负反馈放大电路

第6章负反馈放大器6.1反馈的概念及判断方法6.2负反馈放大电路的四种基本组态6.3负反馈放大电路的方框图及一般表达式6.4深度负反馈放大电路放大倍数的分析6.5负反馈对放大电路性能的影响6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法16.1.1反馈的基本概念一、反馈的定义二、负反馈和正反馈三、交流反馈和直流反馈四、电压反馈和电流反馈五、串联反馈和并联反馈6.1反馈的的基本概念与判断方法2反馈概念方框图一、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。3

图中：

是输入信号，是反馈信号，称为净输入信号。图09.01反馈概念方框图

所以有

返回4二、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。正反馈—加入反馈后，净输入信号|Xi'|>|

Xi|，

输出幅度增加。反馈概念方框图返回5三、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。返回6四、电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自电压的称为电压反馈；电流反馈：反馈信号取自电流的称为电流反馈；返回五、串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与信号源串联的称为串联反馈；并流反馈：反馈信号与信号源并联的称为并联反馈；76.1.2反馈的判断一.有无反馈的判断图6.1.2有无反馈的判断（a)没有引入反馈(b)引入了电压并联负反馈（c)没有引入反馈8二.正负反馈的判断方法：——“瞬时极性法”同一瞬间各交流量的相对极性。步骤：（1）先假定输入信号的极性（相对地）可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示根据放大电路各点的相位关系，逐级判断放大电路各点上该瞬时的电压极性。（2）由反馈量在输入端连接关系，看反馈信号对净输入信号是增强还是削弱，决定反馈的极性。9图6.1.3反馈极性的判断(a)电压串联负反馈(b)电压串联正反馈(c)电压并联负反馈10分立元件放大电路反馈极性的判断例：判断Rf是否负反馈+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif是负反馈11例：判断Rf是否负反馈uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2是负反馈12电路:电压串联负反馈13三.直流反馈与交流反馈的判断电路:(a)直流反馈电路直流通道交流通道若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。14图示电路为:交流电压并联负反馈15[例6.1.1]判断6.1.7所示电路中是否引入了反馈;若引入反馈,是直流反馈还是交流反馈?是正反馈还是负反馈?图6.1.7例6.1.1电路图级间反馈和第二级反馈均为负反馈交直流反馈16增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C17图2.4.2静态工作点稳定电路在图（b)所示电路中射极电阻上的电压为直流电压，因而电路中引入的是直流负反馈。在图(a)所示电路中既有引入了直流负反馈，又引入了交流负反馈。18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。四、电压反馈和电流反馈电压反馈与电流反馈的判断：电压反馈：反馈信号取自电压的称为电压反馈；电流反馈：反馈信号取自电流的称为电流反馈；19RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：采样电阻20uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE221四、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，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。22例题09.1: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图因反馈信号取自输出电压，故为电压反馈。结论：交直流电压串联负反馈。23例：判断反馈的类型+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈并联反馈此电路是电压并联负反馈24电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。总结25例：判断反馈的类型电流反馈并联反馈uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2此电路是电流并联负反馈26负反馈的分析步骤3.是否负反馈？4.是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）1.找出反馈网络（电阻）。2.是交流反馈还是直流反馈？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稳定静态工作点276.2四种负反馈类型的分析一、电压串联负反馈二、电压并联负反馈三、电流串联负反馈四、电流并联负反馈28一、电压串联负反馈串联电压负反馈(a)分立元件放大电路串联电压负反馈(b)集成运放放大电路29对于图09.02(a)：对于图09.02(b)：闭环放大倍数09.02(a)09.02(b)

反馈电压：

反馈电压：30

二、电流串联负反馈31三、电压并联负反馈32四、电流并联负反馈图09.08并联电流负反馈(a)(b)33返回346.3负反馈放大电路的方块图及一般表达式

6.3.1负反馈放大电路的方框图表示6.3.2四种组态电路的方块图6.3.3反馈深度356.3.1负反馈放大电路的方框图表示反馈网络的反馈系数：闭环放大电路的放大倍数：放大电路的放大倍数：开环放大倍数366.3.2四种组态电路的方块图若将负反馈放大电路的基本放大电路与反馈网络均看成为二端口网络,则不同反馈组态表明两个网络的不同连接方式电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈37电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈386.3.3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，

＜

，相当负反馈(2)当

＜1时，

＞

，相当正反馈(3)当

=0时，

=∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。391+>>1时称为深度负反馈。于是闭环放大倍数

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。

401、某电压串联负反馈放大电路，开环放大倍数|Au|＝10000，反馈系数|Fu|＝0.001。则闭环放大倍数|Auf|＝。若因温度降低，静态点Q下降。使|Au|下降10％，此时闭环放大倍数|Auf|＝909.1900

2、已知放大电路的输入电压为1mv，输出电压为1v。当引入电压串联负反馈以后，若要求输出电压维持不变，则输入电压必须增大到10mv。该反馈深度等于

，反馈系数等于

100.009

416.4深度负反馈放大电路放大倍数的分析6.4.1深度负反馈的实质

对于深度负反馈放大器来说,因为AF>>1,所以深度负反馈条件下：

把Af=Xo/Xi,F=Xf/Xo

代入上式得

对于串联负反馈

对于并联负反馈426.4.2反馈网络的分析反馈网络连接放大电路输出回路与输入回路,并影响着反馈量.寻找出负反馈放大电路的反馈网络,便可根据定义求出反馈系数.(a)电压串联负反馈电路(b)电流串联负反馈电路43(c)电压并联负反馈电路(d)电流并联负反馈电路注：反馈量仅决定于输出量，因此反馈系数仅决定于反馈网络，而与放大电路的输入、输出特性及负载电阻无关。446.4.3放大倍数的分析一.电压串联负反馈电路45二.电流串联负反馈电路的电压放大倍数：电路的放大倍数：46三.电压并联负反馈电压放大倍数47四.电流并联负反馈电路如图所示:电压放大倍数：48求解深度负反馈放大电路的一般步骤：1、正确判断反馈组态2、求解反馈系数F3、利用F求解Af、Auf、Ausf49四种负反馈组态的放大倍数、反馈系数之比较输出信号反馈信号放大网络的放大倍数反馈系数电压串联式电压并联式电流串联式电流并联式电压放大倍数转移电阻转移电导电流放大倍数50例6.4.1电路如图6.2.8所示:图6.2.8例图6.4.1电路图电流串联负反馈51例6.4.3电路如图6.4.3所示图6.4.3例6.4.3电路图526.5负反馈对放大电路性能的影响负反馈是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。6.4.1负反馈对增益的影响6.4.2负反馈对输入电阻的影响6.4.3负反馈对输出电阻的影响6.4.4负反馈对通频带的影响6.4.5负反馈对非线性失真的影响536.5.1负反馈对增益的影响

有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。1、深度负反馈2、一般负反馈

根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降1+AF倍，只不过不同的反馈组态A、F的量纲不同而已，但AF无量纲。546.5.2负反馈对输入电阻的影响

(1)串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈输入端的电路结构形式如图09.10所示。对串联电压负反馈和串联电流负反馈效果相同。有反馈的输入电阻式中Ri=rid。负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。图09.10串联负反馈对输入电阻的影响55(2)并联负反馈使输入电阻减小

并联负反馈输入端的电路结构形式如图09.11所示。对电压并联负反馈和电流并联负反馈效果相同，只要是并联负反馈就可使输入电阻减小。有反馈的输入电阻为图09.11并联负反馈对输入电阻的影响566.5.3负反馈对输出电阻的影响

电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小，稳定性就好。(1)电压负反馈使输出电阻减小图09.11电压负反馈对输出电阻的影响图09.12电压负反馈对输出电阻的影响

图09.12为求输出电阻的等效电路，将负载电阻开路，在输出端加入一个等效电压Vo’，并将输入端接地。于是有式中是负载开路时的电压放大倍数。此处用XS=0是因为考虑到电压并联负反馈时，信号源内阻不能为零，否则反馈信号将被信号源旁路。XS=0，说明信号源内阻还存在。负载开路57(2)电流负反馈使输出电阻增加电流负反馈可以使输出电阻增加。图09.13电流负反馈对输出电阻的影响

式中Ais是负载短路时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换为电流源，再将负载开路的增益。这与电流负反馈可以使输出电流稳定是相一致的。输出电阻大，负反馈放大电路接近电流源的特性，输出电流的稳定性就好。

电流并联负反馈为例，图09.13为求输出电阻的等效电路。将负载电阻开路，在输出端加入一个等效的电压V'o，并令输入信号源为零，即VS=0。可得58串联负反馈使输入电阻增加(2)并联负反馈使输入电阻减小（3）电压负反馈使输出电阻减小(4）电流负反馈使输出电阻增加负反馈对输入输出电阻的影响总结：596.5.4负反馈对通频带的影响

放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了，如图09.14所示。

图09.14负反馈对通频带的影响

无反馈时的通频带f=fH－fLfH

有反馈时的放大电路高频段的增益为60有反馈时的通频带fF

=(1+AF)fH

负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即增益与通频带之积为常数：61xf负反馈减小了波形失真加入负反馈无负反馈FxfAxixoxo大小略大略小略小略大xiA接近正弦波预失真+–同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。图

5.2.26.5.5负反馈对非线性失真的影响626.5.6为改善交流性能而引入负反馈的一般原则：1、要稳定直流量（如Q点），应引入直流反馈；2、要稳定交流性能，应引入交流反馈；3、要稳定输出电压，应引入电压负反馈；4、要稳定输出电流，应引入电流负反馈；5、要提高输入电阻，应引入串联负反馈要减少输入电阻，应引入并联负反馈；。。。。。63例5.3.1a：估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。解：该电路为电压并联负反馈，在深度负反馈条件下：则闭环电压放大倍数为：图

5.3.2

例5.3.1电路(a)64该电路为电压串联负反馈在深度负反馈条件下图

5.3.2

例5.3.1电路(b)例5.3.1b：RL65图

5.3.2

例5.3.1电路(c)该电路为电流并联负反馈，在深度负反馈条件下：故：闭环电压放大倍数为：例5.3.1c：66图

5.3.2

例5.3.1电路(d)该电路为电流串联负反馈，在深度负反馈条件下：例5.3.1d：67例6.5.1电路如图所示:图6.5.8例6.5.1电路图686.6负反馈放大电路自激振荡及消除方法一、产生自激振荡的原因及条件1、自激振荡：无输入信号，有输出。2、产生的原因（1）定性分析由波特图可知AF是放大电路和反馈电路的总附加相移，如果在中频条件下，放大电路有180的相移。在其它频段电路中如果出现了附加相移AF，且AF达到180，使总的相移为360，负反馈变为正反馈。如果幅度条件满足要求，放大电路产生自激。69（2）定量分析由于当Af趋于无穷时，产生自激振荡，即有：||=

0改写为相位条件又可写为幅度条件

AF=A+F=(2n+1)