第四章放大电路中的反馈

第四章放大电路中的反馈第一页，共二十八页，编辑于2023年，星期五第四章放大电路中的反馈三、反馈的组态电压串联型电压并联型电流串联型电流并联型§4.3负反馈对放大电路性能的影响{end}第二页，共二十八页，编辑于2023年，星期五放大电路中的反馈（Feedback)

反馈是指将系统中的输出量的一部分或全部，按一定的方式引回到系统的输入端，从而影响原系统的输入量的过程。反馈结构示意框图(FeedbackConfiguration)AXiXoFXfXid不含反馈放大反馈网络输入输出反馈信号净输入信号Xid=Xi-Xf+-第三页，共二十八页，编辑于2023年，星期五放大电路中的反馈（Feedback)1、开环放大倍数A(Open-loopGain)2、反馈系数F(FeedbackTransferFunction)3、闭环放大倍数Af(Closed-loopGain){end}反馈基本关系AXiXoFXfXid+-第四页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的分类反馈的分类交流反馈直流反馈交直流反馈：只对交流具有反馈作用：只对直流具有反馈作用：对交直流都具有反馈作用uoBTRCC1ui+-C2+-++++UCCRb1Rb2RLReCe反馈在哪？输入回路输出回路Re与Ce构成反馈网络该反馈是什么类型？判断方法判断在交、直流通路中，反馈是否存在{end}第五页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的极性（1）反馈极性的分类正反馈(positivefeedback)负反馈(negativefeedback)---当|Af|>|A|时，称系统引入了正反馈。---当|Af|<|A|时，称系统引入了负反馈。反馈极性的判断在输入信号Xi一定的条件下若|Af|<|A|，则必|Xid|<|Xi|；若|Af|>|A|，则必|Xid|>|Xi|；正反馈使|Xid|增大，负反馈使|Xid|减小。我们将采用“瞬时电位增量法”来判断反馈的极性。为此，先介绍电位增量变化原则。第六页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的极性（2）电位增量变化原则RARBUAUB+--+MNVMVN+ΔUAΔUB++ΔVNΔVM+ΔVN=ΔUAΔVM=ΔUBRARBUAUB+--+P+ΔUAΔUB+VP+ΔVPRARBUAUB+--+PVPRARB+--+PΔUAΔUBΔVP可计算出P点增量为：设ΔUA>ΔUB，则有：ΔVN>ΔVP>ΔVM结论：两个增量不同的点相联后，该点的增量介于相联前两点的增量之间。第七页，共二十八页，编辑于2023年，星期五放大电路中的反馈（3）“瞬时电位增量法”判断反馈极性的步骤断开反馈网络的输出端以图示运算放大器构成的电路为例++-uoΔAR1R2ui++--RL反馈在哪里？在放大电路输入端加增量Δui>0ab计算断开点处增量的大小显然b点的增量ΔVb≈Δui由于运放中有

u0=-Auui，则a点的增量Δva=Δu0=-AuΔui所以a、b点联接后该点增量ΔV为Δva<ΔV<ΔVb判断净输入Xid的变化若加入反馈后Xid增大，则为正反馈若加入反馈后Xid减小，则为负反馈

对本题，未加反馈时Xid=ΔVb，加反馈后Xid=ΔV，所以电路中存在负反馈。第八页，共二十八页，编辑于2023年，星期五放大电路中的反馈（4）判断图示运算放器中反馈的极性++-uoΔAR1R2ui++--RLR3（1）断开反馈网络的输出端反馈在哪里？ba（2）在放大电路输入端加增量Δui>0（3）计算断开点处增量ΔV的大小因为ΔVb=0，ΔVa=ΔU0=-Auui所以，ΔVa<ΔV<ΔVb，即ΔV<0（4）判断净输入Xid的变化因为未加反馈时Xid的增量Δxid=Δui加反馈后Xid的增量Δxid=Δui-ΔV>Δui即加反馈后Xid增加，所以该反馈为正反馈{end}第九页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态(topologies)（1）AXiXoFXfXid反馈所取输出信号可以是电压或电流按所取信号电压型反馈电流型反馈反馈在输入端的叠加信号可以是电压或电流按叠加信号串联型反馈并联型反馈----信号以电压形式叠加----信号以电流形式叠加反馈的组态电压串联型反馈(Series-shunt)电压并联型反馈(Shunt-shunt)电流串联型反馈(Series-series)电流并联型反馈(shunt-Series)第十页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（2）四种反馈组态的框图如下所示电压串联型取输出电压为反馈信号

反馈信号在输入回路中以电压形式叠加X0=U0Ui’=Ui-Uf

为加强反馈效果，信号源内阻要尽量小。第十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（3）电压并联型取输出电压为反馈信号X0=U0

反馈信号在输入回路中以电流形式叠加Ii’=Ii-If

为加强反馈效果，信号源内阻要尽量大。第十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（4）电流串联型取输出电流为反馈信号X0=I0

反馈信号在输入回路中以电压形式叠加Ui’=Ui-Uf

为加强反馈效果，信号源内阻要尽量小。第十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（5）电流并联型取输出电流为反馈信号X0=I0

反馈信号在输入回路中以电流形式叠加Ii’=Ii-If

为加强反馈效果，信号源内阻要尽量大。第十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（6）反馈组态的判断方法电压反馈与电流反馈的判断方法---输出短路法将输出信号短接若反馈仍存在，则为电流型反馈若反馈消失，则为电压型反馈串联反馈与并联反馈的判断方法---输入短路法将输入信号短接若反馈信号仍可加入放大器输入端，则为串联型反馈若反馈信号被短路线旁路，不能加入放大器输入端，则为并联型反馈下面我们通过几个实际放大电路，介绍反馈组态的判断方法第十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（7）++-uoΔAR0Rfui++--RLR1例1：判断图示放大电路的反馈组态（1）用“瞬时电位增量法”判断反馈极性ba因为未加反馈时Xid的增量Δxid=Δui加反馈后Xid的增量Δxid=Δui-ΔV<Δui即加反馈后Xid减小，所以该反馈为负反馈（2）用“输出短路法”判断反馈输出端组态输出端短路++-uoΔAR0Rfui++--RLR1

由等效电路可见，放大电路的反馈消失，则反馈为电压型。（3）用“输入短路法”判断反馈输入端组态输入端短路++-uoΔAR0Rf+-RLR1UfUi’由等效电路可见，放大电路的反馈信号仍然可加入到电路的输入端，则反馈为串联型。结论：图示放大电路的反馈为电压串联型负反馈第十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（8）例2：判断图示放大电路的反馈组态（1）判断反馈极性K加反馈后Xid减小，所以该反馈为负反馈（2）判断反馈输出端组态输出端短路

由等效电路可见，放大电路的反馈消失，则反馈为电压型。（3）判断反馈输入端组态Rb//Rc//RL输入端短路

由等效电路可见，放大电路的输入短路，反馈消失，则反馈为并联型。结论：图示放大电路的反馈为电压并联型负反馈第十七页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（9）例3：判断图示放大电路的反馈组态++-uoΔAR0ui++--RLR1k（1）判断反馈极性

加反馈后Xid减小，所以该反馈为负反馈（2）判断反馈输出端组态输出端短路++-ΔAR0ui+-R1

由等效电路可见，放大电路的反馈仍然存在，则反馈为电流型。（3）判断反馈输入端组态输入端短路++-uoΔAR0+-RLR1ui’uf由等效电路可见，放大电路的反馈信号仍然可加入到电路的输入端，则反馈为串联型。结论：图示放大电路的反馈为电流串联型负反馈第十八页，共二十八页，编辑于2023年，星期五反馈的组态（10）例4：判断图示放大电路的反馈组态级间反馈（1）判断反馈极性负反馈第十九页，共二十八页，编辑于2023年，星期五Rb1b1ib1rbe1c1e1β1ib1ic1Rc1ui+Rb2b2ib2rbe2c2e2β2ib2ic2-Rc2RLuOReRf（2）判断反馈输出端组态将输出端短路，反馈仍然存在，则为电流型反馈的组态（11）（3）判断反馈输入端组态将输入端短路，反馈消失，则为并联型结论：图示放大电路的反馈为电流并联型负反馈{end}第二十页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（1）1、降低放大倍数由反馈的基本关系可知因为对于负反馈放大电路|1+AF|>1，所以|Af|<|A|定义：|1+AF|为反馈深度。当|1+AF|>>1时，称放大电路具有深度负反馈，此时：闭环放大倍数与开环放大倍数无关例：已知一反馈放大电路A=104，当F=0.01时，求Af。解：反馈深度

1+AF=1+104╳0.01=101，则若采用近似关系，有与精确计算相比，误差为1%。第二十一页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（2）2、提高放大倍数的稳定性在中频条件下，对微分，有对上式同除Af，有对负反馈电路，因为|1+AF|>1，所以结论：闭环放大倍数的稳定性比开环提高|1+AF|倍例：已知放大电路A=100、F=0.05，如果A产生±30%的变化，求Af的变化率。Af的变化率为：解：反馈深度

1+AF=1+100╳0.06=6，则第二十二页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（3）3、改善输出波形的非线性失真输入正弦信号输出信号正半周幅值大、负半周幅值小反馈信号正半周幅值大、负半周幅值小净输入正半周幅值小、负半周幅值大输出信号改善第二十三页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（4）4、展宽放大器的通频带未加负反馈时此时|dA/A|=1-0.707=0.293加负反馈时因为|dAf/Af|<|dA/A|所以频带展宽可以证明，展宽倍数为|1+AF|第二十四页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（5）5、负反馈对输入电阻的影响串联负反馈提高输入电阻

未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为

加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为

因为，

代入上式，则

即结论：串联型负反馈使输入电阻提高|1+AF|倍第二十五页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（6）并联负反馈降低输入电阻

未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为

加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为

因为，

代入上式，则

即结论：并联型负反馈使输入电阻降低|1+AF|倍第二十六页，共二十八页，编辑于2023年，星期五负反馈对放大电路性能的影响（7）