负反馈放大电路分析

1、第五章 负负反馈放放大电路路 第一节 学学习要求求第二节节 反馈馈的基本本概念与与分类第第三节 负反馈馈对放大大电路性性能的改改善第四四节 深深负反馈馈放大电电路的分分析方法法第一节 学学习要求求1判断-在掌掌握反馈馈的基本本概念和和类型的的基础上上， 判判断反馈馈组态及及其作用用。2 引入入-在在熟悉各各种反馈馈对放大大电路性性能影响响的基础础上，按按要求引引入适当当的负反反馈。33计算算-掌掌握深度度负反馈馈电路交交流性能能指标的的估算。学习重点： 根据据实际要要求，引引入适当当的负反反馈。学习难点： 反馈馈组态的的判别和和性能指指标的估估算。第二节反反馈的基基本概念念与分类类一、反馈的的

2、基本概概念1. 开环环放大器器或基本本放大器器 图7.1是一一个放大大器电路路，它具具有单向向性的特特点，信信号只有有从输入入到输出出一条通通路，不不存在其其它的通通路， 特别是是没有从从输出到到输入的的通路。这这种放大大器叫做做开环放放大器或或基本放放大器。2、闭闭环放大大器为了改改善基本本放大器器的性能能， 从从基本放放大器的的输出端端到输入入端引入入一条反反向的信信号通路路，构成成这条通通路的网网络叫做做反馈网网络，这这个反向向传输的的信号叫叫做反馈馈信号。由由基本放放大器和和反馈网网络构成成的放大大器叫做做闭环放放大器或或反馈放放大器。 所谓反馈，就是是通过一一定的电电路形式式（反馈馈

3、网络）， 把放大大电路输输出信号号的一部部分或全全部按一一定的方方式送回回到放大大电路的的输入端端， 并并影响放放大电路路的输入入信号。这这样，电电路输入入端的实实际信号号不仅有有信号源源直接提提供的信信号， 还有输输出端反反馈回输输入端的的反馈信信号。33、反馈馈放大器器一般模模型任何反反馈放大大器都可可以抽象象为一个个模型来来分析， 其基本本放大器器和反馈馈网络都都具有单单向性。图图7.22中各函函数之间间的关系系为：上式式中为基基本放大大电路的的输入信信号， 、分别为为反馈放放大电路路的输入入、输出出信号，为反馈网络的输出信号， 为基本放大电路的增益， 为反馈网络的传输系数，称为环路增益

4、。若用表示反馈放大电路的增益，则有上式中称为为放大电电路的反反馈深度度，它是是衡量反反馈程度度的一个个重要指指标。即引入反馈馈后，增增益减少少了，这这种反馈馈一般称称为负反反馈。即引引入反馈馈后，增增益增大大了，这这种反馈馈一般称称为正反反馈。正正反馈虽虽然可以以提高放放大电路路的增益益，但性性能不稳稳定，一一般很少少用。这就就是说，放放大电路路在没有有输入信信号时，也也有输出出信号，叫叫做放大大电路的的自激。4、反馈的的类型（11）正反反馈与负负反馈（22）内部部反馈与与外部反反馈（33）交流流反馈、直直流反馈馈和交直直流反馈馈（4）电电压反馈馈与电流流反馈（55）并联联反馈与与串联反反馈二

5、、四四种类型型的负反反馈组态态（1）电电压串联联负反馈馈（2）电电压并联联负反馈馈（3）电电流串联联负反馈馈（4）电电流并联联负反馈馈1. 电压压串联负负反馈（1） 反反馈极性性的判别别方法：电路如如图7.3所示示，基本本放大电电路就是是一只集集成运放放， 用用A表示示；反馈馈网络是是由R11和R2组成的的分压器器，用FF表示。 下面用用瞬时极极性法判判别电路路的反馈馈极性，方方法如下下：断开开反馈通通路，给给定原输输入信号号一个极极性；根据据该极性性，逐步步推断基基本放大大器中有有关信号号的相应应极性；确定反反馈信号号vF的极性性；根据据vI与vF的极性性，确定定净输入入信号vvID与vvI

6、、vF之间的的数值关关系：（2）电压压反馈与与电流反反馈的判判别方法法：先区区分基本本放大器器A和反反馈网络络F；判判别F的的输入端端与A的的输出端端的连接接方式：并联的的称为电电压反馈馈 ；串串联的称称为电流流反馈。（3）并联反馈与串联反馈的判别方法： 先区分基本放大器A和反馈网络F； 判别F的输出端与A的输入端的连接方式： 并联的称为并联反馈；串联的称为串联反馈。（4）电压串联负反馈的特点： 反馈电压与输出电压成比例 稳定输出电压，降低输出电阻 Vid=Vi-Vf要求RS小，反馈效果明显 AVF指的是输出电压与输入电压之比例题1：试试分析图图7.44所示电电路存在在的反馈馈，并判判断其反反

7、馈组态态。解：（1）采采用瞬时时极性法法判断反反馈极性性。可得得经反馈馈后的减减少，故故为负反反馈。（2）反反馈网络络F是由由R4、R5构成的的，其输输入端与与RL并联， 所以为为电压反反馈；（33）反馈馈网络FF的输出出电压VVF与输入入电压VVi串联， 故为串串联反馈馈 。因因此，该该电路属属于电压压串联负负反馈放放大电路路。2. 电流流并联负负反馈电电路如图图7.55所示 （1）用用瞬时极极性法判判别反馈馈极性：（2）判判别是电电压反馈馈还是电电流反馈馈：因为FF的输入入端与AA的输出出端串联联，所以以为电流流反馈。（3） 判别是并联反馈还是串联反馈：因为F的输出端与A的输入端并联，所以

8、为并联反馈。所以该电路反馈形式为电流并联负反馈。（4）电流并联负反馈特点： 反馈电流与输出电流成比例。 输出电流趋向于维持恒定。 因为为，所以以要求RRS大，反反馈效果果明显 AIFF指的是是输出电电流与输输入电流流之比。即即：例题2：由由硅三极极管T11、T2组成的的反馈电电路如图图7.66所示，试试分析电电路结构构和其中中存在的的反馈，并并判断其其反馈组组态。 解（11）电路路结构分分析该电电路为22级直接接耦合的的共射极极放大电电路，它它们之间间通过RRf实现级级间反馈馈。输入入信号为为电流源源IS， 内内阻RSS的值很很高而被被忽略；输出量量为电流流IO，因此此它是电电流放大大器。解解

9、（2）直流反馈分析如果是直流负反馈， 那么其目的就是稳定电路的静态工作点。可以用瞬时极性法判别之。解（3）交流反馈组态判别用瞬时极性法判别反馈极性可知， 由反馈网络Rf引入的反馈是负反馈。 电压或电流反馈：电流反馈串联或并联反馈：并联反馈3、电压并并联负反反馈 电电路如图图7.77所示，该该电路的的反馈极极性和反反馈组态态的判断断与上述述方法一一样，下下面只介介绍该类类型电路路的特点点： 输输出电压压趋向于于维持恒恒定 因因为，所所以要求求RS大，反反馈效果果明显 ARFF指的是是输出电电压与输入电电流之比比，即：其中4、电流串串联负反反馈 电电路如图图7.88所示，该该电路的的反馈极极性和反

10、反馈组态态的判断断与上述述方法一一样，下下面只介介绍该类类型电路路的特点点： 输输出电流流趋向于于维持恒恒定。 因为，所所以要求求RS小，反反馈效果果明显 AGFF指的是是输出电电流与输输入电压压之比，即即：小结：反馈馈放大电电路中的的电压、电电流信号号及AFF和F和和含义，（见见教材PP2900表7.3.11）例题题（P3319 7.22.2）推推导图77.9所所示电路路框图闭闭环增益益的表达达式。返回第三节负负反馈对对放大电电路性能能的改善善一、提高增增益的稳稳定性稳定定性是放放大电路路的重要要指标之之一。在在输入一一定的情情况下，放放大电路路由于各各种因素素的变化化，输出出电压或或电流会

11、会随之变变化，因因而引起起增益的的改变。引引入负反反馈，可可以稳定定输出电电压或电电流，进进而使增增益稳定定 。上式表明：引入深深负反馈馈的情况况下，负负反馈放放大器的的增益只只与反馈馈系数FF有关，因因此有很很高的稳稳定性。 由于增增益的稳稳定性是是用其绝绝对值的的相对变变化来表表示的，因因此上式式可以表表示为：上式表明：引入负负反馈以以后，增增益的稳稳定度提提高了11+AFF倍二、扩扩展通频频带从本质质上说，频频带限制制是由于于放大电电路对不不同频率率的信号号呈现出出不同的的放大倍倍数而造造成的。负负反馈具具有稳定定闭环增增益的作作用，因因而对于于频率增增大（或或减小）引引起的放放大倍数数

12、下降，同同样具有有稳定作作用。也也就是说说，它能能减小频频率变化化对闭环环增益的的影响，从从而展宽宽闭环增增益的频频率。可以以证明：引入负负反馈后后，放大大器的通通频带扩扩展了11+AFF倍-见教材材P2993注意：对于电电压串联联负反馈馈情况， 展宽的的是电压压增益的的频带(1+ AF倍倍)。对对于其它它三种类类型能否否展宽电电压增益益的频带带与其它它条件有有关。三三、对输输入、输输出电阻阻的影响响（1）串串联负反反馈使输输入电阻阻增加 由于于基本放放大电路路与反馈馈电路在在输入回回路串联联，如图图7.110所示示。因为为削弱了了的作用用，导致致在同样样的下，比无无反馈时时小，因因此，串串联

13、负反反馈具有有提高输输入电阻阻的作用用。上式表明：串联负负反馈使使输入电电阻增大大倍。（22）并联联负反馈馈使输入入电阻减减少 由于基基本放大大电路与与反馈电电路在输输入回路路中并联联， 如如图 77.111所示，由由于，在在相同的的Vi作用下下，因IIf的存在在而使IIi增加，因因此，并并联负反反馈使输输入电阻阻Riff=Vi/Ii减小。所所以，并并联负反反馈使输输入电阻阻减小倍倍。（33）电压压负反馈馈使输出出电阻减减小由于电电压负反反馈具有有稳定输输出V00的作用用，即RRL改变时时，维持持V0基本不不变，相相当于内内阻很小小的电流流源。电压负负反馈的的引入，使使R0比无反反馈时小小。可

14、以以证明：Roff= RRo /(1+AAoF)其中AAo：RL短路的的开环放放大倍数数。（44）电流流负反馈馈使输出出电阻增增大由于电电流负反反馈具有有稳定输输出I00的作用用，即RRL改变时时，维持持I0基本不不变，相相当于内内阻很大大的电流流源。电流负负反馈的的引入，使使R0比无反反馈时大大。可以以证明：Roff=(11+AooF)RRo其其中Aoo：RL开路的的开环放放大倍数数。四、减少非非线性失失真 由于于放大器器均存在在非线性性传输特特性如图图7.112所示示，特别别是输入入信号幅幅度较大大的情况况下 ， 放大器器可能工工作到它它的传输输特性的的非线性性部分，使使输出波波形产生生非

15、线性性失真。引引入负反反馈后，可可以使这这种失真真减少。在深度负反馈的情况下：上式表表明：负负反馈放放大器的的增益与与基本放放大器的的增益无无关，所所以电压压放大器器的闭环环传输特特性可以以近似用用一条直直线表示示，如图图7.112中的的曲线22。与曲曲线1相相比，在在同样输输出电压压幅度的的情况下下，斜率率（即增增益）下下降了，但但增益随随输入信信号的大大小而改改变的程程度却大大为减小小，着说说明输出出与输入入之间几几乎呈线线性关系系，即减减少了非非线性失失真。注注意：负负反馈减减少非线线性失真真是指反反馈环内内的失真真。P295 表7.3.22负反馈馈对放大大电路性性能的影影响返回第四节深

16、深负反馈馈放大电电路的分分析方法法一、深负反反馈条件件下的近近似估算算这就是说，只只要求出出F，AAF的值也也就确定定。例11（P2296例例7.44.1）电路如图7.13所示，试近似计算放大电路的电压增益， 定性分析放大电路的输入输出电阻。在深负负反馈条条件下，放放大电路路的增益益为：根据电电压反馈馈的特点点，反馈馈放大器器的输出出电阻RRif远比比运算放放大器本本身的输输出电阻阻ro要小。二、虚虚短、虚虚断概念念的运用用现在让我们们利用虚虚短、虚虚断的概概念重新新解例11例2 电路路如图77.144所示，它它是三极极管射极极偏置电电路，其其交流通通路见图图7.115，试试近似电电路的电电压

17、增益益。将上式式与第三三章的计计算结果果 作一一比较可可知，当当电路处处于深度度负反馈馈，例如如在值值甚大时时， 可可以简化化为其物物理意义义是明显显的。根据据电流串串联负反反馈的特特点，图图7.114（图图7.115）所所示电路路的输人人电阻提提高很多多； 而而由于电电流反馈馈的作用用， BBJT的的恒流特特性得到到改善，故故其输出出电阻大大为增加加，但它它作为电电压放大大电路使使用时，其其实际的的输出电电阻RoofRRc。电电流串联联负反馈馈电路一一般用作作电压-电流变变换器。 因其输输入电阻阻高的特特点，有有时亦可可作为多多级放大大电路的的输入级级使用。例3 电路如图7.16所示，请判断电路中存在的反馈组态，并导出电压增益表达式。设运放是理想的。解（1）用用