反馈放大电路

1、7 反馈放大电路反馈的基本概念与分类7.4 负反馈对放大电路的分析方法负反馈对放大电路性能的改善7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的方框图与增益的一般表达式 教学要求： 本单元内容是整个课程的重点之一，也 是难点，要求从反馈的概念和分类入手，熟 练掌握负反馈的四种组态及特点作用，并能 基于反馈放大电路的方块图和基本方程，对 其基本性能进行分析和计算，尤其对深度负 反馈电流进行估算。对负反馈电路的稳定性 条件和稳定性分析也应正确理解和掌握。反馈 将电路的输出量(电压或电流)的部分或全 部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回 路并影响输入量(电压或电流)和输出量的过程。反馈的基本

2、概念与分类1. 信号的两种流向正向传输：输入 输出反向传输：输出 输入 开环 闭环输入 输出 放大电路 反馈网络 一、反馈的基本概念直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。 在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。 正反馈：反馈增强净输入信号， 使放大倍数提高。引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能引入直流 负反馈的目的：稳定静态工作点2. 反馈的分类反馈放大电路的三个环节：基本放大电路比较环节反馈电路输

3、出信号输入信号反馈信号反馈系数净输入信号放大倍数反馈电路F基本放大电路A+3 反馈放大电路的组成（1）反馈的组成和基本关系式反馈放大电路的方框图净输入信号若三者同相，则 Xd = Xi Xf可见 Xd Xi ，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用（负反馈）。反馈电路F基本放大电路A+例输入回路输出回路判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？RE 介于输入输出回路，有反馈。反馈使 uid 减小，为负反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。二、 负反馈放大电路的基本类型1.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。 电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。 电压

4、负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。2.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。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。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。负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈负反馈的类型稳定静态工作点3. 负反馈类型的判别步骤c) 判别是否负反馈？b) 判别是交流反馈还是直流反馈？d

5、) 是负反馈！判断是何种类型的负反馈？a) 判断反馈元件（一般是电阻、电容）。 (1) 连接在输入与输出之间的元件。 (2) 为输入回路与输出回路所共有的元件。1、电压反馈和电流反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。判别法：使 uo = 0 (RL 短路)， 若反馈消失则为电压反馈。电流反馈 反馈信号取自输出电流。判别法：使 io = 0(RL 开路)， 若反馈消失则为电流反馈。AFRLuo电压反馈电流反馈iouoFARLio2、串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。uid = ui uf特点：信号源内阻越小， 反馈效果越明显。并联反馈：反馈信

6、号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。iid = ii if特点：信号源内阻越大， 反馈效果越明显。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus3、四种基本反馈类型AFuiuidufusRSRLuoAFuiuidufusRSiouoRLio电压串联负反馈电流串联负反馈FAiiifisiidRSRLuoFAiiifisiidRSiouoRLio电压并联负反馈电流并联负反馈 5. 利用瞬时极性法判断负反馈+ (1)设接“地”参考点的电位为零，在某点对“地”电压（即电位）的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；在负半周则为负。 (2)设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射

7、极(接有发射极电阻而无旁路电容时)瞬时极性与基极相同的原则，标出相关各点的瞬时极性。 (2)设同相输入端瞬时极性为正，根据输出端瞬时极性与同相输入端相同、与反向输入端相反的原则，标出相关各点的瞬时极性。+-+uf+uduoRFuiR2R1+RL设输入电压 ui 为正，差值电压 ud =ui uf各电压的实际方向如图uf 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈反馈电压取自输出电压电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈 特点：输入电阻高、输出电阻低例 电压串联负反馈例uouiR2RL+ioR+uf+ud设输入电压 ui 为正，差值电压 ud =ui uf各电压的实际方向如图u

8、f 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈反馈电压取自输出电流 电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈uf =Rio 特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路电流串联负反馈i1if iduoRFuiR2R1+RL设输入电压 ui 为正，差值电流 id = i1 if各电流的实际方向如图if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈反馈电流取自输出电压电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较并联反馈 特点：输入电阻低、输出电阻低例电压并联负反馈RFR1uiR2RL+ioRi1ifid设输入电压 ui 为正，差值电流 id =

9、i1 if各电流的实际方向如图if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈反馈电流取自输出电流电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈例电流并联负反馈RFR1uiR2RL+ioRi1ifid设输入电压 ui 为正，差值电流 id = i1 if各电流的实际方向如图if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈反馈电流取自输出电流电流反馈特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 反相输入恒流源电路例电流并联负反馈运算放大器电路反馈类型的判别方法： 1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈； 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输

10、入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈； 3. 对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈； 4. 对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈。反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。规 律：例：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。uf+uo1uiR+uo+RLA1A2解： 因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈； 因输入信号和反馈信号

11、分别加在反相输入端和同相输入端上，所以是串联反馈； 因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是负反馈。 串联电压负反馈 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；例：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。解： 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈； 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以是并联反馈; 因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，所以是负反馈。并联电流负反馈uo1uiR+uo+RLA1A2i1ifid例：判断图示电路中的负反馈类型。RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈；RE1对本级引入串联电流

12、负反馈。RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo解:例：判断图示电路中的负反馈类型。解:RE1、RF引入越级串联电压负反馈。+ T2集电极的 反馈到T1的发射极，提高了E1的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈； 反馈从T2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到T1的发射极，是串联反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo例：如果RF不接在T2 的集电极，而是接C2与RL 之间，两者有何不同 ？解: 因电容C2的隔直流作

13、用，这时RE1、RF仅 引入交流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo例：如果RF的另一端不接在T1 的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈 ？解: T2集电极的 反馈到T1的基极，提高了B1的交流电位，使Ube1增大，故为正反馈； 这时RE1、RF引入越级正反馈。+RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuoRF2(R1、R2): 直流反馈（稳定静态工作点）RF 、CF : 交流电压并联负反馈+UCC(a)RE1+R1RF1RF2C2RC2RC1CE2RE2

14、R2+C+RF1、RE1: 交直流电压串联负反馈+UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CF(b)例：RFRE2: 直流反馈20F+470k6003.9k+20F470k3.9k50F2k47050F100F47030k3DG63DG6(c)+6V+(d)+50k2k2k8k3k3k50F50F50F+20V+电流并联负反馈正反馈两个2k电阻构成交直流反馈两个470k一、反馈放大电路的框图 A+比较环节基本放大电路F反馈网络A是基本放大电路的开环放大倍数F是反馈量与输出量之比，叫“反馈系数”，反馈放大电路的框图表示法因此 表示从输入端的净输入量 经正向通道A和反向通道F,沿反馈形成的闭

15、合环路绕行一周后，作为反馈量出现在输入端的信号传输系数，通常叫做“环路增益”。A+比较环节基本放大电路F反馈网络 输出量与输入量之比叫做反馈放大电路的“闭环增益”，即它和开环增益A有着本质的区别。 所以可得： 这就是反馈放大电路中闭环增益与开环增益的一般表达式。A+比较环节基本放大电路F反馈网络二、闭环增益的一般表达式三、反馈深度由式 可得：量 是开环增益与闭环增益幅值之比，它自然反映了反馈对放大电路的影响程度。我们把 叫做“反馈深度”。1）如果 ，则 。这就是负反馈的情况，因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用，使闭环增益下降。因为 可见负反馈的作用是使真正加到放大电路输入端的净输入量减小到

16、无反馈时的 ，从而使闭环增益下降。2）如果 ，则 。这是正反馈的情况，表明反馈的引入加强了输入量的作用，使闭环增益加大。3）当 时，闭环增益 。这意味着即使没有输入量也仍然有输出量。这种工作状态叫做放大电路的“自激”。在自激时，放大电路已失去正常的放大功能，因而一般是必须加以消除的。但是，有时又要对自激状态加以利用。4）当 时，就变为 ，说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数。因为反馈网络通常由无源元件组成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不受除输入量以外的干扰因素的影响。因为 ， ，所以叫做“深度反馈”。一、提高增益的稳定性Af 的相对变化量A

17、 的相对变化量放大倍数稳定性提高负反馈对放大电路 性能的改善例 A = 103 ，负反馈使放大倍数稳定性提高 100 倍，求 F、Af 、A 变化 10% 时的 Af ，以及 dAf /Af 。解： 1) 1 + AF = 100，则 F = (100 1) / A2)= 103 / 100 = 103)此时的 Af =负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。二、 减少失真和扩展通频带1、减少非线性失真uf加入负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大小略大略小略小略大uiA接近正弦波改善了波形失真2、扩展通频带 BW无反馈时： BW = fH fL fH引入反馈后，fA(f)OA

18、mAmfLfHBWAf(f)AmfAmffLffHfBWf可证明：fHf = (1 + AF) fHfLf = fL / (1 + AF)= (1 + AF) fH fHf = (1 + AF) BW BWf = fHf fLf例：中频放大倍数 |A0| =10，反馈系数 |F在原上限、下限频率处 说明加入负反馈后，原上限、下限频率仍在通频带内，即通频带加宽了。三、改变放大电路的输入和输出电阻1、对输入电阻的影响（1）. 串联负反馈使输入电阻增大Rif深度负反馈：ii A FuiuidufRiAFuid（2）. 并联负反馈使输入电阻减小Rif深度负反馈：ifiidii A FuiRiAFiid2、对输出