放大电路中反馈新

第六章放大电路中的反馈6.1反馈的基本概念一、从一个例子说起TUBEICICUEIB稳定工作点电路：6.1.1.什么是反馈IEUB一定放大电路中的反馈，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。IEUBEQ

UBQ-ICQRE将输出电流ICQ(IEQ)反馈回输入回路，改变UBEQ，使ICQ稳定。

——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。C1UsC2VCC＋RsRFRL－＋RC1Re1RC2Re2uo－＋有无反馈支路（网络），根据电路特点判断。注意:具备以下特点之一的即为反馈(1)跨接于输出与输入之间。(2)输出回路与输入回路共有。Re1和Re2

分别被本级输出回路与输入回路共有（局部反馈）Rf跨接于两级输出与输入之间（级间反馈）

反馈的分类一、反馈极性——正反馈和负反馈反馈信号增强了外加输入信号的作用，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的作用，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。--

反馈增强了输入电压的作用，所以为正反馈。-反馈信号削弱了输入信号的作用，因此为负反馈。图ie

——负反馈加Re后放大倍数减小二、直流反馈、交流反馈和交直流反馈图直流反馈与交流反馈(a)(b)判断方法——看反馈存在于直流通路还是交流通路。注意电容的“隔直通交”作用Re1和Re2：局部交直流反馈RF：级间直流反馈RF：级间交流反馈Re1：局部交直流反馈Re2：局部直流反馈三、采样——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；电压反馈的反馈信号与输出电压成正比；反馈信号取自输出电流，则为电流反馈，电流反馈的反馈信号与输出电流成正比。图(b)uf=ie

Re1+Re1uo/（

Re1+RF）uf=Re1uo/（

Re1+RF）若只考虑级间反馈电压反馈判断方法方法一：输出电路结构法除公共端外，若反馈取自电压输出端，为电压反馈；否则为电流反馈。uOCeReC２UbeRLRfRcUCC＋C1－＋uI＋－2Rb1RbIuf取样输出电流反馈适合判断分立元件放大电路C1UsC2VCC＋RsRFRL－＋RC1Re1RC2Re2uo－＋取样输出电流反馈假设将输出端交流短路，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈方法二：输出短路法广泛适用:推荐用于集成运放电路

Re1两端的电压与输出信号无关，即反馈信号消失，所以为电压反馈。例：图(b)ie反馈信号消失电压反馈反馈信号仍存在电流反馈四、比较方式——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；所以为串联反馈。

对于三极管电路：

若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极，则为并联反馈。

若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。

对于运放电路：

若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。

若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。同点并，异点串RF并联反馈RF串联反馈

总结：反馈类型判别的步骤1.

找出反馈支路（网络）2.

判断交直流反馈属性(1)跨接于输出与输入之间。或者(2)输出回路与输入回路共有。

注意电容的“隔直通交”作用！3.

判断取样形式——电压反馈和电流反馈方法一：输出电路结构法方法二：输出短路法除公共端外，若反馈取自电压输出端，为电压反馈；否则为电流反馈。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4.

判断比较方式——串联反馈和并联反馈串联反馈：并联反馈：对于三极管电路：分别加在基极和发射极对于运放：分别加在同相输入端和反相输入端对于三极管电路：都加在基极对于运放：同时加在同相输入端或反相输入端口诀：同点并异点串5.反馈极性——负反馈与正反馈判断法：瞬时极性法1.先设输入信号ui瞬时极性为正“⊕”；2.

推演出各相关节点的瞬时极性。（共b电路除外）CE＋－u-－u+uo3.

按串并联反馈进行最后的判定口诀：串联同号为负，串联异号为正。

并联异号为负，并联同号为正

P232例判断电路的反馈极性和组态（只考虑交流）+C1RS+ui–RERB+VCCC2RL+us–+uo–++uid

–

电压串联负反馈电流并联负反馈C1UsC2VCC＋RsRFRL－＋RC1Re1RC2Re2uo－＋并联异号为负电压并联负反馈电流串联负反馈VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-FR取样同点并电压并联并联异号为负电压并联负反馈电压反馈作业：P2686-1（a）（b）（c）（f）6-2全部6.2负反馈的四种组态和反馈的一般表达式6.2.1负反馈的四种组态

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一、电压串联负反馈图电压串联负反馈(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I+=I-＝0虚断：图电压串联负反馈(b)方框图开环电压放大倍数：反馈系数：因为：所以反馈系数：二、电压并联负反馈图电压并联负反馈(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虚地图6.2.2电压并联负反馈(b)方框图放大倍数：——转移电阻反馈系数：因为：所以反馈系数：由于某种原因如：RLuOufuO电压负反馈的特性——稳定输出电压稳定过程：负载变化时，输出电压稳定oR+-+放大电路RLRL三、电流串联负反馈图电流串联负反馈(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图6.2.3电流串联负反馈(b)方框图——转移电导反馈系数：因为：所以反馈系数：四、电流并联负反馈图电流并联负反馈(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：图6.2.4电流并联负反馈(b)方框图电流放大倍数：反馈系数：因为：所以反馈系数：ioufUoio结论：想稳定哪一种输出量，就引入哪一种负反馈！！稳定过程：输出电流稳定由于某种原因电流负反馈的特性——稳定输出电流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反馈的一般表达式图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。关于反馈深度的讨论称为反馈深度负反馈深度负反馈正反馈自激振荡结论：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。6.3负反馈对放大电路性能的影响

提高增益的稳定性

减小非线性失真

展宽频带

改变输入电阻和输出电阻

在放大器中引入负反馈

降低了放大倍数

使放大器的性能得以改善：

抑制噪声和干扰提高放大倍数的稳定性在中频范围内，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。则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+–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和干扰。图展宽频带由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，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。可以证明：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。3dB3dBfLfHBWfLffHfBWf图负反馈对通频带和放大倍数的影响f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。图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/。图并联负反馈对Ri

的影响二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈使输出电阻减小Rof放大电路的输出电阻定义为：得：结论：引入电压负反馈后，放大电路的输出电阻减小到无反馈时的。图2.电流负反馈使输出电阻增大图结论：引入电流负反馈后，放大电路的输出电阻增大到无反馈时的倍。综上所述

1.反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电路的输入电阻有影响：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.反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。

3.负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有关。为改善性能引入负反馈的一般原则！！

要稳定直流量——引直流负反馈

要稳定交流量——引交流负反馈

要稳定输出电压或减小输出电阻——引电压负反馈

要稳定输出电流或增大输出电阻——引电流负反馈

要增大输入电阻——引串联负反馈

要减小输入电阻——引并联负反馈举例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，ic3的数值基本不受R6改变的影响。反馈组态判断的反运用先标出各相关点的瞬时极性应引入电流负反馈应引入电流并联负反馈（2）希望接入负载后，输出电压UO基本稳定。应引入电压负反馈应引入电压串联负反馈（3）希望输入端向信号源索取的电流小。应引入串联负反馈要求增大输入电阻（4）希望稳定静态工作点。解：以上两种反馈都同时具有交、直流反馈，所以能够稳定静态工作点。如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？应引入级间直流负反馈作业：6-136.4负反馈放大电路的分析计算

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：6.4.2利用关系式估算闭环电压放大倍数应用广泛根据将代入上式得即：输入量近似等于反馈量串联负反馈：并联负反馈：深度负反馈条件下：Xi’=Xi-Xf≈0u+=u-(1)“虚短”——ui’≈0(2)“虚断”——ii’≈0i+=i-=0通常用在串联负反馈电路中运放电路的“虚短”、“虚断”与“虚地”(3)并联负反馈电路中常用两虚的延伸——“虚地”u+=u-=0u+－A+∞ifRiifii+－i

通常假设反馈环内的信号是单向传输的——即信号从输入到输出的正向传输只经过基本放大电路，反馈网络的正向传输作用被忽略；而信号从输出到输入的反向传输只经过反馈网络，基本放大电路的反向传输作用被忽略。判断、分析、计算分立元件反馈放大电路时都要用到这个合理的设定。电压负反馈：电流负反馈：3）根据采样方式写反馈信号的表达式

负反馈电路分析计算Auf的步骤1)判断反馈组态2)根据比较方式确定关系式——即串联负反馈：并联负反馈：4）联立求解例：估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。(a)电压并联负反馈利用虚地u+=u-=0则闭环电压放大倍数为：(b)电压串联负反馈i+=i-=0虚断：

求闭环电压放大倍数：(c)电流并联负反馈利用虚地u+=u-=0ii≈if

(d)电流串联负反馈i+=i-=0虚断：作业：6-5（c）（d）

例6.4.2.级间深度负反馈条件下，估算分立电路闭环电压放大倍数。C1usC２VCC＋Rs－＋Rc2uo－＋Re2RfRc1Re1电流并联负反馈(a)(a)ii≈ifT1T2iiifibie2电流串联负反馈

解：用方法二(b)(b)ui≈ufRCRb2Rb1Re1Re2CeC2C1+VCCuouiufTRL－＋－＋－＋ic由第二章知，该电路闭环电压增益:－VEE－+IsRc2R1R1ib+VCCRfRe3－uoui＋Rc3T1T2T3ifii电压并联负反馈

解：用方法二(c)ii≈if(c)ic3VCC＋Rc2uo－＋Re2RfRc1Re1电压串联负反馈

解：用方法一(d)(d)T1T2ui－＋R1－VEE反馈系数：

求闭环电压放大倍数：反馈电压：uf－＋作业：6-4（b）（d）估算输入输出电阻(P248)在深度负反馈条件下：注：表中的输入、输出电阻均指反馈环内的输入、输出电阻。RifRof电压串联负反馈举例Rif＝∞Rif／

＝Rb1ROf＝0Rif／Rif6.5.1产生自激振荡的原因6.5负反馈放大电路的自激振荡已知：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，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：幅度平衡条件相位平衡条件例：由单管阻容耦合共射放大电路的频率响应-270o0.707AumAumfLfHBWffφOO-90o-180ofLfH相位条件满足时，只要即可可见，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。自激振荡多发生在三级或三级以上的负反馈放大电路中,两级电路通常不会自激二、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，分析是否同时满足自激振荡的幅度和相位条件。例：某负反馈放大电路的波特图为：f/HZf/HZfofo60402000-90°-180°

AF图(a)由相频特性：当f=f0

时，相位移AF=-180º，满足相位条件；结论：当f=f0

时，电路同时满足相位条件和幅度条件——自激振荡。此频率对应的幅频特性位于横轴之上，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图6.5.1利用波特图来判断自激振荡(b)练习题P275习题19Gm三、负反馈放大电路的稳定裕度当环境温度、电路参数及电源电压等在一定范围内变化时，为保证放大电路也能满足稳定条件，要求放大电路要有一定的稳定裕度。1.幅度裕度Gmf/HZf/HZfofo604020OO-90°-180°

AFfcfc对于稳定的负反馈放大电路，Gm为负值。Gm

值愈负，负反馈放大电路愈稳定。一般要求Gm≤

-10dB。图2.相位裕度m当f=fc时，负反馈放大电路稳定对于稳定的负反馈放大电路，m为正值。m值愈大，负反馈放大电路愈稳定。一般要求m≥45f/Hzf/Hzfofo60402000-90°-180°

AFfcfcmGm图6.5.1常用的校正措施为保证放大电路稳定工作，对于三级或三级以上的负反馈放