模拟电子技术基础：第6章 放大电路中的反馈

第六章放大电路中的反馈§6.1反馈的概念及判断§6.2负反馈放大电路的方框图及放大倍数的估算§6.3交流负反馈对放大电路性能的影响§6.4负反馈放大电路的稳定性§6.5放大电路中反馈的其它问题9学时本章习题

6.16.56.66.96.136.16§6.1

反馈的概念及判断一、反馈的基本概念二、交流负反馈的四种组态三、反馈的判断本节知识点要求：建立反馈的基本概念；掌握交流负反馈的四种组态；能判断反馈的性质与种类1.什么是反馈

放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。一、反馈的基本概念要研究哪些问题？怎样引回是从输出电压还是输出电流引出反馈多少怎样引出反馈放大电路可用方框图表示影响放大电路的输入电压还是输入电流2.正反馈和负反馈负反馈使输出量减小,但可以改善放大器的性能引入反馈后是增大？还是减小？引入反馈后是增大？还是减小？反馈使净输入量减小的为负反馈，反之为正反馈正反馈有其他用途,我们讨论负反馈负反馈引入反馈后减小引入反馈后减小-3.直流反馈和交流反馈直流通路中存在的反馈称为直流反馈交流通路中存在的反馈称为交流反馈引入交流负反馈引入直流负反馈4.局部反馈和级间反馈R3引入局部反馈R4引入级间反馈多级放大电路中，可能存在局部反馈和级间反馈，重点研究级间（总体）反馈二、交流负反馈的四种组态1.电压反馈和电流反馈（反馈网络的取样对象）将输出电压通过反馈网络引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈将输出电流通过反馈网络引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈2.串联反馈和并联反馈放大电路输入端和反馈网络的连接方式，即输入量和反馈量叠加关系串联负反馈并联负反馈+_反馈量在输入端串联接入的是电压反馈，并联接入的是电流反馈3.四种反馈组态：注意量纲电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈三、反馈的判断找输出回路与输入回路的联系，有则有反馈，无则反馈有反馈吗？将输出电压全部反馈回去无反馈1.有无反馈的判断既在输入回路又在输出回路无！2.直流反馈和交流反馈的判断看反馈是存在于直流通路还是交流通路设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路仅有直流反馈仅有交流反馈交、直流反馈共存仅有直流反馈3.正、负反馈（反馈极性）的判断看净输入量是被增大还是被减小瞬时极性法：给定的瞬时极性，得到的极性；的极性→的极性→、、的叠加关系负反馈是什么组态的反馈？电压串联是负反馈？负反馈净输入电压是指运放两个输入端的电位差，净输入电流指的是同相输入端或反相输入端的电流。反馈量反馈电流净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流增大，引入了正反馈4.电压反馈和电流反馈的判断电路引入了电压（取样）负反馈令输出电压为0，若反馈量随之为0，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。输出输入之间没有关系了电路引入了电流（取样）负反馈反馈电流

引入电压负反馈可以稳定输出电压！引入电流负反馈可以稳定输出电流！5.串联反馈和并联反馈的判断在输入端:输入量、反馈量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈引入了并联反馈引入了串联反馈

分立元件放大电路中反馈的分析

+_+++_uF引入了电流串联负反馈作用？图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？其组态为哪种？

分立元件放大电路中反馈的分析

1.

若从第三级射极输出，则电路引入了哪种组态的交流负反馈？+_+++_uF引入了电压串联负反馈

2.

若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻，则反馈的性质有何变化？引入了电压并联交流负反馈+-+-清华大学华成英hchya@分立元件放大电路中的净输入量和输出电流分立元件反馈放大电路的净输入电压常指输入级晶体管的b-e（e-b）间或场效应管g-s（s-g）间的电位差，净输入电流常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）或场效应管的源极电流分立元件电流取样负反馈放大电路，反馈量常取自于输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输出电流，反馈的结果将稳定该电流§6.2

负反馈放大电路的方框图及放大倍数的估算一、负反馈放大电路的方框图二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式三、深度负反馈四、基于反馈系数的放大倍数的估算方法五、基于理想运放的放大倍数的计算方法本节知识点要求：掌握交流负反馈的四种组态下电路放大倍数的计算（估算）方法；掌握基于“虚短”和“虚断”的理想运放分析方法。一、负反馈放大电路的方框图基本放大电路反馈网络基本放大电路放大倍数反馈系数反馈放大器放大倍数二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式电流放大器跨导放大器互阻放大器电压放大器功能电流并联电流串联电压并联电压串联反馈组态三、深度负反馈环路放大倍数净输入量趋于零四、深度负反馈放大电路放大倍数的估算方法深度负反馈时放大倍数可以用反馈系数来估算反馈系数计算方法深度负反馈时1.找出反馈网络放大器反馈网络通常采用简单的电阻网络2.当是电压时（串联求和），出端开路3.当是电流时（并联求和），出端短路电压or电流电压or电流1.电压串联负反馈反馈网络2.电压并联负反馈为什么?为什么?Rif很小反馈网络3.电流串联负反馈反馈网络4.电流并联负反馈反馈网络深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数反馈组态电压串联电压并联电流串联电流并联深度负反馈求电压放大倍数讨论一_+++uF_io+

讨论二1.

从第三级射极输出深度负反馈求电压放大倍数R2.

改变电路:理想情况：五、理想运放负反馈放大电路的

电压放大倍数的计算方法uN

-uP

=0uN

=uP

虚短路iN

=iP

=0虚断路

虚短路，虚断路

是分析运算放大器线性工作的基本出发点深负反馈使运放的输入趋于0

引入深负反馈使理想运放工作在线性区利用虚短、虚断求解电路条件是：引入负反馈使运放工作在线性区与利用反馈系数计算的结果完全一样清华大学华成英hchya@利用虚短、虚断求解电路与利用反馈系数计算的结果一样清华大学华成英hchya@设所有的电容对交流信号均可视为短路。试说明电路中是否引入了交流负反馈；如引入了，则说明其组态电流串联负反馈讨论电流串联负反馈§6.3

交流负反馈对放大电路性能的影响一、提高放大倍数的稳定性二、改变输入电阻和输出电阻三、展宽频带四、减小非线性失真五、引入负反馈的一般原则本节知识点要求：掌握交流负反馈对放大电路性能的影响（稳定性、输入/输出电阻、通频带、非线性失真）；了解引入负反馈的一般原则。一、提高放大倍数的稳定性在中频段，放大倍数、反馈系数均为实数放大倍数的稳定性是基本放大电路的

倍二、改变输入电阻①串联求和增大输入电阻开环输入电阻讨论串联求和负反馈，只使引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的（1＋AF

）倍②并联求和减小输入电阻①电压取样使放大器的输出电阻减小RLuoAFxf-+xi-开环输出电阻vtit+外加测试电压vt三、改变输出电阻RofF-+xi=0--AFvtit+xf=FvtRo+-vt②电流取样负反馈使放大器的输出电阻增大

RLAFxfio+xi-vt+-it外加测试电流

it开环输出电阻Fit+xi-vt+-xf

=Fit-AFitRoRof讨论计算Ro

时，应该Rc2//RL电流取样负反馈，只使引出反馈的电路的等效电阻增大到原来的(1＋AF)倍四、负反馈使放大器的通频带展宽设反馈网络

是电阻网络

1hhhfFAAA&&&+=j1HmhffAA+=&&fLfHfLffHf例:某负反馈放大器的开环增益Am=104

求反馈放大器的带宽开环带宽解：负反馈使增益从开环的104降低到闭环50时，带宽从100Hz增加到20kHzHfw五、负反馈减小放大器的非线性失真

半导体元件的非线性使放大电路的输出和输入无法达到线性关系，而产生非线性失真。引入深度负反馈，放大倍数几乎只与反馈元件有关而与基本放大电路无关。而反馈元件一般为无源的R、C元件，线性良好。负反馈使放大电路的净输入与输出信号变化趋势相反，从而有效抑制放大电路自身的非线性失真。由于晶体管输入特性的非线性，当b-e

间加正弦波信号电压时，基极电流的变化不是正弦波若使加在b-e

之间的电压正半周幅值小于负半周的幅值，则其电流失真会减小非正弦波近似正弦波Auiuo加反馈前加反馈后ufuiudAF+–

波形改善uo净输入信号的正半周幅值小于负半周幅值AxoxiAF+xsxoxfxi－深度负反馈开环改善由于输入信号大小不同，引起的非线性失真可以证明，

引入负反馈后，非线性失真减小到基本放大电路的1/(1＋AF)例:

已知如果反馈系数F=0.5,确定闭环增益解:闭环增益几乎不变,约为(1/F)=2电压/电流变换电流/电压变换,中间级电流放大器电压放大,输入级,中间级用途增宽增宽增宽增宽通频带减小减小减小减小非线性失真与噪声AgArAiAu稳定增益增加减小减小增加输入电阻增加减小增加减小输出电阻电流串联电压并联电流并联电压串联项目电路类型负反馈对放大器性能的影响六、引入负反馈的一般原则稳定Q点，应引入直流负反馈，

改善动态性能，应引入交流负反馈；根据信号源特点：

增大输入电阻应引入串联负反馈，

减小输入电阻应引入并联负反馈；根据负载需要：

需输出稳定电压（即减小输出电阻）的

应引入电压负反馈，

需输出稳定电流（即增大输出电阻）的

应引入电流负反馈；从信号转换关系上看：

输出电压由输入电压控制的为电压串联负反馈，

输出电压是输入电流控制的为电压并联负反馈，

输出电流是输入电压控制的为电流串联负反馈，

输出电流是输入电流控制的为电流并联负反馈；讨论一为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？讨论二试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈电流反馈电压反馈串联反馈并联反馈清华大学华成英hchya@讨论三电路中引入的是什么反馈？§6.4

负反馈放大电路的稳定性一、自激振荡产生的原因及条件二、负反馈放大电路稳定性的分析三、负反馈放大电路稳定性的判断四、消除自激振荡的方法本节知识点要求：了解负反馈放大电路的稳定性问题一、自激振荡产生的原因及条件现象：低频干扰或产生了轻微低频振荡高频干扰或产生了轻微高频振荡自激振荡现象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.

产生的原因AF在高频区或低频区产生的附加相移达到180

，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。–+Xi+XfXoXid

在电扰动下，必含有频率为fo

的信号，对于f=fo

的信号，产生正反馈过程输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡若存在f＝fo

时，附加相移为±π，则3.自激振荡的条件电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程，起振条件为幅值平衡条件相位平衡条件二、负反馈放大电路稳定性的分析①附加相移由放大电路决定;②振荡只可能产生在高频段设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式没有满足相位条件的频率，引入负反馈后不可能振荡没有满足幅值条件的频率，引入负反馈后不可能振荡有可能存在某个满足起振条件的频率对于单管放大电路:对于两级放大电路:对于三级放大电路:什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？三级（或以上）放大电路（3个小电容），引入负反馈后有可能产生高频振荡；同理，大电容为三个（或以上）放大电路，引入负反馈后有可能产生低频振荡放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大环路放大倍数

AF越大，越容易满足起振条件三、负反馈放大电路稳定性的判断已知环路增益的频率特性，判断闭环后电路的稳定性使环路增益下降到0dB的频率，记作fc使φA＋φF＝-π的频率，记作fofcfofcfofcfo满足起振条件

fo＜

fc

，电路不稳定，可能会产生自激振荡fo

＞

fc，电路稳定，不会产生自激振荡fcfoGm幅值裕度φm相位裕度当Gm≤－10dB且φm＞45º，才具有可靠的稳定性不满足起振条件例：一多级负反馈放大电路，开环增益为：f的单位为MHZ，F

由电阻组成，问反馈系数F分别取何值，系统处于自激，不自激状态和有45度相位裕量解：用渐进线波特图近似分析波特图临界自激越大，红色水平线

下移，越容易自激越大，表明反馈深度越深越容易自激NOTE:

如F电路是无源电阻网络,

负反馈放大器是单极点的,

总是稳定的四、消除自激振荡的方法1.简单滞后补偿设放大电路为直接耦合，反馈网络为电阻网络在最低上限频率回路加补偿电容20dB/10倍频使补偿后滞后补偿法是以频带变窄为代价来消除自激振荡的最大相移为-135°具有45°的相位裕度，电路稳定补偿后最大相移-90°相移-45°2.密勒补偿在获得同样补偿的情况下，补偿电容比简单滞后补偿的电容小得多补偿电容3.RC滞后补偿上式，最大相移为-180º，不满足起振条件，电路稳定补偿电路RC

滞后补偿与简单滞后补偿比较简单补偿RC滞后补偿补偿前为使消振后频带变化更小，可采用超前补偿的方法RC滞后补偿较简单电容补偿使频带的变化小些清华大学华成英hchya@讨论判断电路引入负反馈后有可能产生自激振荡吗？

如可能，则应在电路的哪一级加补偿电容？§6.5

放大电路中反馈的其它问题一、放大电路中的正反馈二、电流反馈型集成运放本节知识点要求：了解反馈放大电路性能的其它问题引入的正