种原因，使，如果由于某种原因，使A0下降为下降为8103。现引入反馈系数。现引入反馈系数F=0.01负反馈，试求闭环电压放大倍数负反馈，试求闭环电压放大倍数Af和开环电压放大倍数和开环电压放大倍数A0的相对变化量。的相对变化量。解： A0104时，A08103时，9901. 01011014400FAAAf8 .9801. 0108110813300FAAAf开环放大倍数A0的相对变化量为：%20101010844300AA 闭环放大倍数Af的相对变化量为：%2 . 099998 .98ffAA4.4.2 减小非线性失真减小非线性失真 负反馈改善波形失真，反馈愈深，波形失真愈小。 波形改善的实质波形改善的实质是产生一相反失真的波形来矫正输出波形的失真。4.4.3 扩展放大电路的通频带扩展放大电路的通频带 有反馈时闭环放大电路的通频带比无反馈时开环放大电路的通频带扩展了（1+AOF）倍。通常把放大倍数在高频和通常把放大倍数在高频和低频区分别下降到中频低频区分别下降到中频区时放大倍数的区时放大倍数的0.707倍倍时的频率叫作时的频率叫作上限截止上限截止频率频率fH和和下限截止频率下限截止频率fL。它们之差称为放大电路它们之差称为放大电路的的通频带通频带或称或