第六章反馈放大电路

1、第六章 反馈放大电路6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类6.2 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态6.3 负反馈放大电路放大倍数的一般表达式负反馈放大电路放大倍数的一般表达式6.4 深度负反馈放大电路的分析方法深度负反馈放大电路的分析方法6.5 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2022-6-56.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 6.1.2 反馈的分类反馈的分类6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类oX1. 正向传输：在放大电路中信号的传输是从输入端到正向传输：在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。输

2、出端，这个方向称为正向传输。2. 反馈：就是将输出信号取出一部分或全部送回到放反馈：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。用到放大电路的输入端。3. 反向传输：反馈信号的传输是反向传输。反向传输：反馈信号的传输是反向传输。4.放大电路无反馈也称放大电路无反馈也称开环开环。5.放大电路有反馈也称放大电路有反馈也称闭环闭环。fiiXXX 所以有所以有 +iX 基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络iXfX反向传输反向传输正向传输正向传输6.1.1 反馈的基本概念 1 1、有无反馈的判

3、断、有无反馈的判断 若放大电路中存在将输出回路与输若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，入回路相连接的通路， 即有反馈通路；即有反馈通路； 并由此影响了放大电路的净输入，并由此影响了放大电路的净输入， 则表明电路中引入了反馈。则表明电路中引入了反馈。 +ui-T+uo- Rb1RbRcC2C1+VCC无无+ui-T+uo- Rb1Rb2RcReC2C1Ce +VCC有有+A ui uo 无无+A ui uo R1 R2 有有+A ui uo R 无无6.1.2 反馈的分类分类(2) 负反馈负反馈加入反馈后，净输入信号加入反馈后，净输入信号| Xi | | Xi | ， 输出幅度增加

4、输出幅度增加 。 2、正反馈与负反馈、正反馈与负反馈 6.1.2 反馈的分类分类 在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，可用的极性，可用“+”、“- -”或或“”、“”表示。表示。 按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，从而得到输出信号的极性；从而得到输出信号的极性； 根据输出信号的极性判根据输出信号的极性判断出反馈信号的瞬时极性。断出反馈信号的瞬时极性。 如果反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，如果反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则为负反馈；反之为正反馈。则为负反馈；反之为正反馈。2、正反

5、馈与负反馈、正反馈与负反馈6.1.2 反馈的分类分类判断方法之一：瞬时极性法判断方法之一：瞬时极性法 +ui-T+uo- Rb1Rb2RcReC2C1+VCC+uf ud fdiuuu fiduuu 负反馈负反馈 +ui-T+uo- RbRcC2C1+VCCif i1 id fd1iii f1diii 负反馈负反馈 2、正反馈与负反馈、正反馈与负反馈6.1.2 反馈的分类分类瞬时极性法瞬时极性法 (1)交流反馈：交流反馈：反馈信号只有交流成分时为交流反馈；反馈信号只有交流成分时为交流反馈；(2)直流反馈：直流反馈：反馈信号只有直流成分时为直流反馈；反馈信号只有直流成分时为直流反馈；(3)交直流

6、反馈：交直流反馈：既有交流成分又有直流成分为交直流既有交流成分又有直流成分为交直流反馈。反馈。反馈网络中只有电阻时反馈网络中只有电阻时, 交、直流反馈兼有交、直流反馈兼有; 反馈网络中有电容时反馈网络中有电容时, 若若RC并联并联则为直流反馈则为直流反馈;若若RC串联串联则为交流反馈则为交流反馈;直流反馈可以稳定放大电路的静态工作点直流反馈可以稳定放大电路的静态工作点;交流反馈可以改善放大电路的工作性能。交流反馈可以改善放大电路的工作性能。从交直流通路看从交直流通路看 3、交流反馈与直流反馈、交流反馈与直流反馈6.1.2 反馈的分类分类 反馈信号的大小与反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为

7、电流反馈。输出电流成比例的反馈称为电流反馈。 反馈信号的大小反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；与输出电压成比例的反馈称为电压反馈； 将输出电压将输出电压“短路短路”，若反馈信号也随之为零，则，若反馈信号也随之为零，则电路中引入了电压反馈；若反馈信号仍然存在，则电路电路中引入了电压反馈；若反馈信号仍然存在，则电路中引入了电流反馈。中引入了电流反馈。(1)电压反馈：电压反馈：(2)电流反馈：电流反馈：反馈量取自输出电压，反馈量取自输出电压， 反馈量取自输出电流，反馈量取自输出电流， 从电路的输出端看从电路的输出端看 4、电压反馈与电流反馈、电压反馈与电流反馈6.1.2 反馈的分类分

8、类 放大电路中应引入电压负反馈还是电流负反馈，取放大电路中应引入电压负反馈还是电流负反馈，取决于负载欲得到：决于负载欲得到： 稳定的电压稳定的电压 电压负反馈；电压负反馈； 稳定的电流稳定的电流 电流负反馈。电流负反馈。 Rf RL +A uo i1 if +A i1 Rf 反馈消失反馈消失 电压负反馈电压负反馈 R1 RL +A uo i1 if R2 +io R1 +A i1 R2 io if 反馈存在反馈存在 电流负反馈电流负反馈 从电路的输出端看从电路的输出端看 4、电压反馈与电流反馈、电压反馈与电流反馈6.1.2 反馈的分类分类(1)并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路

9、输入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；回路的同一个电极，则为并联反馈；(2)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反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。回路的两个电极，则为串联反馈。 串联反馈与并联反馈的区别在于基本放大电路的串联反馈与并联反馈的区别在于基本放大电路的输入回路输入回路与反馈网络的连接方式不同。与反馈网络的连接方式不同。 此时反馈信号与输入信号是此时反馈信号与输入信号是电流相加减电流相加减的关系。的关系。此时反馈信号与输入信号是此时反馈信号与输入信号是电压相加减电压相加减的关系。的关系。从电路的输入端看从电

10、路的输入端看 5、串联反馈与并联反馈、串联反馈与并联反馈6.1.2 反馈的分类分类并联反馈：反馈信号与输入信号同时加在同相输入端并联反馈：反馈信号与输入信号同时加在同相输入端 或反相输入端；或反相输入端；并联反馈：反馈信号与输入信号同时加在输入三极管并联反馈：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；的基极或发射极；并联并联fXiX串联串联fX对于三极管:对于运算放大器:并联并联fX串联串联fX并联并联fX+- -iX串联串联fX+- -iX串联反馈：一个加在基极一个加在发射极。串联反馈：一个加在基极一个加在发射极。串联反馈：一个加在同相输入端一个加在反相输入端。串联反馈：一个加在

11、同相输入端一个加在反相输入端。从电路的输入端看从电路的输入端看 5、串联反馈与并联反馈、串联反馈与并联反馈6.1.2 反馈的分类分类例题判断反馈组态判断反馈组态, ,反馈极性反馈极性, ,交流反馈和直流反馈。交流反馈和直流反馈。 +ui-T+uo- Rb2Rb1RcReC2C1Ce +VCC+ui-T+uo- RbRcC2C1+VCCR1RfuiuoR1RLuiioR2R4负反馈负反馈直流直流串联串联电流电流负反馈负反馈交直流交直流并联并联电压电压负反馈负反馈交直流交直流串联串联电压电压负反馈负反馈交直流交直流并联并联电流电流6.1.2 反馈的分类分类例题判断反馈组态判断反馈组态, ,反馈极性

12、反馈极性, ,交流反馈和直流反馈。交流反馈和直流反馈。 +ui-T+uo- Rb2Rb1RcReC2C1Ce +VCC+ui-T+uo- RbRcC2C1+VCC输入端输入端 反馈电路与发射极相联，反馈电路与发射极相联， 为串联反馈；为串联反馈； 反馈电路与基极相联，反馈电路与基极相联， 为并联反馈；为并联反馈； 输出端输出端 反馈电路从输出端所在极引出，反馈电路从输出端所在极引出， 为电压反馈为电压反馈 反馈电路不从输出端所在极引出，反馈电路不从输出端所在极引出， 为电流反馈为电流反馈 6.1.2 反馈的分类分类例题判断反馈组态判断反馈组态, ,反馈极性反馈极性, ,交流反馈和直流反馈。交流

13、反馈和直流反馈。 R1RfuiuoR1RLuiioR2R4输入端输入端 反馈引回到信号输入端，反馈引回到信号输入端， 为并联反馈；为并联反馈； 反馈引回到非信号输入端，反馈引回到非信号输入端， 为串联反馈；为串联反馈； 输出端输出端 反馈电路从输出端所在极引出，反馈电路从输出端所在极引出， 为电压反馈；为电压反馈； 反馈电路不从输出端所在极引出，反馈电路不从输出端所在极引出， 需要判断；需要判断； 6.1.2 反馈的分类分类例题判断反馈组态判断反馈组态, ,反馈极性反馈极性, ,交流反馈和直流反馈。交流反馈和直流反馈。 R1: 直流直流电流电流并联并联负反馈负反馈+C1Rc2RfC2+VCCT

14、2T1Rc1Re2uiRe11Re12R1Ce1Ce2+- - -uoR16.1.2 反馈的分类分类例题判断反馈组态判断反馈组态, ,反馈极性反馈极性, ,交流反馈和直流反馈。交流反馈和直流反馈。 Rf、Re11、Ce:交流交流电压电压串联串联负反馈负反馈R1: 直流直流电流电流并联并联负反馈负反馈+C1Rc2RfC2+VCCT2T1Rc1Re2uiRe11Re12R1Ce1Ce2+- - -uoCe1+RfRe116.1.2 反馈的分类分类交直流交直流例题判断反馈组态判断反馈组态, ,反馈极性反馈极性, ,交流反馈和直流反馈。交流反馈和直流反馈。 R4+- -+- -R2R3R1R5R6A2

15、A1uOuI串联串联电压电压负反馈负反馈R5、R6:6.1.2 反馈的分类分类 由集成运放由集成运放A及晶体管及晶体管T1、T2组成的放大电路组成的放大电路如图所示，试分别按下列要求将信号源如图所示，试分别按下列要求将信号源us、电阻、电阻Rf 正正确接入该电路。确接入该电路。 例题R2duo+VCCT2T1R4R3AR1c-VEEghusba+ +- -Rfij(1) 引入电压串联负反馈引入电压串联负反馈 (+)(+)(+)(+)6.1.2 反馈的分类分类R2duo+VCCT2T1R4R3AR1c-VEEghusba+ +- -Rfij(+)(+)(+)(+)(+)(-)(-)(-) 由集成

16、运放由集成运放A及晶体管及晶体管T1、T2组成的放大电路组成的放大电路如图所示，试分别按下列要求将信号源如图所示，试分别按下列要求将信号源us、电阻、电阻Rf 正正确接入该电路。确接入该电路。 (2) 引入电压并联负反馈引入电压并联负反馈 例题6.1.2 反馈的分类分类R2duo+VCCT2T1R4R3AR1c-VEEghusba+ +- -Rfij(+)(+)(-)(-)(-)(+)(-)(+)(+)(+) 由集成运放由集成运放A及晶体管及晶体管T1、T2组成的放大电路组成的放大电路如图所示，试分别按下列要求将信号源如图所示，试分别按下列要求将信号源us、电阻、电阻Rf 正正确接入该电路。确

17、接入该电路。 例题(3) 引入电流串联负反馈引入电流串联负反馈 6.1.2 反馈的分类分类R2duo+VCCT2T1R4R3AR1c-VEEghusba+ +- -Rfij(+)(+)(-)(-) 由集成运放由集成运放A及晶体管及晶体管T1、T2组成的放大电路组成的放大电路如图所示，试分别按下列要求将信号源如图所示，试分别按下列要求将信号源us、电阻、电阻Rf 正正确接入该电路。确接入该电路。 例题(4) 引入电流并联负反馈引入电流并联负反馈 6.1.2 反馈的分类分类电压串联电压串联(串联电压串联电压)负反馈负反馈电压并联电压并联(并联电压并联电压)负反馈负反馈电流串联电流串联(串联电压串联

18、电压)负反馈负反馈电流并联电流并联(并联电流并联电流)负反馈负反馈 电路引入不同组态的负反馈就可实现不同的控制关电路引入不同组态的负反馈就可实现不同的控制关系系, 它们的放大倍数具有不同的物理意义。它们的放大倍数具有不同的物理意义。iouufuuA 电压增益电压增益 iouifiuA 互阻增益互阻增益 ioiufuiA 互导增益互导增益 ioiifiiA电流增益电流增益 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态2022-6-56.3.1 放大倍数的一般表达式放大倍数的一般表达式6.3.2 对负反馈放大电路放大倍数对负反馈放大电路放大倍数 表达式的分析表达式的分析6.3

19、负反馈放大电路放大倍数负反馈放大电路放大倍数的一般表达式的一般表达式6.3.3 深度负反馈深度负反馈反馈网络的反馈系数反馈网络的反馈系数基本放大电路的放大倍数基本放大电路的放大倍数oX+iX 基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络iXfXAoX+iX iXfXFfiiXXX ioXXA ofXXF 环路增益环路增益ifofioXXXXXXFA 闭环放大倍数闭环放大倍数iofXXA 6.3.1 放大倍数的一般表达式放大倍数的一般表达式FA1AXXXAXXAfiiiof 放大电路的闭环放大倍数放大电路的闭环放大倍数AF1AAf 均均为为实实数数，和和、在在中中频频段段，FAAfAoX+iX iX

20、fXF6.3.1 放大倍数的一般表达式放大倍数的一般表达式ioXXA fiiXXX ofXXF 6.3.1 放大倍数的一般表达式放大倍数的一般表达式AoX+iX iXfXF1+AF称为反馈深度称为反馈深度AF1AAf fAAAF1 反映了反馈对放大电路影响的程度。反映了反馈对放大电路影响的程度。它可分为它可分为下列三种情况下列三种情况 相当于输入为零相当于输入为零时仍有输出，时仍有输出，时，时，当当1AF1)1( ，AAf 相当于负反馈；相当于负反馈；时，时，当当1AF1)2( ，AAf 相当于正反馈；相当于正反馈；时，时，当当0AF1)3( ， fA故称为故称为“自激状态自激状态”。6.3.

21、2 对负反馈放大电路放大倍数表达式的分析对负反馈放大电路放大倍数表达式的分析AoX+iX iXfXFAF1AAf 时，时，当当1AF1)1( ，AAf 相当于负反馈。相当于负反馈。时，时，当当1AF1)2( 称为引入深度负反馈。称为引入深度负反馈。，则则F1Af ，iofXXA)3(，ofXXFfofXXF1A fiXX 故深度负反馈的实质是在近似分析中忽略净输入量。故深度负反馈的实质是在近似分析中忽略净输入量。6.3.3 深度负反馈深度负反馈2022-6-56.4.1 电压串联负反馈情况下的计算电压串联负反馈情况下的计算 6.4.2 电压并联负反馈情况下的计算电压并联负反馈情况下的计算 6.

22、4 深度负反馈放大电路深度负反馈放大电路的分析方法的分析方法6.4.3 电流串联负反馈情况下的计算电流串联负反馈情况下的计算 6.4.4 电流并联负反馈情况下的计算电流并联负反馈情况下的计算 电压串联负反馈电压串联负反馈ofuuUUF 电压放大倍数电压放大倍数12RR1 211RRR uuuffuuF1AA 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。6.4.1 电压串联负反馈情况下的计算电压串联负反馈情况下的计算 因此因此经输入电流也为零经输入电流也为零 。 净净输入电压为零，输入电压为零，R4+- -+- -R2R3R1R5R6A2A1uOuI+- -uF65RR1 例题 求

23、图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。电压串联负反馈电压串联负反馈F1Auuf foUU 所以在深所以在深度负反馈情况下，度负反馈情况下，解解:因为是电压串联因为是电压串联负反馈，负反馈，可以认为可以认为R5、R6是串是串联连接的方式联连接的方式 。6.4.1 电压串联负反馈情况下的计算电压串联负反馈情况下的计算 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。6.4.1 电压串联负反馈情况下的计算电压串联负反馈情况下的计算 电压串联负反馈电压串联负反馈IoR2ufuo+VCCT3T1R3T2R1-VEER5Rsusu1R4+- - 反馈系数：反馈系数：ofuuUUF 电

24、压放大倍数：电压放大倍数：24uuiouufRR1F1UUA 422RRR 电压并联负反馈电压并联负反馈ofiuUIFfR1 闭环放大倍数：闭环放大倍数：fiuiouifRF1IUA 反馈系数：反馈系数：6.4.2 电压并联负反馈情况下的计算电压并联负反馈情况下的计算 由于信号源电压由于信号源电压 ，sisRIU 电压放大倍数电压放大倍数sfsousfRRUUA RfRsus例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。6.4.2 电压并联负反馈情况下的计算电压并联负反馈情况下的计算 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。C2Rc+ui-T+uo- RbC1+V

25、CCRLif电压并联负反馈电压并联负反馈ofiuUIFbR1 闭环放大倍数：闭环放大倍数：biuiouifRF1IUA 反馈系数：反馈系数：闭环放大倍数闭环放大倍数1uiioiufR1F1UIA 电流串联负反馈电流串联负反馈ofIUFui1R 反馈系数反馈系数输出电压输出电压LooRIU 电压放大倍数电压放大倍数1LioufRRUUA 6.4.3 电流串联负反馈情况下的计算电流串联负反馈情况下的计算 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。6.4.3 电流串联负反馈情况下的计算电流串联负反馈情况下的计算 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。电流串联负反馈

26、电流串联负反馈C2+ui-TRb2Rc+uo- Rb1C1+VCCReRL 反馈系数：反馈系数：ofuiIUF闭环放大倍数：闭环放大倍数：)R/R(R1IUUIUUALceooioiouu eooeRIIR eii11RFUIAuiouf电压放大倍数：电压放大倍数：6.4.3 电流串联负反馈情况下的计算电流串联负反馈情况下的计算 例题已知集成运放为理想运放，已知集成运放为理想运放，求解其电压放大倍数求解其电压放大倍数。usfA电流串联负反馈电流串联负反馈o3213RIRRRRI2 o321311RfiIRRRRRRIUU2 输出电压输出电压LooRIU 电压放大倍数电压放大倍数28RRRRRR

27、UUAL31321iouf R1=10k， R2=100k，R3=2k，RL=5k，电流并联负反馈电流并联负反馈iIRsus6.4.4 电流并联负反馈情况下的计算电流并联负反馈情况下的计算 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。闭环放大倍数闭环放大倍数)RR1(F1IIA21iiioiif ofiiIIF 212RRR 反馈系数反馈系数输出电压输出电压LooRIU 电压放大倍数电压放大倍数sL21sousfRR)RR1(UUA 信号源电压信号源电压sisRIU iFRL C2C1Rc1RfT2 Re2+uI-T1 Re1+uO- Rc2C3+VCC Rs+us-电流并联负反

28、馈电流并联负反馈iF 反馈系数：反馈系数：ofiiIIF 闭环放大倍数：闭环放大倍数：sL2ef2esLiisLioiouufRRRRRRRF1RRIIUUA f2e2eRRR e2fe2i iioifiRRRF1IIA 电压放大倍数：电压放大倍数：6.4.4 电流并联负反馈情况下的计算电流并联负反馈情况下的计算 例题 求图示电路的电压放大倍数。求图示电路的电压放大倍数。2022-6-56.5.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 6.5.2 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响6.5 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6.5.3 负反馈对输出电阻的影响负反馈

29、对输出电阻的影响6.5.4 负反馈对通频带的影响负反馈对通频带的影响6.5.5 减小非线性失真减小非线性失真在中频段在中频段AF1AAf 22f)AF1(Ad)AF1(AdAFAd)AF1(Ad 有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍，但以损失放大倍数为代价。倍，但以损失放大倍数为代价。求微分得求微分得AAd)AF1(1AAdff 则有则有6.5.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 1、一般情况下、一般情况下所以反馈放大倍数比较稳定。所以反馈放大倍数比较稳定。 这些元件的参数受环境温度影响这些元件的参数受环境温度影响较小，较小， 而反馈

30、网络一般又而反馈网络一般又由无源元件组成，由无源元件组成，FAFAA11f由于由于F只决定于反馈网络，只决定于反馈网络，6.5.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 2、深度负反馈情况下、深度负反馈情况下 负反馈对输入电阻的影响，决定于基本放大电路负反馈对输入电阻的影响，决定于基本放大电路与反馈网络在电路输入端的连接方式，即与串联或并与反馈网络在电路输入端的连接方式，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。(1) 串联负反馈使输入电阻串联负反馈使输入电阻增加增加(2) 并联负反馈使输入电阻并联负反馈使输入电阻减小减小6.5.2 负反馈对输入电

31、阻的影响负反馈对输入电阻的影响Rif=Ri(1+AF)倍倍Rif=Ri/(1+AF)倍倍 负反馈对输出电阻的影响，决定于基本放大电路负反馈对输出电阻的影响，决定于基本放大电路与反馈网络在电路输出端的连接方式，即与电压或电与反馈网络在电路输出端的连接方式，即与电压或电流反馈有关，而与串联或并联反馈无关。流反馈有关，而与串联或并联反馈无关。(1) 电压负反馈使输出电阻电压负反馈使输出电阻减小减小(2) 电流负反馈使输出电阻电流负反馈使输出电阻增大增大6.5.3 负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响Rof=Ro/(1+AF)倍倍Rof=Ro(1+AF)倍倍 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。带却加宽了。无反馈时的通频带无反馈时的通频带 f= f HfL f H fF = (1+AF) fH有反馈时的通频带有反馈时的通频带 负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即性，即增益与通频带之积（增益带宽积）为常数。增益与通频带之积（增益带宽积）为常数。6.5.4 负反馈对通