模拟电路 第06章 放大电路中的反馈

第六章

放大电路中的反馈6.1反馈的基本概念常采用反馈的来改善电路的性能。例如，采用直流负反馈稳定静态工作点。Rb1和Rb2分压，使基极UB固定。T

ICQ(IEQ)UEQ=IEQReUBQ固定UBEQ=UBQ-UEQIBQICQ使ICQ基本不随温度变化，稳定了静态工作点。6.1.1反馈概念的建立放大电路中的反馈，是指将放大电路输出电量(输出电压或输出电流)的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。UBEQ

UBQ-ICQRE将输出电流ICQ(IEQ)反馈回输入回路，改变UBEQ，使ICQ稳定。由此可见，欲稳定电路中的某个电量，应采取措施将该电量反馈回输入回路。6.1.2反馈的分类一、正反馈和负反馈反馈信号增强了外加输入信号，使放大电路的放大倍数提高——正反馈反馈信号削弱了外加输入信号，使放大电路的放大倍数降低——负反馈反馈极性的判断方法：瞬时极性法。先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用，判断出反馈的极性。(a)正反馈(b)负反馈例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。--因为差模输入电压等于输入电压与反馈电压之差，反馈增强了输入电压，所以为正反馈。-反馈信号削弱了输入信号，因此为负反馈。二、直流反馈和交流反馈(a)直流负反馈(b)交流负反馈直流负反馈可稳定静态工作点，交流负反馈用以改善放大电路的性能。三、电压反馈和电流反馈如果反馈信号取自输出电压，则为电压反馈；电压负反馈的反馈信号与输出电压成比例；反馈信号取自输出电流，则为电流反馈，电流负反馈的反馈信号与输出电流成比例。判断方法：假设将输出端交流短路，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈。

例：四、串联反馈和并联反馈反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和，为串联反馈；如果二者以电流形式求和，为并联反馈。例：所以为并联反馈；所以为串联联反馈。6.2负反馈的四种组态和反馈的一般表达式一、电压串联负反馈

(a)电路图反馈信号与输出电压成正比，集成运放的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，6.2.1

负反馈的四种组态(b)方框图电压放大倍数：反馈系数：因为：所以反馈系数：二、电压并联负反馈(a)电路图反馈信号与输出电压成正比，净输入电流等于外加输入电流与反馈电流之差

(b)方框图放大倍数：——转移电阻反馈系数：因为：所以反馈系数：三、电流串联负反馈

(a)电路图反馈信号与输出电流成正比，净输入电压等于外加输入信号与反馈信号之差(b)方框图——转移电导反馈系数：因为：所以反馈系数：四、电流并联负反馈(a)电路图反馈信号与输出电流成正比，净输入电流等于外加输入信号与反馈信号之差：(b)方框图电流放大倍数：反馈系数：因为：所以反馈系数：四种负反馈组态的电压放大倍数、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6.2.2反馈的一般表达式图5.1.9反馈放大电路方框图

分别为输入信号、输出信号和反馈信号；开环放大倍数无反馈时放大网络的放大倍数；因为：所以：得：闭环放大倍数闭环放大倍数引入反馈后，放大电路对外加输入信号的放大倍数。回路增益在反馈放大电路中，信号沿放大网络和反馈网络组成的环路传递一周后所得到的放大倍数。反馈深度引入反馈后，放大电路的放大倍数与无反馈时相比所变化的倍数。——负反馈；——正反馈。若——深度负反馈结论：深负反馈放大电路的放大倍数主要由反馈网络的反馈系数决定，能保持稳定。若则——自激振荡6.3负反馈对放大电路性能的影响6.3.1提高放大倍数的稳定性引入负反馈后，在输入信号一定的情况下，当电路参数变化、电源电压波动或负载发生变化时，放大电路输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高。放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。在中频范围内，放大倍数的相对变化量：结论：引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了

(1+AF)倍。

例：在电压串联负反馈放大电路中，①估算反馈系数和反馈深度②估算放大电路的闭环电压放大倍数

③如果开环差模电压放大倍数A的相对变化量为±10%，此时闭环电压放大倍数Af

的相对变化量等于多少？解：①反馈系数反馈深度②闭环放大倍数③Af的相对变化量结论：当开环差模电压放大倍数变化10%时，电压放大倍数的相对变化量只有0.0001%，而稳定性提高了一万倍。xf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+–6.3.2减小非线性失真和抑制干扰同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。6.3.3展宽频带由于负反馈可以提高放大倍数和稳定性，因而对于频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。设无反馈时放大电路在中、高频段的放大倍数分别为，上限频率为fＨ；引入反馈系数为的负反馈后，放大电路在中、高频段的放大倍数分别为，上限频率为fHf。所以：可见，引入负反馈后，放大电路的中频放大倍数减小为无反馈时的1/；而上限频率提高到无反馈时的倍。同理，可推导出引入负反馈后，放大电路的下限频率降低为无反馈时的1/。

结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率提高，下限频率降低，因而通频带展宽。3dB3dBfLfHBWfLffHfBWff6.3.4改变输入电阻和输出电阻不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。一、负反馈对输入电阻的影响1.串联负反馈使输入电阻增大得：结论：引入串联负反馈后，输入电阻增大为无反馈时的倍。2.并联负反馈使输入电阻减小得：结论：引入并联负反馈后，输入电阻减小为无负反馈时的1/。二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈使输出电阻减小+-

+-RLRo～输出电阻Ro越小，负载电阻RL变化时，输出电压越稳定。加压求流法求输出电阻令（电压源短路，电流源开路）负载开路，输出端加交流电压+-～求出输出电流则对于电压负反馈+-

+-Ro～～Ro为无反馈时输出电阻，为空载放大倍数。理解：电压负反馈目的是阻止

的变化，稳定输出电压。2.电流负反馈使输出电阻增大RoRL电路的输出电阻Ro越大，则当RL变化时输出电流越稳定。对于电流负反馈

+-Ro～如不考虑在反馈网络输入端的压降，则理解：电流负反馈目的是阻止的变化，稳定输出电流。注意：电流负反馈只能将反馈环路内的输入电阻增大倍，而环路以外电阻则不受影响。RofR’ofRCRERof与R’of的区别RL如图电路，总输出电阻为小结：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小；(2)电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输入

电阻增大；(3)负反馈对输入电阻和输出电阻的影响，均与反馈

深度有关。6.4负反馈放大电路的分析计算简单的负反馈放大电路，利用微变等效电路法进行分析计算；对于深度负反馈放大电路，采用估算方法。

6.4.1利用关系式估算闭环电压放大倍数对于电压串联负反馈，中的代表闭环电压放大倍数，因而可直接估算出负反馈放大电路的闭环电压放大倍数。因而：该电路为电压串联负反馈在深度负反馈条件下6.4.2利用关系式估算闭环电压放大倍数放大电路的闭环电压放大倍数：深度负反馈放大电路的闭环电压放大倍数：对于串联负反馈：并联负反馈：

结论：根据负反馈组态，选择适当的公式；再根据放大电路的实际情况，列出关系式后，直接估算闭环电压放大倍数。例：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：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：该电路为电流串联负反馈，在深度负反馈条件下：6.5负反馈放大电路的自激振荡

对于多级放大电路，可能引起自激振荡。6.5.1产生自激振荡原因放大电路的闭环放大倍数为：在中频段，在高、低频段，放大倍数和反馈系数的模和相角都随频率变化，使。一、自激振荡的幅度条件和相位条件当时说明，此时放大电路没有输入信号，但仍有一定的输出信号，因此产生了自激振荡。所以，负反馈放大电路产生自激振荡的条件是：即：幅度条件相位条件例：由单管阻容耦合共射放大电路的频率响应-270o0.707AumAumfLfHBWffφOO-90o-180ofLfH可见，在低、高频段，放大电路分别产生了0~+90

和0~-90

的附加相移。两级放大电路将产生0~180

附加相移；三级放大电路将产生0~270

的附加相移。对于多级放大电路，如果某个频率的信号产生的附加相移为180o，而反馈网络为纯电阻，则：满足自激振荡的相位条件，如果同时满足自激振荡的幅度条件，放大电路将产生自激振荡。

结论

单级：不会产生自激振荡；两级：当频率趋于无穷大或趋于零时，虽然满足相位条件，但不满足幅度条件，所以也不会产生自激振荡；三级：在深度负反馈条件下，对于某个频率的信号，相位条件和幅度条件同时满足，可以产生自激振荡。二、自激振荡的判断方法利用负反馈放大电路回路增益的波特图，分析是否同时满足幅度和相位条件。例：某负反馈放大电路的波特图为：f/HZf/HZfofo60402000-90°-180°

AF

(a)产生自激由波特图中的相频特性可见，当f=f0

时，相位移AF=-180º，满足相位条件；结论：当f=f0

时，电路同时满足自激振荡的相位条件和幅度条件，将产生自激振荡。此频率对应的对数幅频特性位于横坐标轴之上，即：结论：该负反馈放大电路不会产生自激振荡，能够稳定工作。例：由负反馈放大电路的波特图可见，当

f=f0

，相位移

AF=-180º时f/HZf/HZf0f0604020OO-90°-180°

AFfcfc利用波特图来判断自激振荡(b)不产生自激Gm三、负反馈放大电路的稳定裕度1.幅度裕度Gmf/HZf/HZfofo604020OO-90°-180°

AFfcfc

Gm

值愈负，负反馈放大电路愈稳定。一般要求Gm≤

-10dB。2.相位裕度

m当f=fc

时，负反馈放大电路稳定

m值愈大，负反馈放大电路愈稳定。一般要求m≥45