第3章_负反馈放大电路

1、2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.1反馈的基本概念和分类反馈的基本概念和分类3.2负反馈放大电路的负反馈放大电路的4种基本组态种基本组态3.3负反馈放大电路的闭环增益表达式负反馈放大电路的闭环增益表达式3.4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3.5.深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算3.8 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法负反馈放大电路的自激振荡及消除方法第第3章章 负反馈放大电路负反馈放大电路2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组l 什么是反馈？什么是直流反馈

2、和交流反馈什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈? ? 什么是正反馈和什么是正反馈和负反馈负反馈? ?如何判断？如何判断？l 负反馈放大电路的负反馈放大电路的4 4种组态及其判断。种组态及其判断。l 负反馈增益的一般表达式，负反馈对放大电路性能的改善。负反馈增益的一般表达式，负反馈对放大电路性能的改善。l 深度负反馈情况下的虚短和虚断，深度负反馈放大电路的深度负反馈情况下的虚短和虚断，深度负反馈放大电路的分析计算。分析计算。l 电流电流- -电压变换器、电压电压变换器、电压- -电流变换器和电流放大器。电流变换器和电流放大器。l 深度负反馈放大电路的误差分析。深度负反馈放大电路的误差分析。l 直

3、流负反馈稳定静态工作点。直流负反馈稳定静态工作点。l 负反馈的负面效应负反馈的负面效应-自激振荡，自激振荡产生的条件，消自激振荡，自激振荡产生的条件，消除自激振荡的方法除自激振荡的方法-频率补偿。频率补偿。2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.1.1反馈和反馈放大电路的方框图反馈和反馈放大电路的方框图3.1.2反馈的分类反馈的分类3.1反馈的基本概念和分类反馈的基本概念和分类2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.1.1反馈和反馈放大电路的方框图反馈和反馈放大电路的方框图 将将输出信号输出信号(电

4、压或电流电压或电流)的一部分或全部的一部分或全部回送到输入端回送到输入端去去影响影响输入信号输入信号(电压或电流电压或电流)的连接方式称为反馈。的连接方式称为反馈。 输出电压或电流对输入电流和输出电压或电流对输入电流和电压没有影响，电压没有影响，电路没有反馈电路没有反馈。ovivoiiiidv)(vvAvdo+RLridroA+-ovivfv)(vvAvdoidvR1R2+-+ridroRL+ididiiidrvivv/fiidfovvvvv输出电压对输入电压有输出电压对输入电压有影响，影响，电路引入反馈电路引入反馈。引入反馈的放大电路称为反馈放大电路。引入反馈的放大电路称为反馈放大电路。20

5、10年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组基本放大基本放大电路电路Aovivfv)(vvAvdoidvR1R2+-+ridroRL+反馈网络反馈网络F根据信号的流向，根据信号的流向， 反馈放大电路可抽象为方框图。反馈放大电路可抽象为方框图。-+基本放大电路基本放大电路AidxfxixoxF反馈网络反馈网络信号流向形成闭环信号流向形成闭环fiidxxxidoAxx ofAxx 引入反馈的放大电路称为反馈放大电路。引入反馈的放大电路称为反馈放大电路。3.1.1反馈和反馈放大电路的方框图反馈和反馈放大电路的方框图2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技

6、术课程组电气工程学院电子技术课程组反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图-+基本放大电路基本放大电路AidxfxixoxF反馈网络反馈网络R1R2+RL基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络F+-A 反馈放大电路反馈放大电路+ovivfvidv方框图中的信号可以是电压，也可以是电流，用方框图中的信号可以是电压，也可以是电流，用 表示。表示。 xidoxxA净输入量输出量开环增益：iofxxA输入量输出量闭环增益：ofxxF输出量反馈量反馈系数：ofAxx fiidxxxidoAxx end3.1.1反馈和反馈放大电路的方框图反馈和反馈放大电路的方框图2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程

7、学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.1.2反馈的分类和判断反馈的分类和判断4 4种分类方式种分类方式反馈的效果反馈的效果输入端的连接输入端的连接方式方式输出端的连输出端的连接方式接方式反馈信号的成反馈信号的成份份类别类别正反馈正反馈串联反馈串联反馈电压反馈电压反馈直流反馈直流反馈负反馈负反馈并联反馈并联反馈电流反馈电流反馈交流反馈交流反馈1正反馈和负反馈正反馈和负反馈 在外加输入信号不变时，在外加输入信号不变时，如果反馈使基本放大电路的净输入信如果反馈使基本放大电路的净输入信号比没有反馈时增加了，号比没有反馈时增加了，则这种反馈称为正反馈。则这种反馈称为正反馈。 正反馈的效果是：在

8、外加输入信号不变时，正反馈使输出信号正反馈的效果是：在外加输入信号不变时，正反馈使输出信号增大，导致增大，导致闭环增益比开环增益大闭环增益比开环增益大。 在外加输入信号不变时，在外加输入信号不变时，如果反馈使基本放大电路的净输入信号如果反馈使基本放大电路的净输入信号比没有反馈时减少了，比没有反馈时减少了，则这种反馈称为负反馈。则这种反馈称为负反馈。 负反馈的效果是：在外加输入信号不变时，负反馈使输出信号减负反馈的效果是：在外加输入信号不变时，负反馈使输出信号减小，导致小，导致闭环增益比开环增益小闭环增益比开环增益小。3.1.2反馈的分类和判断反馈的分类和判断1正反馈和负反馈正反馈和负反馈201

9、0年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 正反馈使放大电路的正反馈使放大电路的性能不稳定性能不稳定。负反馈却可。负反馈却可以以改善放大电路的性能。改善放大电路的性能。所以，在放大电路中一般所以，在放大电路中一般引入负反馈。引入负反馈。判断反馈极性（指正反馈和负反馈）采用判断反馈极性（指正反馈和负反馈）采用瞬时极性法瞬时极性法。 信号的瞬时极性是指信号在某一瞬时的增加或减少，信号的瞬时极性是指信号在某一瞬时的增加或减少，常用符号常用符号“+”表示增加，表示增加，“-”表示减少。表示减少。 3.1.2反馈的分类和判断反馈的分类和判断1正反馈和负反馈正反馈和负反

10、馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组瞬时极性法判断反馈极性的步骤：瞬时极性法判断反馈极性的步骤： 假定输入信号在某一时刻的瞬时极性为假定输入信号在某一时刻的瞬时极性为“+”；通过基本放大电路判断输出信号的瞬时极性；通过基本放大电路判断输出信号的瞬时极性；通过反馈通路判断反馈信号的瞬时极性；通过反馈通路判断反馈信号的瞬时极性；与反馈信号为零的情况比较，判断净输入信号的与反馈信号为零的情况比较，判断净输入信号的增减。如果是增加则是正反馈；如果是减少则是增减。如果是增加则是正反馈；如果是减少则是负反馈。负反馈。3.1.2反馈的分类和判断反馈的分类和判

11、断1正反馈和负反馈正反馈和负反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 如果反馈信号的瞬时极性与输入信号的瞬时极性相同，则如果反馈信号的瞬时极性与输入信号的瞬时极性相同，则为负反馈；否则，为正反馈。为负反馈；否则，为正反馈。R1R2+RL+-Aovivfvidv（+）（+）（+）例例3.1 试判断电路的反馈极性。试判断电路的反馈极性。（+）（-）（-）R1R2+-ovivfv解解: 负反馈净输入信号反馈电路运放 ifiidfoivvvvvvv )()()(a)(b)图图(a)正反馈净输入信号反馈电路运放 ifiidfoivvvvvvv )()()(

12、图图(b)2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组ovivfiiiidinvR1R2+(a)（-）（+）（+）ovivfiiiidinvR1R2+(b)（+） （+）（+）例例3.2 试判断电路的反馈极性。试判断电路的反馈极性。解：图（解：图（a） 负反馈净输入信号反馈电路运放 ifiidfonRoiniRiiiiiiRvvviRvvv)(/ )()()(/ )()(2121图（图（b） 正反馈净输入信号反馈电路运放 ifiidfonRoiniRiiiiiiRvvviRvvv)(/ )()()(/ )()(2121 在单运放构成的反馈电路中，在单运放

13、构成的反馈电路中，若反馈信号接到运放的反相端，若反馈信号接到运放的反相端，则为负反馈；若接到同相端，则为正反馈。则为负反馈；若接到同相端，则为正反馈。负反馈负反馈正反馈正反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组idniv ,ov1oviviifi+（+）（+）（-）R2R1R3R4A1A2R5例例3.3 试判断电路的反馈极性。试判断电路的反馈极性。 解：解： R3对运放对运放A1引入负反馈，引入负反馈，R5对运放对运放A2引入负反馈，它引入负反馈，它们都是本级反馈。们都是本级反馈。R2对运放对运放A1和和A2引入反馈，称为级间反馈。引入反馈，称为

14、级间反馈。 通常级间反馈的作用比本级反馈更强，故主要分析级间反馈的极性通常级间反馈的作用比本级反馈更强，故主要分析级间反馈的极性 负反馈净输入信号反馈电路运放 ifiidfonRooiniRiiiiiiRvvvviRvvv)(/ )()(),()(/ )()(211212010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 在输入回路中，如果反馈信号与输入信号在输入回路中，如果反馈信号与输入信号以电压的形式相加以电压的形式相加（减）（减）形成基本放大电路的形成基本放大电路的净输入电压信号净输入电压信号，这种连接方式称为，这种连接方式称为串联反馈。串联反馈。 2串联

15、反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈R1R2+RL+-Aovivfvidv+fiidvvviiiv 若信号源为恒压源若信号源为恒压源(Rs0)，则反馈对净输入电压的影响最大。则反馈对净输入电压的影响最大。 若输入恒定电流（信号源内阻若输入恒定电流（信号源内阻Rs)，则净输入电压为，则净输入电压为 iididiRv与反馈电压无关，反馈不起作用。与反馈电压无关，反馈不起作用。 所以，所以，信号源内阻越小，串联反馈的作用越强。信号源内阻越小，串联反馈的作用越强。3.1.2反馈的分类和判断反馈的分类和判断2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 在输入回路中，如

16、果反馈信号与输入信号在输入回路中，如果反馈信号与输入信号以电流的形式相加以电流的形式相加（减）（减）形成基本放大电路的净输入电流信号，这种连接方式称为形成基本放大电路的净输入电流信号，这种连接方式称为并联反馈。并联反馈。 ivivfiiiidiR1R2+fiidiii 若信号源为恒流源若信号源为恒流源(Rs)，反馈对净输入电流的影响最大。反馈对净输入电流的影响最大。所以，信号源内阻越大，并联反馈的作用越强。所以，信号源内阻越大，并联反馈的作用越强。 若输入恒定电压源（信号源内阻若输入恒定电压源（信号源内阻Rs0)，则净输入电流为，则净输入电流为 idiidRvv/与反馈电流无关，反馈不起作用。

17、与反馈电流无关，反馈不起作用。 2串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈2串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈2串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组如果输入信号和反馈信号连接在基本放大电路的同如果输入信号和反馈信号连接在基本放大电路的同一输入端，则是并联反馈；否则，是串联反馈。一输入端，则是并联反馈；否则，是串联反馈。 ivivfiiiidiR1R2+2串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈的简易判断方法：串联反馈和并联反馈的简易判断方法：2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组

18、电气工程学院电子技术课程组3电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈 将将输出电压输出电压的一部分或全部以一定的方式回送到输入端，即的一部分或全部以一定的方式回送到输入端，即反馈信号取自输出电压，称为电压反馈反馈信号取自输出电压，称为电压反馈。 R1R2+RL+-Aovivfvidv+反馈电压：反馈电压： ofvRRRv212与输出电压成正比与输出电压成正比 当输入电压一定时，当输入电压一定时，电压负反馈具有稳定输出电压的作用。电压负反馈具有稳定输出电压的作用。 例如，如负载电阻例如，如负载电阻RL减小，引起输出电压下降，电路将进行下述减小，引起输出电压下降，电路将进行下述自动调节过程，稳定输出电

19、压。自动调节过程，稳定输出电压。|oidfoLvvvvR电压负反馈放大电路外部因素2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 将将输出电流输出电流的一部分或全部以一定的方式回送到输入端，即的一部分或全部以一定的方式回送到输入端，即反反馈信号取自输出电流馈信号取自输出电流，称为电流反馈。，称为电流反馈。 反馈电压：反馈电压： ofiRv1与输出电流成正比与输出电流成正比当输入电流一定时，当输入电流一定时，电流负反馈具有稳定输出电流的作用。电流负反馈具有稳定输出电流的作用。 例如，如负载电阻例如，如负载电阻RL减加，引起输出电流下降，电路将进行下述减加，引

20、起输出电流下降，电路将进行下述自动调节过程，稳定输出电流。自动调节过程，稳定输出电流。|oidfoLivviR电流负反馈放大电路外部因素ovivfvidvoiR1RL+-+-（+）（+）（+）3电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 电压反馈和电流反馈的判断方法：电压反馈和电流反馈的判断方法：0, 0ooiv，如果基本放大电路，如果基本放大电路将负载假想短路（将负载假想短路（ ） 的输入信号与输出电流无关（或者反馈信号等于的输入信号与输出电流无关（或者反馈信号等于0），），则是电压反馈；否则，是电流反馈。则是电压

21、反馈；否则，是电流反馈。 注意：注意：这种判断方法只能用于理论分析，在实际这种判断方法只能用于理论分析，在实际中不能将负载短路，否则将损坏器件。中不能将负载短路，否则将损坏器件。3电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组例例3.4 试判断电路是电压反馈或是电流反馈。试判断电路是电压反馈或是电流反馈。R1RL+-R2R3ovoifiidiiiiv 将负载电阻将负载电阻RL假想短路假想短路（ ）后，运放的输入）后，运放的输入电流电流 与输出电流与输出电流 有关，电有关，电路是电流反馈。路是电流反馈。 0, 0ooivi

22、dioi同时，电路还是并联反馈和负反馈。同时，电路还是并联反馈和负反馈。 电流并联负反馈。电流并联负反馈。 将负载电阻将负载电阻RL假想短路假想短路（ ）后，运放的输入）后，运放的输入电流电流 与输出电流与输出电流 无关，电无关，电路是电压反馈。路是电压反馈。 0, 0ooividioiR1R2+ARLovoiiifiidiiv同时，电路还是并联反馈和负反馈。同时，电路还是并联反馈和负反馈。 电压并联负反馈电压并联负反馈 2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组ovivfvidvoiR1RL+-+-（+）（+）（+） 将负载电阻将负载电阻RL假想短路

23、假想短路（ ）后，运放的输入）后，运放的输入电流电流 与输出电流与输出电流 有关，电有关，电路是电流反馈。路是电流反馈。 0, 0ooividioi同时，电路还是串联反馈和负反馈。同时，电路还是串联反馈和负反馈。 电流串联负反馈电流串联负反馈 ivfvidvovoiR1R2+-A（+）（+）（+）RL 将负载电阻将负载电阻RL假想短路假想短路（ ）后，运放的输入）后，运放的输入电流电流 与输出电流与输出电流 无关，电无关，电路是电压反馈。路是电压反馈。 0, 0ooividioi同时，电路还是串联反馈和负反馈。同时，电路还是串联反馈和负反馈。 电压串联负反馈电压串联负反馈 例例3.5 试判断电

24、路是电压反馈或是电流反馈。试判断电路是电压反馈或是电流反馈。2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 按照反馈信号包含的直流和交流成分可分为直流反馈和交流反馈。按照反馈信号包含的直流和交流成分可分为直流反馈和交流反馈。 如果反馈信号只有输出信号的直流分量，则称为如果反馈信号只有输出信号的直流分量，则称为直流反馈直流反馈； 如果反馈信号只有输出信号的交流分量，则称为交流反馈；如果反馈信号只有输出信号的交流分量，则称为交流反馈； 如果反馈信号包含输出信号的直流和交流分量，则电路既有交流如果反馈信号包含输出信号的直流和交流分量，则电路既有交流反馈，又有直流

25、反馈，称为反馈，又有直流反馈，称为交直流混合反馈交直流混合反馈。4交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈 直流反馈的作用是改善放大电路的直流工作特性，对放大电路直流反馈的作用是改善放大电路的直流工作特性，对放大电路的交流性能没有影响。交流反馈则是改善放大电路的交流性能，而的交流性能没有影响。交流反馈则是改善放大电路的交流性能，而对放大电路的直流工作特性无影响。对放大电路的直流工作特性无影响。 本章主要讨论交流负反馈及其对电路交流特性的影响情况。本章主要讨论交流负反馈及其对电路交流特性的影响情况。2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 例例3.6 试判

26、断电路是直流反馈，或是交流反馈，或是交直流混试判断电路是直流反馈，或是交流反馈，或是交直流混合反馈。设电容的容抗远小于电阻。合反馈。设电容的容抗远小于电阻。 电容的容抗远小于电阻，等效为电容的容抗远小于电阻，等效为交流短路，直流电流开路，反馈电交流短路，直流电流开路，反馈电压仅包含输出电压的直流成分，电压仅包含输出电压的直流成分，电路引入了路引入了直流负反馈直流负反馈。 电容的容抗远小于电阻，等效为电容的容抗远小于电阻，等效为交流短路，直流电流开路，反馈电交流短路，直流电流开路，反馈电压仅包含输出电压的交流成分，电压仅包含输出电压的交流成分，电路引入了路引入了交流负反馈交流负反馈。endRLo

27、vivfvidvoiR1R2+-A（+）（+）（+）CovivfvR3+（+）（+）（+）R2R1C1C2（+）A2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.2 负反馈放大电路的负反馈放大电路的4种基本组态种基本组态3.2.1电压串联负反馈电压串联负反馈3.2.2电压并联负反馈电压并联负反馈3.2.3电流串联负反馈电流串联负反馈3.2.4电流并联负反馈电流并联负反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.2.1 电压串联负反馈电压串联负反馈1连接方式连接方式svidvfvivov电压串联负反馈方框图电压

28、串联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FRSRL+-+-+-+ovivfvidvsvR1R2+电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路+-A+RLRS+ 在输出端反馈网络与基本放大电路并联在输出端反馈网络与基本放大电路并联(两个网络的端口具两个网络的端口具有相同的电压有相同的电压)，实现，实现电压取样电压取样。 在输入端反馈网络与基本放大电路串联在输入端反馈网络与基本放大电路串联(两个网络的端口通两个网络的端口通过同一电流过同一电流)，实现，实现电压求差电压求差， 2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组2基本参量基本参量idovvv

29、A净输入量输出量开环增益：ofvvvF输出量反馈量反馈系数：iovfvvA输入量输出量闭环增益： 在电压串联负反馈电路中，输入量、净输入量、反馈量和输出量在电压串联负反馈电路中，输入量、净输入量、反馈量和输出量均是电压信号。开环增益、反馈系数和闭环增益分别是均是电压信号。开环增益、反馈系数和闭环增益分别是 （无量纲）（无量纲） （无量纲）（无量纲） （无量纲）（无量纲）svidvfvivov电压串联负反馈方框图电压串联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FRSRL+-+-+-+end3.2.1 电压串联负反馈电压串联负反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课

30、程组电气工程学院电子技术课程组3.2.2 电压并联负反馈电压并联负反馈ovfiiiidisv电压并联负反馈方框图电压并联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FR2RL+-+iisvidifiovR1R2+电压并联负反馈电压并联负反馈ARL+1连接方式连接方式 在输入端反馈网络与基本放大电路并联在输入端反馈网络与基本放大电路并联(两个网络的端口具有两个网络的端口具有相同的电压相同的电压)，实现，实现电流求差电流求差。 在输出端反馈网络与基本放大电路并联在输出端反馈网络与基本放大电路并联(两个网络的端口通过两个网络的端口通过同一电流同一电流)，实现，实现电压取样电压取样。2010

31、年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 在电压并联负反馈电路中，输入量、净输入量和反馈量是电在电压并联负反馈电路中，输入量、净输入量和反馈量是电流信号，而输出量则是电压信号。开环放大倍数、反馈系数和闭环流信号，而输出量则是电压信号。开环放大倍数、反馈系数和闭环增益分别是增益分别是2基本参量基本参量ovfiiiidisv电压并联负反馈方框图电压并联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FR2RL+-+idorivA净输入量输出量开环增益： （电阻量纲）（电阻量纲） ofgviF输出量反馈量反馈系数：iorfivA输入量输出量闭环增益：（电导量

32、纲）（电导量纲）(电阻量纲）电阻量纲） end3.2.2 电压并联负反馈电压并联负反馈2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.2.3 电流串联负反馈电流串联负反馈ivsvidvfvovoi 电流串联负反馈方框图电流串联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FRSRL+-+-+-+-+ovivfvidvoisvR1RL+电流串联负反馈电流串联负反馈+-+-RS+1. 连接方式连接方式 在输入端反馈网络与基本放大电路串联在输入端反馈网络与基本放大电路串联(两个网络的端口通过两个网络的端口通过同一电流同一电流)，实现，实现电压求差电压求

33、差。 在输出端反馈网络同样与基本放大电路串联在输出端反馈网络同样与基本放大电路串联(两个网络的端口通两个网络的端口通过同一电流过同一电流)，实现，实现电流取样电流取样。 2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组idogviA净输入量输出量开环增益：ofrivF输出量反馈量反馈系数：iogfviA输入量输出量闭环增益：在电流串联负反馈电路中，输入量、净输入量和反馈量是电压在电流串联负反馈电路中，输入量、净输入量和反馈量是电压信号，而输出量是电流信号。开环放大倍数、反馈系数和闭环增信号，而输出量是电流信号。开环放大倍数、反馈系数和闭环增益分别是益分别是（

34、电导量纲（电导量纲）（电阻量纲）（电阻量纲）（电导量纲）（电导量纲）ivsvidvfvovoi 电流串联负反馈方框图电流串联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FRSRL+-+-+-+-+end3.2.3 电流串联负反馈电流串联负反馈2基本参量基本参量2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.2.4 电流并联负反馈电流并联负反馈svovfiiiidioi电流并联负反馈方框图电流并联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FR2RL+-+iiidifiovoisvR1RL+电流并联负反馈电流并联负反馈+-R2R3+1连

35、接方式连接方式 在输入端反馈网络与基本放大电路并联在输入端反馈网络与基本放大电路并联(两个网络的端口具两个网络的端口具有相同的电压有相同的电压)，实现，实现电流求差电流求差。 在输出端反馈网络与基本放大电路并联在输出端反馈网络与基本放大电路并联(两个网络的端口通两个网络的端口通过同一电流过同一电流)，实现，实现电流取样电流取样。2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组idoiiiA净输入量输出量开环增益：ofiiiF输出量反馈量反馈系数：ioifiiA输入量输出量闭环增益：在电压并联负反馈电路中，输入量、净输入量、反馈量和输出量在电压并联负反馈电路中

36、，输入量、净输入量、反馈量和输出量均是电流信号。开环放大倍数、反馈系数和闭环增益分别是均是电流信号。开环放大倍数、反馈系数和闭环增益分别是（无量纲）（无量纲）（无量纲）（无量纲） （无量纲）（无量纲） svovfiiiidioi电流并联负反馈方框图电流并联负反馈方框图基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络FR2RL+-+end3.2.4 电流并联负反馈电流并联负反馈2基本参量基本参量2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.3 负反馈放大电路的闭环增益表达式负反馈放大电路的闭环增益表达式idXfXiXoXAF负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路

37、的方框图-+比较环节比较环节基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络图中的信号是正弦信号图中的信号是正弦信号,可以是电压相量，也可以是电流相量。可以是电压相量，也可以是电流相量。输入相量输入相量输出相量输出相量反馈相量反馈相量fiidXXXidoXAXofXFXiofXXA净输入相量净输入相量idfofidoXXXXXXFA环路增益环路增益反馈深度反馈深度FA1fidoXXXoidoXFXXidididXFAXXAFAA12010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组FAAAf1闭环增益：闭环增益：反馈深度反馈深度FA111).1 (FAAAf11FA反馈

38、深度对闭环增益的影响如下：反馈深度对闭环增益的影响如下：负反馈使增益下降。负反馈使增益下降。深度负反馈时，深度负反馈时，FFAAAf1111).2(FAAAf电路转变为正反馈。电路转变为正反馈。01).3(FA0, 0oiiofXXXXA 放大电路在没有信号输入时仍有稳定的输出信号，这种现放大电路在没有信号输入时仍有稳定的输出信号，这种现象称为象称为自激振荡自激振荡。对于放大电路，自激破坏了电路的正常工作。对于放大电路，自激破坏了电路的正常工作情况，应该设法情况，应该设法避免避免。 end3.3 负反馈放大电路的闭环增益表达式负反馈放大电路的闭环增益表达式2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工

39、程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.4 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 负反馈使放大电路的闭环增益小于开环增益。但是，负反馈负反馈使放大电路的闭环增益小于开环增益。但是，负反馈却可以提高增益的稳定性，扩展通频带宽，减小非线性失真，抑却可以提高增益的稳定性，扩展通频带宽，减小非线性失真，抑制干扰和噪声，改变输入电阻和输出电阻。制干扰和噪声，改变输入电阻和输出电阻。3.4.1 提高增益的稳定提高增益的稳定性性3.4.2 扩展通频带扩展通频带宽宽3.4.3 减小非线性失减小非线性失真真3.4.4 抑制干扰和噪抑制干扰和噪声声3.4.5 对输入电阻和输出电阻的影对输

40、入电阻和输出电阻的影响响2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 基本放大电路的增益与半导体元件参数、工作环境温度、电基本放大电路的增益与半导体元件参数、工作环境温度、电源电压和负载电阻等有关。当这些因素变化时，基本放大电路的源电压和负载电阻等有关。当这些因素变化时，基本放大电路的增益随之改变，即开环增益稳定性差。增益随之改变，即开环增益稳定性差。 在输入信号一定的情况下，负反馈的自动调节作用可以稳定在输入信号一定的情况下，负反馈的自动调节作用可以稳定输出量，因此，引入负反馈可以提高闭环增益的稳定性。输出量

41、，因此，引入负反馈可以提高闭环增益的稳定性。假定由于某种原因使基本放大电路的增益变化：假定由于某种原因使基本放大电路的增益变化： 1AA1ffAA则相应的闭环增益变化：则相应的闭环增益变化：闭环增益变化量为闭环增益变化量为AFAAAFAFAAf)1 ()1)(1 (11FAAFAAAAAfff11111则闭环增益的相对变化量为则闭环增益的相对变化量为AAFAAAff)1 (112010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组AAFAAAff)1 (11闭环增益的相对变化量为闭环增益的相对变化量为111FA 负反馈（负反馈（ ）时，）时，说明闭环增益比开环增益

42、更稳定。说明闭环增益比开环增益更稳定。AAAAFAAAff)1 (11深度负反馈时，深度负反馈时， 闭环增益与开环增益无关，取决于反馈网络的性能。通常，反闭环增益与开环增益无关，取决于反馈网络的性能。通常，反馈网络为电阻网络，因此闭环增益很稳定。馈网络为电阻网络，因此闭环增益很稳定。FFAAAf1111FA负反馈越强，闭环增益越稳定。负反馈越强，闭环增益越稳定。3.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 相反，正反馈（相反，正反馈（ ）时，）时，111FAAAAAFAAAff)1 (11说明正反馈使闭环增益比

43、开环增益更不稳定。说明正反馈使闭环增益比开环增益更不稳定。AAFAAAff)1 (11闭环增益的相对变化量为闭环增益的相对变化量为3.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.4.2 扩展通频带宽扩展通频带宽 放大电路的增益是频率的函数。以运放为例，在单位增益频率放大电路的增益是频率的函数。以运放为例，在单位增益频率范围内，大多数运算放大器增益可表示为范围内，大多数运算放大器增益可表示为HmffjAA1中频开环增益中频开环增益 开环带宽开环带宽 对运放引入电阻性负反馈，反馈系数是实数，则闭环增益为对运放引入电

44、阻性负反馈，反馈系数是实数，则闭环增益为HmmmHmHmffFAfjFAAFffjAffjAA)1 (11111HmHfmmmffFAfFAAA)1 (1令HfmfffjA1中频闭环增益中频闭环增益 闭环带宽闭环带宽HmHfmffAfA增益带宽积不变增益带宽积不变闭环通频带宽大于开环通频带宽。闭环通频带宽大于开环通频带宽。 增益带宽积为常数。增益带宽积为常数。of dB2040608010 10210310410510710-1运算放大器的开环增益频率特性运算放大器的开环增益频率特性fHfT1vdAlg202010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.

45、4.3 减小非线性失真减小非线性失真ivovivttovooo 放大电路中的有源元件在小信号时等效为线性元件。但在大信放大电路中的有源元件在小信号时等效为线性元件。但在大信号时，有源元件固有的非线性使输出波形失真，即非线性失真。号时，有源元件固有的非线性使输出波形失真，即非线性失真。 在输出信号中除基频在输出信号中除基频f外还外还将包含有将包含有2f、3f等高次谐波。等高次谐波。 负反馈具有稳定输出量的作负反馈具有稳定输出量的作用，即能使变化量减小，因而负用，即能使变化量减小，因而负反馈可以减小非线性失真。反馈可以减小非线性失真。 输出幅度越大，失真越重。输出幅度越大，失真越重。2010年年9

46、月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组设某开环放大电路输入正弦信号设某开环放大电路输入正弦信号 ， idX并产生非线性失真。并产生非线性失真。输出端包含有基波分量输出端包含有基波分量 idXA和谐波分量和谐波分量 。hXhidoXXAX+idXoXAhX基本放大电路基本放大电路fXiXoXAFhXidX-+基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A对该放大电路引入负反馈。对该放大电路引入负反馈。hioXFAXFAAX111输出量为输出量为hXFA11 因此，在因此，在2个基本放大电路产生相同谐波分量个基本放大电路产生相同谐波分量 的情况，负反的情况，负反馈放大电

47、路的输出谐波分量为馈放大电路的输出谐波分量为hX 负反馈放大电路的谐波分量负反馈放大电路的谐波分量小于开环时的谐波分量。小于开环时的谐波分量。3.4.3 减小非线性失真减小非线性失真2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 如果放大电路附近有强磁场或强电场变化，则放大电路内将产如果放大电路附近有强磁场或强电场变化，则放大电路内将产生感应电压。如果放大电路的电源发生波动，放大电路内也将引进生感应电压。如果放大电路的电源发生波动，放大电路内也将引进相应的电压。所有这些不规则的电压都是干扰电压。相应的电压。所有这些不规则的电压都是干扰电压。 3.4.4 抑

48、制干扰和噪声抑制干扰和噪声 噪声电压则是由于元器件内部载流子不规则运动所引起，通常噪声电压则是由于元器件内部载流子不规则运动所引起，通常可达可达V级。级。 干扰和噪声使测量产生误差，使电视图像不清晰，必须设法抑干扰和噪声使测量产生误差，使电视图像不清晰，必须设法抑制。制。 引入负反馈可以抑制干扰和噪声，提高信噪比。引入负反馈可以抑制干扰和噪声，提高信噪比。2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组+idXoXAhX基本放大电路基本放大电路fXiXoXAFhXidX-+基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A 干扰和噪声使放大电路的输出信号变化，可视为

49、由放大电路的干扰和噪声使放大电路的输出信号变化，可视为由放大电路的非线性引起的高次谐波。非线性引起的高次谐波。hidoXXAX22)(hidXXANS信噪比hioXFAXFAAX11122222111)(hidhidfXXAFAXFAXANSidiXFAX)1 ( 令hidoXFAXAX11负反馈放大电路的信噪比大于开环时的信噪比。负反馈放大电路的信噪比大于开环时的信噪比。3.4.4 抑制干扰和噪声抑制干扰和噪声2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.4.5 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 1负反馈对输出电阻的影响负反馈对输

50、出电阻的影响AALRo lim电压负反馈的闭环输出电阻电压负反馈的闭环输出电阻Ro是基本放大电路的输出电阻是基本放大电路的输出电阻TTofIVRFARRooof1oidoTTRXAVVofoTTRXAVVToToTVFAVRV 输出电阻是独立信号源不作用时，放大电路输出端的等效电阻，输出电阻是独立信号源不作用时，放大电路输出端的等效电阻，所以，只有电压反馈和电流反馈影响输出电阻。所以，只有电压反馈和电流反馈影响输出电阻。电压负反馈减小输出电阻电压负反馈减小输出电阻 。11FA0ofR是负载开路的增益。oA。时，当fidiXXX 02010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工

51、程学院电子技术课程组电流负反馈的闭环输出电阻电流负反馈的闭环输出电阻 AALRs0limRo是基本放大电路的输出电阻是基本放大电路的输出电阻 TTofIVRToidsTIRXAI)(TofsTIRXAI)(ToTsTIRIFAI)(osofRFAR)1 (电流负反馈增大输出电阻。电流负反馈增大输出电阻。 1负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响11FA当ofR。时，当fidiXXX 02010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组2负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 输入电阻定义为输入电压与输入电流之比，所以，只有输入电阻定义为输入电压与输

52、入电流之比，所以，只有串联反馈和并联反馈影响输入电阻。串联反馈和并联反馈影响输入电阻。串联负反馈的输入电阻串联负反馈的输入电阻 iiifIVRioidIXFViidIVAF)1 ( iididIVAFViifRFAR)1 (串联负反馈增大输入电阻。串联负反馈增大输入电阻。 11FA当ifR2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组2负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响并联负反馈的输入电阻并联负反馈的输入电阻 iiifIVRoidiXFIVididiIAFIVidiIVAF)1 (1)1 (FARRiif并联负反馈减小输入电阻并联负反馈减小输入电

53、阻 。11FA0ifR2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.5 深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算3.5.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点3.5.3 电压电压-电流转换器电流转换器3.5.2 电流电流-电压转换器电压转换器2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.5.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点1. 虚短和虚断虚短和虚断11FAFAf1ofiofXXFXXA和，根据fiXX可得0fiidXXX即对于串联负反馈对于串联负反馈 ：fiVV0fiidVVV考虑到基本放大电路的输入

54、电阻考虑到基本放大电路的输入电阻 ，0/iididiRVII对于并联负反馈对于并联负反馈 ：fiII0fiidIII考虑到基本放大电路的输入电阻，考虑到基本放大电路的输入电阻， 0iididiRIVV2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.5.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点1. 虚短和虚断虚短和虚断在深度负反馈的条件下，无论是串联反馈或是并在深度负反馈的条件下，无论是串联反馈或是并联反馈，基本放大电路的净输入电压和净输入电联反馈，基本放大电路的净输入电压和净输入电流都近似等于零。流都近似等于零。 虚短 0idV虚断 0idI2010年年9月

55、月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组 对于含有运算放大器的反馈电路，对于含有运算放大器的反馈电路，npvv 虚短 0idV虚断 0idI00npii、2闭环输入电阻和闭环输出电阻闭环输入电阻和闭环输出电阻11FAiiifIVR/串联深度负反馈：0/iiifIVR并联深度负反馈：0ofR电压深度负反馈：ofR电流深度负反馈：end 利用深度负反馈放大电路的虚短、虚断以及闭环输入电阻和闭利用深度负反馈放大电路的虚短、虚断以及闭环输入电阻和闭环输出电阻的特点，可以简化电路的分析计算。环输出电阻的特点，可以简化电路的分析计算。3.5.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点

56、1. 虚短和虚断虚短和虚断2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.5.2 电流电流-电压转换器电压转换器 电流电流-电压转换器将输入电流变换为与其成正比的输出电压电压转换器将输入电流变换为与其成正比的输出电压（负载电压）。（负载电压）。 电阻电阻R1对运放引入对运放引入电压并联深度负反馈电压并联深度负反馈，运放的输入端满足，运放的输入端满足虚短和虚断。虚短和虚断。 0pnvv11RiiRvivAffnior电流电流-电压转换器也称为互阻放大器。电压转换器也称为互阻放大器。电阻量纲电阻量纲fiii 2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技

57、术课程组电气工程学院电子技术课程组3.5.3 电压电压-电流转换器电流转换器 电压电压-电流转换器输入电压变换为与其成正比的输出电流电流转换器输入电压变换为与其成正比的输出电流(负载负载电流电流)。 电阻电阻R1对运放引入对运放引入电流串联深度负反馈电流串联深度负反馈，运放的输入端虚短，运放的输入端虚短和虚断。和虚断。11iRvvvvfnpi11iiiiifoL11RviAiLg电导量纲电导量纲电压电压-电流转换器又称为互导放大器。电流转换器又称为互导放大器。2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组*3.6 深度负反馈放大电路的计算误差深度负反馈放大

58、电路的计算误差 运放电路通常构成深度负反馈，分析计算时除了忽略输入端运放电路通常构成深度负反馈，分析计算时除了忽略输入端电压和电流外，还没有考虑运放的失调电压和失调电流等。因此，电压和电流外，还没有考虑运放的失调电压和失调电流等。因此，实际输出与理论分析必然存在误差。实际输出与理论分析必然存在误差。onpivRRRvvv212近似分析：近似分析：iovRRv)1 (21考虑失调：考虑失调：2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组22212IDOIDiVvRRRvVvv忽略运放输入电流：忽略运放输入电流：)(2)(2122122121OiCMRvdoO

59、IDivdooOvRRRvKAvRRRVvARRRRRv)(1 (21IDCMRiiOVKvvRRv整理并适当近似处理：整理并适当近似处理：)(1 (21IDCMRioVKvRRe令oiOevRRv)1 (21 eo是输出误差，与运是输出误差，与运放的共模抑制比和输入失调放的共模抑制比和输入失调电压和失调电流有关。电压和失调电流有关。end*3.6 深度负反馈放大电路的计算误差深度负反馈放大电路的计算误差2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.7 直流负反馈对输出失调电压和温度漂移的抑制直流负反馈对输出失调电压和温度漂移的抑制 所以，引入直流负反

60、馈可以抑制输所以，引入直流负反馈可以抑制输出失调（电压和电流）及温度漂移，稳出失调（电压和电流）及温度漂移，稳定运放输出端的静态工作点。定运放输出端的静态工作点。 )(1 (21IDCMRioVKvRReoiOevRRv)1 (21当输入信号为当输入信号为0时，电路的输出失调电压为时，电路的输出失调电压为IDvdIDOOVAVRRV)1 (21end2010年年9月月 熊熊 兰兰 电气工程学院电子技术课程组电气工程学院电子技术课程组3.8 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法负反馈放大电路的自激振荡及消除方法3.8.1 自激振荡的条件自激振荡的条件3.8.2 负反馈放大电路的稳定性分析负反馈放大