电子技术基础项目化教程课件 项目五 集成运算放大电路的应用 5.2.4 负反馈对放大电路性能的影响

5.2相关知识总目录下页5.2.4负反馈对放大电路性能的影响1.提高增益的稳定性

在放大电路中，电源电压的变化、静态工作点的偏移、器件老化等原因都会使放大电路的增益变化。当反馈深度很深即

时，称此反馈为深度负反馈。由反馈方程式

可知，放大电路的闭环增益可近似表示为：

上式表明，引入深度负反馈后，放大电路的增益只决定于反馈系数

，基本上与放大电路的开环增益

无关。5.2.4负反馈对放大电路性能的影响下页上页首页

通常，反馈网络是由性能比较稳定的无源线性元件组成的，因此引入深度负反馈后，放大电路的增益非常稳定。

为了定量地表述增益稳定性改善的程度,常用增益的相对变化量进行比较。若放大电路工作在中频范围，而且反馈网络又是纯阻性，皆为实数，即

，，则有：

对上式求微分，可得：下页上页首页用

式来除上式两边，得

上式说明，引入负反馈后，闭环增益的相对变化量是开环增益相对变化量的1/(1+AF)倍，换言之，闭环增益Af的稳定度比开环增益A的稳定度提高了1+AF倍。下页上页首页2.减少失真和扩展通频带

（1）减少非线性失真

放大电路在大信号工作状态下，放大器件的瞬时工作点可能延伸到它的传输特性的非线性部分，从而使电路的输出波形产生非线性失真。引入负反馈可以减少非线性失真。图5-32为负反馈减少非线性失真的示意图。下页上页首页图5-32负反馈减少非线性失真

图中的虚线波形为放大电路在无反馈时的净输入波形和输出波形。虽然输入信号是正弦波，但由于器件的非线性，使放大后的输出信号变为正、负半周不对称的失真波形，即波形的正半周小、负半周大。引入负反馈后，在反馈系数F为常数的条件下，反馈信号也是正半周小、负半周大，从而净输入信号变为正半周大、负半周小的预失真波形，这样，经过基本放大电路放大后就能将输出信号的正半周相对扩大而负半周相对压缩，使正、负半周的幅度接近相等，从而改善了输出波形的非线性失真。

（2）扩展通频带

利用负反馈能使放大倍数稳定的概念很容易说明负反馈具有展宽通频带的作用。在放大电路中，当信号在低频区和高频区时，其放大倍数均要下降，如图5-33所示。下页上页首页图5-33开环与闭环的幅频特性

由于负反馈具有稳定放大倍数的作用，因此在低频区和高频区的放大倍数下降的速度减慢，相当于通频带展宽了。在通常情况下，放大电路的增益带宽积为一常数。

即：

一般情况下，

，所以

，这表明，引入负反馈后，电压放大倍数下降为几分之一，通频带就展宽几倍。可见，引入负反馈能展宽通频带，但这是以降低放大倍数为代价的。

应当指出，由于负反馈的引入，在减小非线性失真的同时，降低输出幅度。此外输入信号本身固有的失真，是不能用引入负反馈来改善的。

下页上页首页3.改变放大电路的输入和输出电阻

（1）负反馈对放大电路输入电阻的影响1）串联负反馈使电路的输入电阻增大

负反馈对输入电阻的影响取决于反馈网络与基本放大电路在输入回路的连接方式，而与输出回路中反馈的取样方式无直接关系。因此在分析负反馈电路输入电阻时，只需画出输入回路的连接方式，如图5-34所示。图5-34串联负反馈对输入电阻的影响

其中Ri是基本放大电路的输入电阻（开环输入电阻），Rif是负反馈放大电路的输入电阻（闭环输入电阻）。由上式表明，引入串联负反馈后，输入电阻Rif是开环输入电阻Ri的（1+AF）倍。

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应当指出，在某些负反馈放大电路中，有些电阻并不在反馈环内，如共射电路中的基极电阻Rb，反馈对它并不产生影响。因此，更确切地说，引入串联负反馈，使引入反馈的支路的等效电阻增大到基本放大电路输入电阻的（1+AF）倍。但不管哪种情况，引入串联负反馈都将输入电阻增大。下页上页首页2）并联负反馈使输入电阻减小

方框图如图5-35所示。在并联负反馈放大电路中，反馈网络与基本放大电路的输入电阻并联，因此闭环输入电阻Rif小于开环输入电阻Ri。由于

上式表明，引入并联负反馈后，闭环输入电阻是开环输入电阻的1/(1+AF)倍。

下页上页首页图5-35并联负反馈对输入电阻的影响

（2）负反馈对放大电路输出电阻的影响

负反馈对输出电阻的影响取决于反馈网络在放大电路输出回路的取样方式，与反馈网络在输入回路的连接方式无直接关系。因为取样对象就是稳定对象。因此，分析负反馈对放大电路输出电阻的影响，只要看它是稳定输出信号电压还是稳定输出信号电流。

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1）电压负反馈使输出电阻减小

如图5-36所示。电压负反馈取样于输出电压，又能维持输出电压稳定。即输入信号一定时，电压负反馈的输出趋于一恒压源，其输出电阻很小。

当输出取样为输出电压时：所以

下页上页首页图5-36电压负反馈对输出电阻的影响

注意：Ro是在不考虑RL条件下，将反馈网络等效到输入、输出端后求得。Ro同样不考虑对反馈环无影响的元件，但应计入总电路的Rof。当1+AF>>1时，Rof→0，反馈电路可等效为一恒压源。下页上页首页

2）电流负反馈使输出电阻增大

如图5-37所示。电流反馈取样于输出电流，能维持输出电流稳定，即输入信号一定时，电流负反馈的输出趋于一恒流源，其输出电阻很大。

当输出取样为输出电流时：因为：下页上页首页图5-37电流负反馈对输出电阻的影响

注意：Ro是在不考虑RL条件下，将反馈网络等效到输入、输出端后求得。Ro同样不考虑对反馈环无影响的元件，但应计入总电路的Rof。当1+AF>>1时，Rof→∞，反馈电路可等效为一恒流源。

如果基本放大电路为运算放大器时