电压串联负反馈-课件

模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系主讲：黄友锐第十一讲模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系主讲：黄友锐第十一讲109放大电路中的反馈9.1反馈的概念9.2反馈的基本方程9.3四种负反馈类型的分析9.4负反馈对放大电路性能的影响09放大电路中的反馈9.1反馈的概念29.1.1反馈的定义9.1.2负反馈和正反馈9.1.3电压反馈和电流反馈9.1.4串联反馈和并联反馈9.1.5交流反馈和直流反馈9.1反馈的概念9.1.1反馈的定义9.1反馈的概念3

9.1.1反馈的定义

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。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用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图09.01。9.1.1反馈的定义在放大电路中信号4图09.01反馈概念方框图

图中：

是输入信号，是反馈信号，称为净输入信号。所以有图09.01反馈概念方框图图中：所以有5

9.1.2负反馈和正反馈负反馈——加入反馈后，净输入信号|Xi'|<|Xi|，输出幅度下降，等效增益减小。正反馈——加入反馈后，净输入信号|Xi'|>|Xi|，

输出幅度增加，等效增益提高。

正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法

在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地为某一极性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。9.1.2负反馈和正反馈负反馈——加入反馈后，净输入信号|6将输出电压‘短路’，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。9.1.3电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；电压反馈与电流反馈的判断：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。将输出电压‘短路’，若反馈信号为零，则为电压7电压与电流反馈的简易判断方法一般来说：反馈元件直接接在输出端为电压反馈。反馈元件只要没有直接接到输出端，均为电流反馈。（特别注意：负载不属于放大器，因此不能算作反馈元件。）电压与电流反馈的简易判断方法一般来说：8

9.1.4串联反馈和并联反馈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；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。

此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。

此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。

对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。对于三极管来说，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，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。9.1.4串联反馈和并联反馈反馈信9

9.1.5交流反馈和直流反馈

反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。9.1.5交流反馈和直流反馈反馈信号只有交流成10正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点（并联反馈）时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；

反馈信号和输入信号加于输入回路两个不同点（串联反馈）时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。正反馈和负反馈的判断法之二：

以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使11例题09.1:试判断图09.02所示电路的反馈组态。解:根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-”号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又为电流反馈。结论：是直流电流并联负反馈。图09.02例题09.01图

经Rf加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。例题09.1:试判断图09.02所示电路的反馈组态。解:12例题09.2:试判断图09.03所示电路的反馈组态

解:根据瞬时极性法，见图中的红色+-号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。图09.03例题09.02图

因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。结论：交直流串联电压负反馈。动画9-1动画9-2例题09.2:试判断图09.03所示电路的反馈组态13例1:判断图示电路中RE1、RE2的负反馈作用。RE2对交流不起作用，RE1对交、直流均起作用电流串联反馈–RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuoui++–另外再看几个例子：思考例1:判断图示电路中RE1、RE2的负反馈作用。RE2对14例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的类型。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf电压串联负反馈（交流反馈）－－例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的类型。+–C1RB15+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1C3C2+UCCuoui+–T2Rf若Rf与T２发射极相接如图所示，引入的是何种类型的反馈？T1－－－－电流串联正反馈+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1C3C16例3：判断图示电路Rf的反馈类型。电流并联负反馈（交、直流反馈）－－+－uouiRE2RfRE1RC1RC2+UCC––++例3：判断图示电路Rf的反馈类型。电流并联负反馈（交、直流反179.2反馈的基本方程

9.2.1闭环放大倍数的一般表达式9.2.2反馈深度9.2.3环路增益9.2反馈的基本方程9.2.1闭环放大倍数的一般表达189.2.1闭环放大倍数的一般表达式

根据图09.01可以推导出反馈放大电路的基本方程。放大电路的开环放大倍数反馈网络的反馈系数放大电路的闭环放大倍数9.2.1闭环放大倍数的一般表达式根据图0919

以上几个量都采用了复数表示，因为要考虑实际电路的相移。由于式中：称为环路增益。以上几个量都采用了复数表示，因为209.2.2反馈深度

称为反馈深度

它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况(1)当＞1时，＜，相当于负反馈(2)当＜1时，＞，相当于正反馈(3)当=0时，=∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。9.2.2反馈深度21

9.2.3环路增益

环路增益是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当>>1时称为深度负反馈，与1+>>1相当。于是闭环放大倍数:9.2.3环路增益环路增益22

也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。由此可见：对于复杂的负反馈电路，增益的计算可简化为反馈系数的计算。也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大23

在此还要注意的是

、

和

可以是电压信号，也可以是电流信号。1.当它们都是电压信号时，

、

、

无量纲，

和是电压放大倍数。2.当它们都是电流信号时，

、

、

无量纲，

和是电流放大倍数。3.当它们既有电压信号也有电流信号时，、

、

有量纲，

和

也有专门的放大倍数的称谓。在此还要注意的是、和24解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放大器，见图中棕色线框。因A1和A2都是反相输入的，因此可确定输入信号和输出信号之间的极性关系。该电路相当于同相比例运算电路，所以:例09.03：求图09.04电路的电压放大倍数。图09.04例题09.03电路图解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放259.3四种负反馈类型的分析9.3.1电压串联负反馈9.3.2电压并联负反馈9.3.3电流串联负反馈9.3.4电流并联负反馈负反馈的类型共有四种组态: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在此要分析反馈组态、求放大倍数等。9.3四种负反馈类型的分析9.3.1电压串联负反馈269.3.1电压串联负反馈

对图09.05(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为‘+’，与输入电压极性相同，（1）判断方法：

图09.05串联电压负反馈(a)分立元件放大电路且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈，这将在下面分析。9.3.1电压串联负反馈对图09.05(a27对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。图09.05串联电压负反馈(b)集成运放放大电路对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运28

反馈系数：对于图09.02(a)：对于图09.02(b)：

（2）闭环放大倍数对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以反馈系数：对于图09.02(a)：对于图09.02(b)299.3.2电压并联负反馈电压并联负反馈电路如图09.06所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈在输入端采用电流相加减。即:图09.06电压并联负反馈9.3.2电压并联负反馈电压并联30具有电阻的量纲具有电阻的量纲具有电导的量纲而电压增益为:

称为互阻增益，称为互导反馈系数,

相乘无量纲。对于深度负反馈，互阻增益为具有电阻的量纲而电压增益为:称为互阻增益，31

9.3.3电流串联负反馈

电流串联负反馈电路如图09.07所示。图(a)是基本放大电路将Ce去掉而构成，图(b)是由集成运放(见下页)构成。对图(a)，反馈电压从Re1上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。图09.07(a)电流串联负反馈9.3.3电流串联负反馈电流32对图09.07(b)的电路求其互导增益图09.07(b)对图09.07(b)的电路求其互导增益图09.07(b)33

于是1/R，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为:于是349.3.4电流并联负反馈电流并联负反馈的电路如图09.08(a)(b)所示。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。图09.08并联电流负反馈(a)(b)9.3.4电流并联负反馈电流并35电流放大倍数：电流反馈系数是：，以图09.08(b)为例：

显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为：动画9-1动画9-2电流放大倍数：电流反馈系数是：36

例题09.4:回答下列问题。图09.09例题09.4电路图①求图09.09在静态时运放的共模输入电压;②若要实现串联电压反馈,

Rf应接向何处?③要实现串联电压负反馈,运放的输入端极性如何确定？④求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。例题09.4:回答下列问题。图37解：①静态时运放的共模输入电压，即静态时T1和T2的集电极电位。图09.09例题09.4电路图

Ic1=Ic2=Ic3/2解：①静态时运放的共模输入电压，即静态时T1和T2的集电极38解②:可以把差动放大电路看成运放A的输入级。输入信号加在T1的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在B2。所以要实现串联电压反馈,Rf应接向B2。解③既然是串联反馈,反馈和输入信号接到差放的两个输入端。要实现负反馈，必为同极性信号。差放输入端的瞬时极性，见图中红色标号。根据串联反馈的要求，可确定B2的极性，见图中绿色标号，由此可确定运放的输入端极性。图09.09例题09.4电路图解②:可以把差动放大电路看成运放A的输入级。输入信号加39解④:求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，可把差放和运放合为一个整体看待。图09.09例题09.4电路图为了保证获得运放绿色标号的极性，B1相当同相输入端，B2相当反向输入端。为此该电路相当同相输入比例运算电路。所以电压增益为解④:求引入电压串联负反馈后的闭环电压增40模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系主讲：黄友锐第十一讲模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系主讲：黄友锐第十一讲4109放大电路中的反馈9.1反馈的概念9.2反馈的基本方程9.3四种负反馈类型的分析9.4负反馈对放大电路性能的影响09放大电路中的反馈9.1反馈的概念429.1.1反馈的定义9.1.2负反馈和正反馈9.1.3电压反馈和电流反馈9.1.4串联反馈和并联反馈9.1.5交流反馈和直流反馈9.1反馈的概念9.1.1反馈的定义9.1反馈的概念43

9.1.1反馈的定义

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。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用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图09.01。9.1.1反馈的定义在放大电路中信号44图09.01反馈概念方框图

图中：

是输入信号，是反馈信号，称为净输入信号。所以有图09.01反馈概念方框图图中：所以有45

9.1.2负反馈和正反馈负反馈——加入反馈后，净输入信号|Xi'|<|Xi|，输出幅度下降，等效增益减小。正反馈——加入反馈后，净输入信号|Xi'|>|Xi|，

输出幅度增加，等效增益提高。

正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法

在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地为某一极性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。9.1.2负反馈和正反馈负反馈——加入反馈后，净输入信号|46将输出电压‘短路’，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。9.1.3电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；电压反馈与电流反馈的判断：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。将输出电压‘短路’，若反馈信号为零，则为电压47电压与电流反馈的简易判断方法一般来说：反馈元件直接接在输出端为电压反馈。反馈元件只要没有直接接到输出端，均为电流反馈。（特别注意：负载不属于放大器，因此不能算作反馈元件。）电压与电流反馈的简易判断方法一般来说：48

9.1.4串联反馈和并联反馈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；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。

此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。

此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。

对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。对于三极管来说，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，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。9.1.4串联反馈和并联反馈反馈信49

9.1.5交流反馈和直流反馈

反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。9.1.5交流反馈和直流反馈反馈信号只有交流成50正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点（并联反馈）时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；

反馈信号和输入信号加于输入回路两个不同点（串联反馈）时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。正反馈和负反馈的判断法之二：

以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使51例题09.1:试判断图09.02所示电路的反馈组态。解:根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-”号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又为电流反馈。结论：是直流电流并联负反馈。图09.02例题09.01图

经Rf加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。例题09.1:试判断图09.02所示电路的反馈组态。解:52例题09.2:试判断图09.03所示电路的反馈组态

解:根据瞬时极性法，见图中的红色+-号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。图09.03例题09.02图

因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。结论：交直流串联电压负反馈。动画9-1动画9-2例题09.2:试判断图09.03所示电路的反馈组态53例1:判断图示电路中RE1、RE2的负反馈作用。RE2对交流不起作用，RE1对交、直流均起作用电流串联反馈–RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuoui++–另外再看几个例子：思考例1:判断图示电路中RE1、RE2的负反馈作用。RE2对54例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的类型。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf电压串联负反馈（交流反馈）－－例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的类型。+–C1RB55+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1C3C2+UCCuoui+–T2Rf若Rf与T２发射极相接如图所示，引入的是何种类型的反馈？T1－－－－电流串联正反馈+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1C3C56例3：判断图示电路Rf的反馈类型。电流并联负反馈（交、直流反馈）－－+－uouiRE2RfRE1RC1RC2+UCC––++例3：判断图示电路Rf的反馈类型。电流并联负反馈（交、直流反579.2反馈的基本方程

9.2.1闭环放大倍数的一般表达式9.2.2反馈深度9.2.3环路增益9.2反馈的基本方程9.2.1闭环放大倍数的一般表达589.2.1闭环放大倍数的一般表达式

根据图09.01可以推导出反馈放大电路的基本方程。放大电路的开环放大倍数反馈网络的反馈系数放大电路的闭环放大倍数9.2.1闭环放大倍数的一般表达式根据图0959

以上几个量都采用了复数表示，因为要考虑实际电路的相移。由于式中：称为环路增益。以上几个量都采用了复数表示，因为609.2.2反馈深度

称为反馈深度

它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况(1)当＞1时，＜，相当于负反馈(2)当＜1时，＞，相当于正反馈(3)当=0时，=∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。9.2.2反馈深度61

9.2.3环路增益

环路增益是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当>>1时称为深度负反馈，与1+>>1相当。于是闭环放大倍数:9.2.3环路增益环路增益62

也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。由此可见：对于复杂的负反馈电路，增益的计算可简化为反馈系数的计算。也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大63

在此还要注意的是

、

和

可以是电压信号，也可以是电流信号。1.当它们都是电压信号时，

、

、

无量纲，

和是电压放大倍数。2.当它们都是电流信号时，

、

、

无量纲，

和是电流放大倍数。3.当它们既有电压信号也有电流信号时，、

、

有量纲，

和

也有专门的放大倍数的称谓。在此还要注意的是、和64解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放大器，见图中棕色线框。因A1和A2都是反相输入的，因此可确定输入信号和输出信号之间的极性关系。该电路相当于同相比例运算电路，所以:例09.03：求图09.04电路的电压放大倍数。图09.04例题09.03电路图解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放659.3四种负反馈类型的分析9.3.1电压串联负反馈9.3.2电压并联负反馈9.3.3电流串联负反馈9.3.4电流并联负反馈负反馈的类型共有四种组态: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在此要分析反馈组态、求放大倍数等。9.3四种负反馈类型的分析9.3.1电压串联负反馈669.3.1电压串联负反馈

对图09.05(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为‘+’，与输入电压极性相同，（1）判断方法：

图09.05串联电压负反馈(a)分立元件放大电路且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈，这将在下面分析。9.3.1电压串联负反馈对图09.05(a67对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。图09.05串联电压负反馈(b)集成运放放大电路对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运68

反馈系数：对于图09.02(a)：对于图09.02(b)：

（2）闭环放大倍数对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以反馈系数：对于图09.02(a)：对于图09.02(b)699.3.2电压并联负反馈电压并联负反馈电路如图09.06所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈在输入端采用电流相加减。即:图09.06电压并联负反馈9.3.2电压并联负反馈电压并联70具有电阻的量纲具有电阻的量纲具有电导的量纲而电压增益为:

称为互阻增益，称为互导反馈系数,

相乘无量纲。对于深度负反馈，互阻增益为具有电阻的量纲而电压增益为:称为互阻增益，71

9.3.3电流串联负反馈

电流串联负反馈电路如图09.07所