模电-6负反馈第六章放大电路中反馈

第六章放大电路中的反馈(Feedback)负反馈的基本概念反馈组态与表达式负反馈对放大电路性能的影响负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的自激振荡16.1反馈的基本概念1反馈概念的建立Rb1+VccRcC1C2Rb2CeReRLuiuoBCE静态工作点稳定电路TICQ ,IEQUEQ=IEQReUBEQ=UBQ-UEQIBQ

ICQ

,

IEQ从而抑制Q点的变化保持Q点基本稳定。UBQ固定负反馈2+VccRcRb1C1C2Rb2CeReRLuiuoBCE静态工作点稳定电路电流负反馈反馈---将放大电路的输出量（输出电压或输出电流）或输出量的一部分通过一定的方式，反送到放大电路的输入回路中去。U

=UBEQ

BQ-IEQRe36.1.2

反馈分类及判别反馈的分类一、根据极性不同，分为正反馈和负反馈正反馈——引入的反馈信号增强了外加输入信号的作用，从而使放大电路的放大倍数提高。负反馈——引入的反馈信号削弱了外加输入信4号的作用，从而使放大电路的放大倍数降低。+-e

+b判断方法：瞬时极性法先假定输入信号为某一个瞬时极性，然后逐级

推出电路其它有关各点瞬间信号的变化情况，最后判断反馈到输入端信号的瞬时极性是增强还是削弱了原来的输入信号。c+++-+A56RbRe-+Ui+++Vcc+Uo-+

C1VT+

C2负反馈uBE=uB-uE--+

R1uIuOR2R3+uF-+-ui′=|u--u+|=|uI-uF|正反馈7+R2uIuOR4+uF-+R1+R3+-ui′=|u--u+|=|uI-uF|负反馈8二、根据反馈信号的交、直流性质，分为直流反馈和交流反馈RF9直流反馈Re1

Re2Rc1Rc2+VccC1+VT1+C2VT2+CeRs+us-10交流反馈Re1RFRc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uoRe2

-+uI-+uB-E

+uF-三、根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，分为电压反馈和电流反馈电压反馈——如果反馈信号取自输出电压，称为电压反馈电流反馈——如果反馈信号取自输出电流，称为电流反馈判断方法——假设将输出端短路（即令输出电压等于零），如果反馈信号不复存在为电压反馈；否则为电流反馈。电流反馈的作用——使输出电流保持稳定，提高了输出电阻电压反馈的作用——使输出电压保持稳定，降低了电路的输出电阻Re1RFRc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uoRe2

-+uI-+uB-E

+uF-电压反馈12RFRe1

Re2Rc1Rc2+VccC1+VT1+C2VT2+CeRs+us-电流反馈13四、根据反馈信号在放大电路输入回路中求和形式不同，分为串联反馈和并联反馈串联反馈——如果反馈信号在输入回路中以电压形式求和（即反馈信号与输入信号串联），称为串联反馈并联反馈——如果反馈信号在输入回路中以电流形式求和（即反馈信号与输入信号并联），称为并联反馈14Re115uBE=uB-uE串联反馈RFRc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uoRe2

-+uI-+uB-E

+uF-16并联反馈Re1

Re2Rc1Rc2+VccC1+VT1RF+C2VT2+CeRs+us-i1iBiFiB

i1

iF6.2.1负反馈的四种组态一、电压串联负反馈+A-R2-+RFUiUf-

R1

U-i

'+U

'

U

Ui

i

f+Uo++

+---

+-

fU++UoUi

'+UiAuu放大网络Fuu反馈网络17二、电压并联负反馈A+R2-+UiRFUoiI

'

-iIfI--++UoAuiFiuIfUi

R1iIiI

'I'

I

Ii

i

f-+

R118三、电流串联负反馈-++U

oUiAiuFui+-

U-i

'+U-

fRLI

o--RFUi+-

iU

'+A+-+UffU

I

Ro

FU

'

U

Ui

i

f++++RLUo19I

O-四、电流并联负反馈Uo--++UoUiAiuFuiIfRLoIA+R2RL-+R3UiiI

'

-+fIiIIORFI'

I

Ii

i

f-+

R1-

-IiiI'2021四种负反馈组态的

A

、F

的比较输出信号反馈信号放大网络的放大倍数A

反馈系数

FoUUfUUfIooo

IffII电压串联式电压并联式电流串联式电流并联式uuU

'iUoAiuiI

'A

UoiuA

Ioii

iI

'IoAoUFuuUfoIfFiu

UoUfFui

IIoIiiF

f(S)()电压放大倍数电流放大倍数转移电阻i转移电导U

'(S)()由单管构成的共发射极放大电路的反馈的判断原则：1

基极和发射极同相，基极和集电极反相。2信号由基极输入时，若反馈电阻接在基极，为并联反馈；若反馈电阻接在发射极，为串联反馈。3若反馈取自输出电压，为电压反馈。若反馈取自输出电流，为电流反馈。22RbRe+Ui-+++Vcc+Uo-+

C1VT+

C2电压串联负反馈23VT1RC1RF+Us+

C2+Vcc+-UoRsRe2RC2VT2C1++---电流并联负反馈24VTRFRe+Ui-C1C2+Vcc+-UoC+R++-电压并联负反馈25VTRRe1+UiC2C1++-RFRe2+1RC1

RC2+VccRC3+b--电流串联负反馈2+VT3

Uo+VT+26例：F点分别接在H、J、K点时，各形成何种反馈？R1Re1C+Ui-1C3+Vcc+Uo-RF+RC1RC2VT2R2C2R3FHVT1JKR4

Re2Ce27R1Re1UiC+C3+Vcc+Uo-RFVT1RC1RC2VT2R2C2R3R4

Re2FCe+

H-+28-电压并联正反馈+-+R1Re1+-iUC1C3+Vcc+Uo-RF1RC1RC2VT2R2C2R3RFJ4

Re2CeVT+电压串联负反馈2930R1Re1+-UiC1C3+Vcc+Uo-RFVT1RC1RC2VT2R2C2R3FR4

Re2Ce-K+电压并联负反馈由共基极放大电路的反馈的判断原则：信号由一个三极管的发射极输入，输出信号取自同一个三极管的集电极时，输入、输出同相；+---31由共集电极放大电路的反馈的判断原则：信号由一个三极管的基极输入，输出信号取自同一个三极管的发射电极时，输入、输出同相；++32由差分对管构成的放大电路的反馈的判断原则：1信号由一个三极管的基极输入，输出信号取自同一个三极管的集电极时，输入、输出反相；

若输出信号取自另一个三极管的集电极时，输入、输出同相。2信号由一个三极管的基极输入，反馈信号接到另一个三极管的基极时，为串联反馈。3信号由一个三极管的基极输入，反馈信号接到同一个三极管的基极时，为并联反馈。33-+Vcc-+UoVT1RC1VT2RC2Re3Ui+

+-IRC3RF++Rb-Vcc电压串联负反馈34+Vcc-+UoVT1RC1VT2RC2RbRe3Ui-IRC3+

+RF-+-Vcc电压并联正反馈35由集成运放构成的放大电路的反馈的判断原则：1若输入信号由同相输入端输入，输出和输入信号同相。若输入信号由反相输入端输入，输出和输入信号反相。2若反馈电阻和输入信号接在同一输入端，为并联反馈；反之，为串联反馈。3若反馈取自输出电压，为电压反馈。若反馈取自输出电流，为电流反馈。36+

R2uIuO-+R1R4电压串联负反馈+R3+37+-R1UiUoAR2+RFIiI

'RF-+VccRc+电压并联负反馈38-R2RF2A+UoR1+UiIRF1iI

'电压串联正反馈RF1-电压并联负反馈-39+---RFUi+A1UoR1+-A2电压并联负反馈40+UiUoAR1+IRF1iI

'-

-RF+Vcc电压并联负反馈-Vcc-416.2.2

反馈的一般表达式反馈放大电路的方框图AFiX

+iX

'X-

fXoAf闭环放大器44开环放大器A

开环放大倍数F

反馈系数iX

'A

XooXXF

f

X

'

X

Xi

i

f

X

AX

'

A(X

X

)

A(X

FX

)o

i

i

f

i

oAFXi

+iX

'X-fXo(1

AF)Xo

AXifX

FXooX

A(Xi

o

FX

)45AFfA

闭环放大倍数回路增益1

AF

反馈深度ifXA1

AFA

XoAFXi

+iX

'X-fXo461

AF

反馈深度（1）|1

AF

|

1f|

A

||

A

|则负反馈|1

AF

|

1反馈ifXA1

AFA

Xo47（2）|1

AF

|

1深度负反馈fF

1A1

AFA

1

AF（3）

0即

AF

1A

f自激振荡1

AF

反馈深度i48fXA1

AFA

Xo1

提高放大倍数的稳定性6.3.1

负反馈对放大电路性能的影响fA

A1

AF：中频段fA

A1

AFdAf

1

AF

1

dA

1

AF

(1

AF)2

(1

AF)2或fdA(1

AF)2dA

dAf

1

dAAf

1

AF

A引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了(1+AF)倍2

减小非线性失真和抑制干扰小ωtXoXi大ωtA(a)

无反馈Xi'小大小大XOXiAF(b)

有负反馈大小负反馈使放大电路的输出波形中的非线性减小为无反馈时的1/（1+AF

）倍。负反馈使放大电路的噪声被抑制为为无反馈时的1/（1+

AF

）倍。51HfHHHfFfAmAmAHA1

jf1

1

j

f1

A

F3

扩展通频带Hmf

m

1

A

F

j

fAHmf(1

A

F)f1

jAmm1

A

FfH1

j

fAmA

H无负反馈时52HfA1

jAm1

AmFf(1

AmF)fHmmfAmA1

A

FfHf

(1

AmF)fHm引入负反馈后，上限频率提高了(1

A

F)

倍有反馈时的中频电压放大倍数有反馈时的上限频率53mLffL(1

A

F)f

m引入负反馈后，下限频率降低了(1

A

F)倍AmffmBW

A

BW增益带宽积基本不变fH>>fLm引入负反馈后，通频带展宽了(1

A

F)倍mBWf=

fHf-fLf

fHf

=

(1

A

F)BWBW=

fH-fL

fH4

改变输入电阻和输出电阻一、负反馈对输入电阻的影响AFfX-

i

+XiX

'XoiiI

'R

U

i

'无负反馈时引入负反馈时i54ifRI

UiRifRi1．串联负反馈可提高放大电路的输入电阻AFiRfRi+55-Uf+U-i+U-

i

'Uo+-IiI

oRi56iiIR

Ui

'无负反馈时引入串联负反馈时i

iRifIIU

'Ui

fUiiU

AFU

'f得

(1

AF)RiiifRI

U

'AFU

'

i

i

AFRifRi-+-Uf+Ui+U-

i

'+U-

oIiI

oRi引入串联负反馈，放大电路的输入电馈+

）倍。AF时的（1

阻为无反572．并联负反馈可减小放大电路的输入电阻AFRifRi++UifIIioRiiII'

+Us-

-RsiUi

I

i

'

I

i

'U

'Ri

无负反馈时引入串联负反馈时iII

'Ii

fRif

U

Ui

i

i

AFI

'✰If

R

i(1

AF)得

Ri

ii

fUI

'AFI

'

i

引入并联负反馈，放大电路的输入电阻为无反馈时的1/（1+

AF

）倍。-iU'二、负反馈对放大电路输出电阻的影响-58UoUo

'-+R+oRLoo输出电阻R

越小，则输出电压

U

越稳定。（1）电压负反馈可减小放大电路的输出电阻iX

0o+U-AIoiRL

59IoRo

Uo

X

0加压求流法iX

0o+U-

oIFA

Ro+-o

iA

X

'

Xi

'

Xi

Xf

XffX

FUoU

I

Ro

o

o

A

X

'o

iI

R

A

FUo

o

o

oRooofIRo1

A

F

Uo引入电压负反馈，放大电路的输出电阻为无反馈时的1/（1+

）倍。AoF60(2)电流负反馈可提高放大电路的输出电阻I

ooI

'RoRLo61输出电阻Ro越大，则输出电流

I

越稳定。iX

0+Uo-AIoFRoo

iA

X

'Roo

A

X

'o

iI

U

oo

UORoooofRI

(1

A

F)R

oUiX

'

X

Xfi

Xf

FIO

A

FIo

o引入电流负反馈，放大电路的输出电阻为无反馈时的（1+A

o

F

）倍。（1）放大电路若引入串联负反馈，则可以提高放大电路的输入电阻，若引入并联负反馈则使输入电阻降低。其提高或降低的程度取决于反馈深度（1＋AF）。63放大电路引入负反馈后对动态性能的改善及影响（2）放大电路若引入电压负反馈，则可减小放大电路的输出电阻，若引入电流负反馈则使输出电阻增加，其减小或增加的程度取决于反馈深度（1＋AF）。64放大电路引入负反馈后对动态性能的改善及影响1

利用关系式大倍数[电压串联负反馈f]

FA

1估算闭环电压放6.4.负反馈放大电路的分析计算若

|

1

AF|

1

则f65FA

1计算闭环电压放大倍数66-R2R1-Ui+AUo+-R3-Uf++32ouuR3R

RU

UfF3uuiuufR1

1

R2U

FUoA电压串联负反馈+++67Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2Rb-+uI-OU-Uf+-+

+++电压串联负反馈Fe1ouuRe1R

RU

UfFe1uuiuufR1

1

RFU

FUoA2

利用关系式

X

X估算闭环电压放大倍数f

i68适用范围：电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈深度负反馈FA

1fiXofX由闭环放大倍数的定义可知：AXoXF

f

由反馈系数的定义可知：X

X69o

oiX

Xf则可知X

Xf

i

Xf由于

X

'

Xi

i

iiXf

X故

X

'

0AFiX

+iX

'X-

fXoAf串联负反馈:fU

Ui并联负反馈:f70I

Ii+-R2-例：运放为理想运放，电路满足深度负反馈条件。估算闭环电压放大倍数。RF+UoIifIA+

R1--电压并联负反馈FfRI

UO虚断虚短（虚地）

+UiU

i

R1Ii

f71I

Ii+-R2R1-+UiIiRF+UoIfA-f

Ii而

I则

UOUiRF

R1

72RFR1UOUi则uufA73IiIf+-R2-RF+UiIOUoA+(b)RLR3-+

R1-电流并联负反馈-+-UffI

IiR1UIi

i

OfR3IR3

RFI

R3

UOR3

RF

RL

f

Ii而

IR3O

U

UiLR3

RF

R

R1则1

3iuufR

R

(R3

RF

)RLU

UOA则+-R2R1-+RF74UiA(b)RLR3+Uo+-Uf--RLR1-+Ui+A+UoRFfU+

--(c)+电流串联负反馈fU

UiOIfU

I

RO

FUO

I

RO

L++则U

I

Ri

O

FF75iuufRRLU

UO则

A76e1Re2Rc1Rc2+VccVT12Rb++uI--Uf+-+电流串联负反馈fe1

e1U

I

R

I

Ro

c3

c3

e3

c3VT

+VT3RFRe3

-Rc3++fU

Uiie1Fe1e3e3

RRe3R

UR

RU

I

R

Ie1

e3iuufR

R

RF

)

Rc3

(Re1

Re3U

UOAI

c3e3

UOIR

e1I77Re1RRc1Rc2+VccVT1VT2RF+US-+-RSU+O-e2

-电流并联负反馈If

IiIfIiIe2c2ISRUIi

S

e2e2

FfRII

e2

R

RfI

Ii而则e2RSRe2

I

USRe2

RFC1Re1Re2Rc1Rc2+VccVT1VT2RF+US-RS+UO-IfIiIe2Ic2C1Se2e2

FRRI

e2

USR

RUO

R

Ic2

c2e2e2FSU

Re2RS

IR

Re2e2FuusfI

R

Ic2

c2Re2RSUSAR

RUOe2

FRc2Re2RSR

R79+Vcc-Uo+-RC1RC2R1Re3i+U--VEEIRC3+VT1

VT2R

+1fRFIIi电压并联负反馈fI

Ii1RiI

UiFfRI

U

O

fI

Ii而1FR

R

Ui则

UO80UOUi

RF

R1+VccUo+-RC1VT1

VT2RC2R1Re3+Ui--VEEIRC3R1fRFIIi1Riuuf

RFUUOA6.5.1产生自激振荡的原因一、自激振荡的幅度条件和相位条件幅度条件argA

F

(2n

1)π

(n=0,1,2,…）

相位条件|

AF

|

1A1

AFfA

产生自激振荡的条件：1

AF

0即AF

16.5

负反馈放大电路的自激振荡-

AFXfiX

+iX

'Xo二、自激振荡的判断方法-180

°20lg

|

AF

|产生自激f0f0AF

AF=180°20lg

|

AF

|

020lg

|

AF

|不产生自激-180

°AFfc

f0fc

f0AF=180°20lg

|

AF

|

0三、负反馈放大电路的稳定1