模拟电子线路 放大器中的负反馈

4.1反馈的基本概念与分类4.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式4.3负反馈对放大电路性能的改善4.4负反馈放大电路的分析方法4放大电路中的负反馈4.5负反馈放大电路的稳定问题4.1反馈的基本概念与分类

反馈

电路中的反馈形式

类型

四种阻态的判断方法

4.1.1基本概念

4.1.2四种类型的反馈阻态

各种反馈类型的特点

信号源对反馈效果的影响4.1.1基本概念1.反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈4.1.1基本概念1.反馈反馈通路——信号反向传输的渠道开环——无反馈通路闭环——有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输4.1.1基本概念2.电路中的反馈形式（1）正反馈与负反馈负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改变输入电阻、输出电阻；扩展通频带。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了，系统的增益提高了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了，系统的增益下降了。取+加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器放大器输出输入开环闭环反馈网络±叠加反馈信号净输入信号反馈框图：瞬时极性法:即在电路中，从输入端开始，沿着正向传输路径和反馈网络反向传输路径，逐次标出电压瞬时极性，确定反馈信号极性，然后根据输入信号和反馈信号的极性判断净输入信号的变化，凡使净输入信号减小的是负反馈，反之是正反馈。判别方法：例题1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(电流)(+)(+)(-)(-)净输入量(电压)负反馈正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量(电流)级间负反馈反馈通路本级反馈通路例题1(+)(+)净输入量(电压)(+)(+)(-)(-)净输入量(电压)负反馈正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)净输入量(电流)级间正反馈本级反馈通路(+)(+)(+)(+)反馈信号与输入信号接在放大器的同一输入端反馈信号与原输入信号相位相反负反馈反馈信号与输入信号接在放大器的不同输入端反馈信号与原输入信号相位相反正反馈反馈信号与原输入信号相位相同正反馈反馈信号与原输入信号相位相同负反馈4.1.1基本概念2.电路中的反馈形式（2）交流反馈与直流反馈例(+)(+)(+)(+)交、直流负反馈(+)交流正反馈交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。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。例题2判断所示电路是否有反馈,是哪种反馈(交流或直流)?(1)(2)(3)(+)(+)(-)(-)(-)4.1.2四种类型的反馈阻态1.类型由此可组成四种阻态：输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。电压串联电压并联电流串联电流并联2.四种阻态的判断方法并联：反馈量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量输入量电流反馈：将负载短路，反馈量仍然存在。电压反馈：将负载短路，反馈量为零。（反馈网络串接在输入回路中，以电压形式求和）（反馈网络并接输入端，以电流形式求和）3电压串联负反馈连接方式(1)(2)电压负反馈的特点采样网络采取电压采样方式,反馈信号与输出电压成比例电压反馈：将负载短路，反馈量为零。判断方法令uo=0或RL=0,反馈不存在,则为电压反馈(3)串联负反馈的特点电压求和的方式反映反馈信号对输入信号的影响净输入电压反馈电压(4)对信号源的要求要求信号源为电压源信号源内阻越小,串联负反馈的作用越强例4.1.2四种类型的反馈阻态电压串联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态+VCCC1C2RbReRLu0ui++--(1)(2)4电流并联负反馈连接方式(1)(2)电流负反馈的特点采样网络采取串联电流采样方式,反馈信号与输出电流成比例电流反馈：将负载短路，反馈量仍然存在判断方法令Io=0或RL=∞,反馈不存在(3)并联负反馈的特点电流求和的方式反映反馈对输入信号的影响净输入电压反馈电压(4)对信号源的要求要求信号源为电流源信号源内阻越大,并联反馈的作用越强例4.1.2四种类型的反馈阻态电流并联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态电流并联负反馈5电压并联负反馈连接方式(1)例4.1.2四种类型的反馈阻态电压并联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态电压并联负反馈6电流串联负反馈连接方式(1)例4.1.2四种类型的反馈阻态电流串联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态电流串联负反馈4.1.2四种类型的反馈阻态A.电压串联RL

vO

vF

vID

vO

电压负反馈：稳定输出电压串联反馈：输入端电压求和（KVL）7.各种反馈类型的特点-vI+vID+vF=0输入端有vID=vI-vF即4.1.2四种类型的反馈阻态7.各种反馈类型的特点B.电流并联RL

iO

iF

iID

iO

电流负反馈：稳定输出电流并联反馈：输入端电流求和（KCL）其他两种阻态有类似的结论iI

-

iID-iF=0输入端有iID=iI-iF即4.1.2四种类型的反馈阻态串联反馈8.信号源对反馈效果的影响vID=vI-vF

则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。4.1.2四种类型的反馈阻态并联反馈8.信号源对反馈效果的影响iID=iI-iF

则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。end判断图示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。图（a）所示电路中引入了直流负反馈。例题3(+)(+)(+)(+)思考题图（b）所示电路中引入了直流负反馈图（c）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。（b）（c）(+)(+)(+)(+)电压放大倍数电压串联交、直流负反馈图（d）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。图（e）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。(e)(d)电压串联负反馈

电压串联负反馈

图（g）所示电路中引入了交、直流负反馈电压并联负反馈

电压并联负反馈

图（f）所示电路中引入了交、直流负反馈（f）（g）(+)(+)(-)(-)(+)(+)(-)(-)(-)并联负反馈图（h）所示电路中引入了交、直流负反馈。（h）思考题电压串联负反馈

判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数或设图中所有电容对交流信号均可视为短路。(a)反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数为式中RL为电流表的等效电阻。例题4图（a）所示电路中引入了电流串联负反馈(+)(+)(+)(+)(c)(b)反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数图（c）所示电路中引入了反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数图（b）所示电路中引入了电压并联负反馈电压串联负反馈。(+)(+)(-)(-)(-)图（d）所示电路中引入了正反馈。(d)(+)(-)(-)(-)(+)(-)(-)电流串联正反馈

图（e）所示电路中引入了电压并联负反馈。思考题图（f）所示电路中引入了电流串联反馈。图（g）所示电路中引入了电压串联负反馈。

思考题Vf图示电路中开环增益A很大.(1)指出反馈的类型;(2)写出输出电流的表达式;(3)说明该电路的功能.例题KΩΩKΩ解:(1)R2R3引入了电流并联负反馈(2)在深度负反馈条件下,由虚短,虚断可知(3)电路可视为压控电流源4.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式

4.2.1负反馈放大电路的方框图

4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式

环路增益

反馈深度的讨论

表达式推导

构成

信号的单向化传输4.2.1负反馈放大电路的方框图1.构成信号源输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）2.信号的单向化传输信号的正向传输信号的反向传输4.2.1负反馈放大电路的方框图单向化4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式1.表达式推导开环增益反馈系数闭环增益因为所以已知即闭环增益的一般表达式又因为所以对信号源的增益4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式1.表达式推导信号在四种反馈阻态中的具体形式电压串联电压并联电流串联电流并联2.反馈深度的讨论负反馈，放大倍数下降4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡结论：当

AoF>>1

很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数只与反馈网络有关，即负反馈可以稳定增益。3.环路增益4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式环路电压增益=end4.3负反馈对放大电路性能的改善

提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带对输入电阻和输出电阻的影响

为改善性能引入负反馈的一般原则

分析负反馈放大电路的一般步骤4.3.1提高增益的稳定性闭环时则只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面在深度负反馈条件下即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。(1)(2)(2)式除以(1)式4.3.2减少非线性失真闭环时增益减小，线性度变好。改善波形的失真Auiuo加反馈前加反馈后ufuiudAF+–

改善uouo

负反馈抑制干扰与噪声的原理与减小非线性失真的原理相同.噪声电压可视为由器件的非线性所引起的高次谐波电压,显然,负反馈的引入使有效信号和噪声电压一同减小,但是,噪声电压是固定的,而有效信号可以人为地增加,这样就可以提高信噪比.4.3.3抑制反馈环内噪声开环幅频响应4.3.4扩展频带上限频率扩展1+AF倍下限频率降低1+AF倍闭环幅频响应1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：例如:射极输出器理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。4.3.5对输入电阻和输出电阻的影响VSRSVfViVi′+-+-+-AFX0Ii1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：所以ISRSIfViIi′+-AFX0Ii所以2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：例如:射极输出器理解：电压负反馈目的是阻止

uo的变化，稳定输出电压。放大电路空载时可等效右图框中为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roesouoRL理解：电流负反馈目的是阻止

io的变化，稳定输出电流。放大电路空载时可等效为右图框中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：roisoioRL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——引电压负反馈要稳定输出电流——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end4.4负反馈放大电路的分析方法

深度负反馈的特点

各种反馈阻态的近似计算深度负反馈条件下的近似计算

举例4.4.1深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于则又因为代入上式得输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念虚短虚断4.4.1深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和。深度负反馈条件下虚短虚断虚短虚断并联负反馈，输入端电流求和。4.4.1深度负反馈条件下的近似计算2.

各种反馈阻态的近似计算（1）电压串联负反馈利用虚短和虚断的概念得知则反馈系数为闭环电压增益串联负反馈一般有4.4.1深度负反馈条件下的近似计算2.

各种反馈阻态的近似计算（1）电压串联负反馈*闭环输入电阻当负载开路，且忽略反馈网络的负载效应时比无反馈时增加了Rif4.4.1深度负反馈条件下的近似计算2.

各种反馈阻态的近似计算（1）电压串联负反馈*闭环输出电阻比无反馈时减小了Rof4.4.1深度负反馈条件下的近似计算2.

各种反馈阻态的近似计算（2）电流并联负反馈利用虚短和虚断可知反馈系数为闭环增益闭环电压增益则4.4.1深度负反馈条件下的近似计算2.

各种反馈阻态的近似计算（3）电压并联负反馈则反馈系数为闭环增益闭环电压增益利用虚短和虚断可知4.4.1深度负反馈条件下的近似计算2.

各种反馈阻态的近似计算（4）电流串联负反馈则反馈系数为闭环增益闭环电压增益利用虚短和虚断可知例电路如图所示，近似计算它的电压增益。闭环增益闭环电压增益解：忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。电路为电流串联负反馈则反馈系数为注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知例求：(1)大环阻态；(2)二、三级局部阻态；闭环增益闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压并联负反馈则反馈系数为(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益。(2)T2电流串联负反馈T3电流串联负反馈T2和T3级间电流串联正反馈(3)例求：(1)判断反馈阻态；在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压串联负反馈(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。(2)例求：(1)判断反馈阻态；闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压串联负反馈则反馈系数为(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。(2)end4.5

负反馈放大电路的稳定问题

4.5.1自激及稳定工作条件

4.5.2频率补偿技术4.5.1自激及稳定工作条件1.自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。2.产生原因在高频区或低频区产生的附加相移达到180

，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。4.5.1自激及稳定工作条件3.自激振荡条件自激振荡