模拟电子线路 第4章 放大器中的负反馈

4.1反响的根本概念与分类4.2负反响放大电路的方框图及增益的普通表达式4.3负反响对放大电路性能的改善4.4负反响放大电路的分析方法4放大电路中的负反响4.5负反响放大电路的稳定问题4.1反响的根本概念与分类反响电路中的反响方式类型四种阻态的判别方法4.1.1根本概念4.1.2四种类型的反响阻态各种反响类型的特点信号源对反响效果的影响4.1.1根本概念1.反响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内部反响外部反响4.1.1根本概念1.反响反响通路——信号反向传输的渠道开环——无反响通路闭环——有反响通路反响通路〔反响网络〕信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输4.1.1根本概念2.电路中的反响方式〔1〕正反响与负反响负反响的作用：稳定静态任务点；稳定放大倍数；改动输入电阻、输出电阻；扩展通频带。正反响：引入反响后，使净输入量变大了，系统的增益提高了。负反响：引入反响后，使净输入量变小了，系统的增益下降了。取+加强输入信号正反响用于振荡器取-减弱输入信号负反响用于放大器放大器输出输入开环闭环反响网络±叠加反响信号净输入信号反响框图：瞬时极性法:即在电路中，从输入端开场，沿着正向传输途径和反响网络反向传输途径，逐次标出电压瞬时极性，确定反响信号极性，然后根据输入信号和反响信号的极性判别净输入信号的变化，凡使净输入信号减小的是负反响，反之是正反响。判别方法：例题1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(电流)(+)(+)(-)(-)净输入量(电压)负反响正反响反响通路反响通路级间反响通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量(电流)级间负反响反响通路本级反响通路例题1(+)(+)净输入量(电压)(+)(+)(-)(-)净输入量(电压)负反响正反响反响通路反响通路级间反响通路(+)(+)(+)(+)净输入量(电流)级间正反响本级反响通路(+)(+)(+)(+)反响信号与输入信号接在放大器的同一输入端反响信号与原输入信号相位相反负反响反响信号与输入信号接在放大器的不同输入端反响信号与原输入信号相位相反正反响反响信号与原输入信号相位一样正反响反响信号与原输入信号相位一样负反响4.1.1根本概念2.电路中的反响方式〔2〕交流反响与直流反响例(+)(+)(+)(+)交、直流负反响(+)交流正反响交流反响：反响只对交流信号起作用。直流反响：反响只对直流起作用。假设在反响网络中串接隔直电容，那么可以隔断直流，此时反响只对交流起作用。例题2判别所示电路能否有反响,是哪种反响(交流或直流)?(1)(2)(3)(+)(+)(-)(-)(-)4.1.2四种类型的反响阻态1.类型由此可组成四种阻态：输入端：反响信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输出端：反响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2.四种阻态的判别方法并联：反响量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反响量输入量电流反响：将负载短路，反响量依然存在。电压反响：将负载短路，反响量为零。〔反响网络串接在输入回路中，以电压方式求和〕〔反响网络并接输入端，以电流方式求和〕3电压串联负反响衔接方式(1)(2)电压负反响的特点采样网络采取电压采样方式,反响信号与输出电压成比例电压反响：将负载短路，反响量为零。判别方法令uo=0或RL=0,反响不存在,那么为电压反响(3)串联负反响的特点电压求和的方式反映反响信号对输入信号的影响净输入电压反响电压(4)对信号源的要求要求信号源为电压源信号源内阻越小,串联负反响的作用越强例4.1.2四种类型的反响阻态电压串联负反响例4.1.2四种类型的反响阻态+VCCC1C2RbReRLu0ui++--(1)(2)4电流并联负反响衔接方式(1)(2)电流负反响的特点采样网络采取串联电流采样方式,反响信号与输出电流成比例电流反响：将负载短路，反响量依然存在判别方法令Io=0或RL=∞,反响不存在(3)并联负反响的特点电流求和的方式反映反响对输入信号的影响净输入电压反响电压(4)对信号源的要求要求信号源为电流源信号源内阻越大,并联反响的作用越强例4.1.2四种类型的反响阻态电流并联负反响例4.1.2四种类型的反响阻态电流并联负反响5电压并联负反响衔接方式(1)例4.1.2四种类型的反响阻态电压并联负反响例4.1.2四种类型的反响阻态电压并联负反响6电流串联负反响衔接方式(1)例4.1.2四种类型的反响阻态电流串联负反响例4.1.2四种类型的反响阻态电流串联负反响4.1.2四种类型的反响阻态A.电压串联RLvOvFvIDvO电压负反响：稳定输出电压串联反响：输入端电压求和〔KVL〕7.各种反响类型的特点-vI+vID+vF=0输入端有vID=vI-vF即4.1.2四种类型的反响阻态7.各种反响类型的特点B.电流并联RLiOiFiIDiO电流负反响：稳定输出电流并联反响：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响阻态串联反响8.信号源对反响效果的影响vID=vI-vF那么vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。要想反响效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。4.1.2四种类型的反响阻态并联反响8.信号源对反响效果的影响iID=iI-iF那么iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。要想反响效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。end判别图示各电路中能否引入了反响，是直流反响还是交流反响，是正反响还是负反响。设图中一切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响。例题3(+)(+)(+)(+)思索题图〔b〕所示电路中引入了直流负反响图〔c〕所示各电路中均引入了交、直流负反响。〔b〕〔c〕(+)(+)(+)(+)电压放大倍数电压串联交、直流负反响图〔d〕所示各电路中均引入了交、直流负反响。图〔e〕所示各电路中均引入了交、直流负反响。(e)(d)电压串联负反响电压串联负反响图〔g〕所示电路中引入了交、直流负反响电压并联负反响电压并联负反响图〔f〕所示电路中引入了交、直流负反响〔f〕〔g〕(+)(+)(-)(-)(+)(+)(-)(-)(-)并联负反响图〔h〕所示电路中引入了交、直流负反响。〔h〕思索题电压串联负反响判别图示各电路中能否引入了反响；假设引入了反响，那么判别是正反响还是负反响；假设引入了交流负反响，那么判别是哪种组态的负反响，并求出反响系数和深度负反响条件下的电压放大倍数或设图中一切电容对交流信号均可视为短路。(a)反响系数和深度负反响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响(+)(+)(+)(+)(c)(b)反响系数和深度负反响条件下的电压放大倍数图〔c〕所示电路中引入了反响系数和深度负反响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响电压串联负反响。(+)(+)(-)(-)(-)图〔d〕所示电路中引入了正反响。(d)(+)(-)(-)(-)(+)(-)(-)电流串联正反响图〔e〕所示电路中引入了电压并联负反响。思索题图〔f〕所示电路中引入了电流串联反响。图〔g〕所示电路中引入了电压串联负反响。思索题Vf图示电路中开环增益A很大.(1)指出反响的类型;(2)写出输出电流的表达式;(3)阐明该电路的功能.例题KΩΩKΩ解:(1)R2R3引入了电流并联负反响(2)在深度负反响条件下,由虚短,虚断可知(3)电路可视为压控电流源4.2负反响放大电路的方框图及增益的普通表达式4.2.1负反响放大电路的方框图4.2.2负反响放大电路增益的普通表达式环路增益反响深度的讨论表达式推导构成信号的单向化传输4.2.1负反响放大电路的方框图1.构成信号源输出信号反响放大电路的输入信号反响信号根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负反响放大电路的方框图单向化4.2.2负反响放大电路增益的普通表达式1.表达式推导开环增益反响系数闭环增益由于所以知即闭环增益的普通表达式又由于所以对信号源的增益4.2.2负反响放大电路增益的普通表达式1.表达式推导信号在四种反响阻态中的详细方式电压串联电压并联电流串联电流并联2.反响深度的讨论负反响，放大倍数下降4.2.2负反响放大电路增益的普通表达式称为反响深度深度负反响正反响自激振荡结论：当AoF>>1很大时，负反响放大器的闭环放大倍数只与反响网络有关，即负反响可以稳定增益。3.环路增益4.2.2负反响放大电路增益的普通表达式环路电压增益=end4.3负反响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响的普通原那么分析负反响放大电路的普通步骤4.3.1提高增益的稳定性闭环时那么只思索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响条件下即闭环增益只取决于反响网络。当反响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加反响前加反响后ufuiudAF+–

改善uouo负反响抑制干扰与噪声的原理与减小非线性失真的原理一样.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,负反响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添加,这样就可以提高信噪比.4.3.3抑制反响环内噪声开环幅频呼应4.3.4扩展频带上限频率扩展1+AF倍下限频率降低1+AF倍闭环幅频呼应1.串联负反响使电路的输入电阻添加：2.并联负反响使电路的输入电阻减小：例如:射极输出器了解：串联负反响相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻添加。了解：并联负反响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.串联负反响使电路的输入电阻添加：所以ISRSIfViIi′+-AFX0Ii所以2.并联负反响使电路的输入电阻减小：3.电压负反响使电路的输出电阻减小：例如:射极输出器了解：电压负反响目的是阻止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了解：电流负反响目的是阻止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.电流负反响使电路的输出电阻添加：roisoioRL为改善性能引入负反响的普通原那么要稳定直流量——引直流负反响要稳定交流量——引交流负反响要稳定输出电压——引电压负反响要稳定输出电流——引电流负反响要增大输入电阻——引串联负反响要减小输入电阻——引并联负反响end4.4负反响放大电路的分析方法深度负反响的特点各种反响阻态的近似计算深度负反响条件下的近似计算举例4.4.1深度负反响条件下的近似计算1.深度负反响的特点即，深度负反响条件下，闭环增益只与反响网络有关由于那么又由于代入上式得输入量近似等于反响量净输入量近似等于零由此可得深度负反响条件下，根本放大电路“两虚〞的概念虚短虚断4.4.1深度负反响条件下的近似计算1.深度负反响的特点串联负反响，输入端电压求和。深度负反响条件下虚短虚断虚短虚断并联负反响，输入端电流求和。4.4.1深度负反响条件下的近似计算2.各种反响阻态的近似计算〔1〕电压串联负反响利用虚短和虚断的概念得知那么反响系数为闭环电压增益串联负反响普通有4.4.1深度负反响条件下的近似计算2.各种反响阻态的近似计算〔1〕电压串联负反响*闭环输入电阻当负载开路，且忽略反响网络的负载效应时比无反响时添加了Rif4.4.1深度负反响条件下的近似计算2.各种反响阻态的近似计算〔1〕电压串联负反响*闭环输出电阻比无反响时减小了Rof4.4.1深度负反响条件下的近似计算2.各种反响阻态的近似计算〔2〕电流并联负反响利用虚短和虚断可知反响系数为闭环增益闭环电压增益那么4.4.1深度负反响条件下的近似计算2.各种反响阻态的近似计算〔3〕电压并联负反响那么反响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深度负反响条件下的近似计算2.各种反响阻态的近似计算〔4〕电流串联负反响那么反响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下图，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以下图所示。电路为电流串联负反响那么反响系数为注：电路必需满足深度负反响条件才有此结论在深度负反响条件下，利用虚短和虚断可知例求：(1)大环阻态；(2)二、三级部分阻态；闭环增益闭环电压增益在深度负反响条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压并联负反响那么反响系数为(3)深度负反响下大环的闭环电压增益。(2)T2电流串联负反响T3电流串联负反响T2和T3级间电流串联正反响(3)例求：(1)判别反响阻态；在深度负反响条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压串联负反响(2)深度负反响下大环的闭环电压增益。(2)例求：(1)判别反响阻态；闭环电压增益在深度负反响条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压串联负反响那么反响系数为(2)深度负反响下大环的闭环电压增益。(2)end4.5负反响放大电路的稳定问题4.5.1自激及稳定任务条件4.5.2频率补偿技术4.5.1自激及稳定任务条件1.自激振荡景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.产生缘由在高频区或低频区产生的附加相移到达180，使中频区的负反响在高频区或低频区变成了正反响，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。4.5.1自激及稳定任务条件3.自激振荡条件自激振荡反响深度即又得自激振荡条件幅