电子线路高教第四电子课件五

5.2负反馈对放大器性能的影响5.4深度负反馈*5.3负反馈放大器的性能分析5.1反馈放大器的基本概念第5章放大器中的负反馈5.5负反馈放大器的稳定性5.1反馈放大器的基本概念反馈放大器的组成将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到电路输入端，并对输入信号进行调整，所形成的闭合回路即反馈放大器。反馈放大器组成框图基本放大器A反馈网络kfxoxixixf净输入信号

输入信号反馈信号输出信号第5章放大器中的负反馈反馈放大器增益一般表达式基本放大器A反馈网络kfxoxixixf开环增益反馈系数闭环增益反馈深度环路增益反馈深度

F(或环路增益T)是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。第5章放大器中的负反馈反馈极性由于净输入信号若

xf

削弱了xi，使

xi<xi负反馈若

xf

增强了xi，使

xi>xi正反馈说明负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。

例：某原因正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。第5章放大器中的负反馈四种类型负反馈放大器

根据输出端连接方式电压反馈AkfRL+-voxixfxi在输出端，凡反馈网络与基本放大器并接，反馈信号取自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。输出量xo=voxixfxiAkfRLio在输出端，凡反馈网络与基本放大器串接，反馈信号取自负载中输出电流的反馈称为电流反馈。电流反馈输出量xo=io第5章放大器中的负反馈

根据输入端连接方式串联反馈在输入端，反馈网络与基本放大器串接，反馈信号以电压vf

的形式出现，并在输入端进行电压比较，即

vi=vi

-

vf

。在输入端，反馈网络与基本放大器并接，反馈信号以电流if

的形式出现，并在输入端进行电流比较，即

ii

=ii

-

if

。并联反馈AkfRS+-vs+-vivfvi+-+-xoAkfRSiSiiifiixo第5章放大器中的负反馈四种类型负反馈放大器增益表达式AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voArkfgRL+-voRSiSiiifii电压串联负反馈开环电压增益电压反馈系数闭环电压增益电压并联负反馈开环互阻增益互导反馈系数闭环互阻增益第5章放大器中的负反馈AgkfrRLioRS+-vs+-vivfvi+-+-RSiSiiifiiAikfiRLio电流串联负反馈开环互导增益互阻反馈系数闭环互导增益电流并联负反馈开环电流增益电流反馈系数闭环互阻增益注意：不同反馈类型对应不同输入、输出电量，因此不同类型反馈电路的

A、kf、Af

含义不同。第5章放大器中的负反馈Akfxoxixfxi反馈极性与类型的判别判断是否为反馈电路看电路输出与输入之间是否接有元件，若有则为反馈电路，该元件即为反馈元件。例1Rf

为反馈元件。RE为反馈元件。第5章放大器中的负反馈viVCCRCRfvoviVCCRCvo+-+-RERB1RB2例2

判断反馈类型—采用短路法假设输出端交流短路，若反馈信号消失，则为电压反馈；反之为电流反馈。判断电压与电流反馈判断串联与并联反馈假设输入端交流短路，若反馈作用消失，则为并联反馈；反之为串联反馈。AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voiiiiioRSiSifAikfiRL第5章放大器中的负反馈

判断反馈极性—采用瞬时极性法Akfxoxixfxi设vi

瞬时极性为用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。

比较xf与xi的极性(

xi=

xi

-

xf)若xf与xi同相，使xi减小的，为负反馈；若xf

与xi

反相，使xi增大的，为正反馈。经A判断vo？？经kf判断

xf？？第5章放大器中的负反馈说明用瞬时极性法比较xf与xi极性时：若是并联反馈：则需根据电压的瞬时极性，标出相关支路的电流流向，然后用电流进行比较(ii=

ii

-

if)。若是串联反馈：则直接用电压进行比较(vi=

vi

-

vf)。按交、直流性质分：直流反馈：交流反馈：反馈信号为直流量，用于稳定电路静态工作点。反馈信号为交流量，用于改善放大器动态性能。多级放大器中的反馈：局部反馈：越级反馈：反馈由本级输出信号产生，可忽略。

输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送的称为级间(或越级)反馈。

第5章放大器中的负反馈例1判断电路的反馈极性和反馈类型。

假设输出端交流短路，Rf

引入的反馈消失电压反馈。

假设输入端交流短路，Rf

的反馈作用消失并联反馈。

分析：→则

vc

为○-

假设vi

瞬时极性为○+○+○-→形成的if

方向如图示。iiifib因净输入电流ib=ii

-

if<ii负反馈。

结论：Rf

引入电压并联负反馈。第5章放大器中的负反馈viVCCRCRfvo+-+-例

2判断图示电路的反馈极性和反馈类型。

假设输出端交流短路，RE

上的反馈依然存在电流反馈。

假设输入端交流短路，RE

上的反馈没有消失串联反馈。

分析：

假设vi

瞬时极性为○+因净输入电压vbe=vi

-

vf<vi负反馈。

结论：RE

引入电流串联负反馈。○+→则ve(即vf)极性为○+○+第5章放大器中的负反馈viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viRCvo+-+-RERB1RB2例3判断下列电路的反馈极性和反馈类型。

-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo○+○-○-电流并联负反馈电流串联正反馈○+○-○-○-○+○-电压并联负反馈电压串联负反馈○+○+○+第5章放大器中的负反馈viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RST1T2T3例4判断下列电路的反馈极性和反馈类型。

viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf○+○-○-○+○+○+电流串联负反馈○+电流并联负反馈第5章放大器中的负反馈例4判断下列电路的反馈极性和反馈类型。

○+○+○+○+○-电压并联正反馈○-○+电压串联负反馈第5章放大器中的负反馈viVCCRD1vo+-+-RS1RG2RD2RS2RfRG1viVCCRD1vo+-+-RS1RG2RD2RS2RfRG1降低增益5.2负反馈对放大器性能的影响反馈越深，电路增益越小。由得知：注：当取源增益时，上式依然成立，即减小增益灵敏度(或提高增益稳定性)

定义由得(2)(1)得(1)(2)反馈越深，增益灵敏度越小。第5章放大器中的负反馈改变输入、输出电阻输入电阻串联反馈+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-viiixo基放输入电阻环路增益反馈电路输入电阻：引入串联反馈，反馈越深，输入电阻越大。结论第5章放大器中的负反馈并联反馈反馈电路输入电阻：引入并联反馈，反馈越深，输入电阻越小。结论AkfRiRsisifii+-viiixo基放输入电阻环路增益第5章放大器中的负反馈输出三电阻电压三反馈Ro：考三虑反三馈网三络负三载效三应后三，基三放输三出电三阻。Ast：负三载开三路时三，基三本放三大器三源增三益。i+-v基放RoxfxsAstxs反馈网络+-令xs=0由定义得Rof电路模型：由图得引入电压反馈，反馈越深，输出电阻越小，vo

越稳定。结论基放RoxfxsAstxs反馈网络+-RLxsvo+-第三5三章三放大三器中三的负三反馈电流三反馈Ro：考三虑反三馈网三络负三载效三应后三，基三放输三出电三阻。Asn：负三载短三路时三，基三本放三大器三源增三益。由定三义得Rof电路三模型三：由图得引入电流反馈，反馈越深，输出电阻越大，io

越稳定。结论基放RoxsxfxsioAsnxsRL反馈网络令xs=0i+-v基放RoxfxsAsnxs反馈网络第三5三章三放大三器中三的负三反馈减小三频率三失真(或扩三展通三频带)由于三负反三馈降三低了三电路三增益三灵敏三度，三因此三放大三器可三在更三宽的三通频三带范三围内三维持三增益三不变三。单极三点系三统引三入负三反馈三后，三反馈三越深三，上三限角三频率三越大三,增三益越三小，三但其三增益三带宽三积维三持不三变。设基放为单极点系统：则若反馈网络反馈系数为：则闭环系统：其中三：注意三：通频三带的三扩展三是以三降低三增益三为代三价的三。第三5三章三放大三器中三的负三反馈减小三非线三性失三真基本放大器vovivfvi例如三：一三基本三放大三器，引入三负反三馈反馈网络注意三：负三反馈三只能三减小三反馈三环内三的失三真，三若输三入信三号本三身产生三失真三，反三馈电三路无三能为三力。输入三正弦三信号三时，三输出三产生三失真三。vo失真减小三。第三5三章三放大三器中三的负三反馈噪声三性能三不变同减三小非三线性三失真三一样三，引三入负三反馈三可减三小噪三声。注意三：负反三馈在三减小三噪声三的同三时，三有用三信号三以同三样的三倍数三在减三小，三其信三噪比三不变三。因此三，引三入负三反馈三放大三器噪三声性三能不三变。综上三所述三，负三反馈三对放三大器三性能三影响三主要三表现三为：降低三增益减小三增益三灵敏三度(或提三高增三益稳三定性)改变三电路三输入三、输三出电三阻减小三频率三失真(或扩三展通三频带)减小三非线三性失三真噪声三性能三不变第三5三章三放大三器中三的负三反馈在电三路输三出端基本三放大三器引三入负三反馈三的原三则若要求电路vo

稳定或Ro

小应引入电压负反馈。若要求电路io

稳定或Ro

大应引入电流负反馈。在电三路输三入端若要求Ri

大或从信号源索取的电流小引入串联负反馈。若要求Ri

小或从信号源索取的电流大引入并联负反馈。反馈三效果三与信三号源三内阻RS的关三系若电路采用RS较小的电压源激励应引入串联负反馈若电路采用RS较大的电流源激励应引入并联负反馈第三5三章三放大三器中三的负三反馈反馈三效果三与RS关系三的说三明：串联三负反三馈采用三电压三源激三励时三，若RS三0则由于vS恒定三，则vf的变三化量三全部三转化三为vi的变三化量三，此三时反三馈效三果最三强。采用三电流三源激三励时三，若RS三由于iS恒定三，vi固定三不变三，结三果导三致反三馈作三用消三失。+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-vixo(电压源激励)is+-AkfRiRs+-vfvi+-vixo(电流源激励)则恒定第三5三章三放大三器中三的负三反馈iiiiifAkfRixoRsvs+-vi+-(电压源激励)ifiiiiAkfRixoisRs(电流源激励)并联三负反三馈采用三电压三源激三励时三，若RS三0则由于iS恒定三，则if的变三化量三全部三转化三为ii的变三化量三，此三时反三馈效三果最三强。采用三电流三源激三励时三，若RS三由于vi固定三不变三，结三果导三致反三馈作三用消三失。则恒定第三5三章三放大三器中三的负三反馈深度三负反三馈条三件5.三4三深度三负反三馈当电三路满三足深三度负三反馈三条件时：将T>>三1或F>>三1称为三深度三负反三馈条三件。串联三反馈三电路三输入三电阻三：并联三反馈三电路三输入三电阻三：电压三反馈三电路三输出三电阻三：电流三反馈三电路三输出三电阻三：增益：或第三5三章三放大三器中三的负三反馈深度三负反三馈条三件下Avf的估算根据三反馈三类型三确定kf含义三，并三计算kf分析三步骤三：若并三联反三馈：三将输三入端三交流三短路若串三联反三馈：三将输三入端三交流三开路则反三馈系三数确定Afs(=xo/xs)含义三，并三计算Afs=三1/kf将Afs转换三成Avfs=vo/vskf=xf/xo计算三此时xo产生三的xf第三5三章三放大三器中三的负三反馈例三1图示三电路三，试三在深三度负三反馈三条件三下估三算Avfs。该电三路为三电压三串联三负反三馈放三大器三。解：将输三入端三交流三开路三，即三将三T1管射三极断三开：则因此第三5三章三放大三器中三的负三反馈vsRC1vo+-+-RE1RLRC2RfRST1T2+-vf例三2图示三电路三，试三在深三度负三反馈三条件三下估三算Avfs。该电三路为三电流三并联三负反三馈放三大器三。解：将输三入端三交流三短路三，即三将T1管基三极交三流接三地：则因此第三5三章三放大三器中三的负三反馈isRC1vo+-RLRC2RfRST1T2ifRE2io例三3图示三电路三，试三在深三度负三反馈三条件三下估三算Avfs。该电三路为三电压三并联三负反三馈。(1)解：将反三相输三入端三交流三接地三：则因此该电三路为三电压三串联三负反三馈。(2)解：将反三相输三入端三交流三开路三：则因此-+AR1Rf+-vsvoif(图1)-+AR1Rf+-vsvo-+vf(图2)第三5三章三放大三器中三的负三反馈5.三5三负反三馈放三大器三的稳三定性实际三上，三放大三器在三中频三区施三加负三反馈三时，三有可三能因Akf在高三频区三的附三加相三移使三负反三馈变三为正三反馈三，引三起电三路自三激。判别三稳定三性的三准则反馈三放大三器频三率特三性：若在三某一三频率三上T(j)三=-1放大三器自三激自激振幅条件自激相位条件说明自激三时，三即使xi=三0，三但由三于xi=xf，因三此反三馈电三路在三无输三入时三，仍三有信三号输三出。第三5三章三放大三器中三的负三反馈不自三激条三件当或时，或当时，或注意三：只要三设法三破坏三自激三的振三幅条三件或三相位三条件三，放三大器三就不三会产三生自三激。稳定三裕量要保三证负三反馈三放大三器稳三定工三作，三还需使它远离三自激三状态三，远三离程三度可三用稳三定裕三量表三示。当时，相位裕量当时，增益裕量g—增益三交界三角频三率；—相位三交界三角频三率。第三5三章三放大三器中三的负三反馈相位三裕量三图解三分析三法假设放大三器施三加的三是电三阻性三反馈三，kf为实三数：得由在A()或T()波特三图上三找g在A()三波特三图上三，作三1三/kf(d三B)三的三水平三线，三交点三即g。在T()波特三图上三，与三水平三轴[T()=三0三dB]的交三点，三即g。根据g在相三频曲三线上三找T(g)判断三相位三裕量若放大器稳定工作若放大器工作不稳定注：三1/kf(d三B)的水三平线三称增三益线三。第三5三章三放大三器中三的负三反馈例三1已知A(j)波特三图，三判断三电路三是否三自激三。(1/kf)dBgT(g)(1)在A()波特三图上三作1/kf(d三B)的水三平线三。分析三：(2)找三出交三点，三即g。(3)在T()波特三图上三，找三出T(g)。(4)由三于>三45，因此三电路三稳定三工作三，不三自激三。A()/dBOT()O-180-90第三5三章三放大三器中三的负三反馈例三2已知T(j)波特三图，三判断三电路三是否三自激三。T(g)(1)由T()三波特三图与三横轴三的交三点，三找出g。分析三：(2)由g在T()波特三图上三，找三出T(g)。T()/dBOT()O-180og(3)由三于<三0，因此三电路三自激三。第三5三章三放大三器中三的负三反馈利用三幅频三特性三渐近三波特三图判三别稳三定性一无三零三三极系三统波三特图三如下三，分析g落在三何处三系统三稳定三。Op20.1p110p3A()-90p1p3-180-270p2p1A

()/dB204060Op3-20dB/10倍频-40dB/10倍频-60dB/10倍频80放大三器必三稳定三工作三。或g落在P1与P2之间三，只要g落在三斜率三为：三(-20三dB/10倍频三)的三下降三段内三，g则>三45三p2=三10p1，p3=三10p2第三5三章三放大三器中三的负三反馈Op20.1p110p3A()-90p1p3-180-270p2p1A

()/dB204060Op3-20dB/10倍频-40dB/10倍频-60dB/10倍频80p2=三10p1，将p3靠近p2。由于三|T(p2)|则g落在p1与p2之间三时，三放大三器依三然稳三定工三作。第三5三章三放大三器中三的负三反馈结论三：在多三极点三的低三通系三统中三，若p3三10p2，则只三要g落在三斜率三为(-20三d三B/三10三倍三频)的下三降段三内，或g落在p1与p2之间三，放三大器三必稳三定工三作。将p2靠近p1，由于三|T(p2)|三上三述结三论不三成立三。Op20.1p110p3A()-90p1p3-180-270p2p1A

()/dB204060Op3-20dB/10倍频-40dB/10倍频-60dB/10倍频80第三5三章三放大三器中三的负三反馈集成三运放三的相三位补三偿技三术解决三方法三：采三用相三位补三偿技三术。在中三频区三，反三馈系三数kf越大三，反三馈越三深，三电路三性能三越好三。在高三频区三，kf越大三，相三位裕三量越三小，三放大三器工三作越三不稳三定。在中三频增三益AI基本三不变三的前三提下三，设三法拉三长p1与p2之间三的间三距，三或加三长斜三率为三“-20三d三B/三10三倍三频”三线段三的长三度，三使得kf增大三时，三仍能三获得三所需三的相三位裕三量。相位三补偿三基本三思想三：第三5三章三放大三器中三的负三反馈滞后三补偿三技术简单三电容三补偿—降三低p1补偿三方法三：将三补偿三电容C并接三在集三成运三放产三生第三一个三极点三角频三率的三节点三上，三使p1降低三到d。AdiRCCp1降低三到d三反馈三增益三线下三移三三稳定三工作三允许三的kf增大三。p2p1A

()/dBOp3AvdId20lg(1/kf)第三5三章三放大三器中三的负三反馈p2p1A

()/dBOp3AvdId20lg(1/kfv)d与kf之间三的关三系：由图十倍频整理三得kfv三d三反馈三电路三稳定三性三，但H。kfv=三1时，全补偿(C

用CS

表示)d0此时三，kfv无论三取何三值，三电路三均可三稳定三工作三。第三5三章三放大三器中三的负三反馈例三1一集三成运三放AvdI=三105，fp1=三20三0三Hz三，fp2=三2三MH三z，fp3=三20三M三Hz三，产三生fp1节点三上等三效电三路R1=三20三0三k三，接三成同三相放三大器三，采三用简三单电三容补三偿。三试求三：fp2fp1Avd

(f

)/dBfOfp310020406080解：(1)求未三补偿三前，三同相三放大三器提三供的三最小三增益？根据三题意三，可三画出三运放三的幅三频渐三近波三特图三。未补三偿前三，为三保证三稳定三工作三：1kfvAvfm三in=三1041kfv(dB)80dB即第三5三章三