第5章负反馈放大电路习题解答.doc

第5章 负反馈放大电路习题解答1. 什么是反馈？为什么要引入反馈？【解题过程】在电子电路中，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或者全部通过一定的网络返送回输入回路，以影响放大电路性能的措施，称为反馈。负反馈可以大大提高增益乃至整个系统的稳定性、负反馈可以扩展通频带、负反馈可以改变输入输出阻抗，使系统更有利于推动后面的负载，所以要引入反馈。2. 什么是正反馈和负反馈？如何判断电路中引入的是正反馈还是负反馈？【解题过程】当电路中引入反馈后，反馈信号能削弱输入信号的作用，称为负反馈。相反，反馈信号加强了输入信号的作用，称为正反馈。为了判断引入的是正反馈还是负反馈，通常采用的方法是“瞬时极性法”。具体做法如下：(1)假定放大电路工作在中频信号频率范围，则电路中电抗元件的影响可以忽略；(2)假定电路输入信号在某个时刻的对地极性，在电路中用符号“”和“-”表示瞬时极性的正和负，并以此为依据，逐级推出电路中各相关点电流的流向和电位极性，从而得出输出信号的极性；(3)根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；(4)根据反馈信号和输入信号的极性及连接方式，判断净输入信号，若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增强，则为正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号削弱，则为负反馈。3. 负反馈放大电路的一般表达式是什么？【解题过程】负反馈放大电路的一般表达式为4. 负反馈放大电路有哪四种组态？如何判断？【解题过程】负反馈放大电路的四种组态为电压并联负反馈、电压串联负反馈，电流并联负反馈，电流串联负反馈，具体判断方法在正文6.5中有详细描述。5. 负反馈对电路性能产生什么影响？【解题过程】负反馈对电路性能产生如下影响：提高闭环增益的稳定性、扩展闭环增益的通频带、减小非线性失真、抑制放大电路内部的噪声。6.电路如题图6.6 (a)、(b)所示。 （1）判断图示电路的反馈极性及类型； （2）求出反馈电路的反馈系数。 (a) (b)题图 6.6 【解题过程】（1）判断电路反馈极性及类型。 在图(a)中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，0，即正比与；当输入信号对地极性为正时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为正，故本电路是电压串联负反馈电路。 在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。 （2）为了分析问题方便，画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图（c）、(d)所示。 图(c) 图(d) 由于图(a)电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。即 故 图(a)电路的反馈系数 由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。 故 图(b)电路的反馈系数7. 电路如题图 6.7所示，图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大，在中频范围内，它们的容抗近似为零。试判断电路中反馈的极性和类型（说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈）。题图 6.7【解题过程】 图示放大电路输出与输入之间没有反馈，第一级也没有反馈，第二级放大电路有两条反馈支路。一条反馈支路是，另一条反馈支路是和串联支路。支路有旁路电容，所以它是本级直流反馈，可以稳定第二级电路的静态工作点。和串联支路接在第二级放大电路的输出（集电极）和输入之间（基极），由于的“隔直”作用，该反馈是交流反馈。 和串联支路交流反馈极性的判断： 当给第二级放大电路加上对地极性为正的信号时，输出电压极性为负，由于电容对交流信号可认为短路，所以反馈信号极性也为负，因而反馈信号削弱输入信号的作用，该反馈为负反馈。判断过程如图所示。 负反馈组态的判断： 若令输出电压信号等于零，从输出端返送到输入电路的信号等于零，即反馈信号与输出电压信号成正比，那么该反馈是电压反馈；反馈信号与输入信号以电流的形式在基极叠加，所以它是并联反馈。 总结上述判别可知，图示电路中和串联支路构成交流电压并联负反馈。8. 判断题图6.8所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，并指出反馈系数是哪两个量的比值，设图中所有电容对交流信号均可视为短路。题图6.8【解题过程】 图（a）所示电路的反馈判断过程如图（e）所示。由判断可知，电路中引入了电流串联负反馈。反馈系数图（b）所示电路的反馈判断过程如图（f）所示。由判断可知，电路中引入了电压并联负反馈。反馈系数图（e） 图（f） 图（c）所示电路中输出电压就是反馈电压，反馈电压削弱了出入电压的作用，使晶体管的输入尽电压ube减小，引入了电压串联负反馈。反馈系数 图（d）所示电路的反馈判断过程如图（g）所示，由判断可知该电路引入了正反馈。图（g）9. 电路如题图6.9所示，试说明该电路引入共模负反馈稳定静态工作点的原理。题图6.9【解题过程】该电路为两级双端输入、双端输出的差动放大电路。由图可知，晶体管的基极接在、 管射极分压电阻、之间。由于、管射极差模信号为零，所以不存在差模信号反馈。但存在共模信号反馈，也就是说，如果输出共模电流有变化，则通过、分压，控制管基极电流，使第一级恒流源电流变化，从而使、变化，最终可使电路中的共模电流稳定。例如，由于某种原因使、同时增大，则、同时下降，、管的射极电压下降，下降，减少，从而使、减小达到稳定目的，由于该电路引入了级间共模负反馈，所以稳定了电路的静态工作点、提高了电路的共模抑制比。10. 某负反馈放大电路的组成框图如题图6.10所示，试求电路的总闭环增益。题图6.10【解题过程】 该负反馈放大电路有两个反馈环，F1构成外环，F2构成内环。外环的开环增益等于放大电路和内环的闭环增益的乘积。 内环的闭环增益为 外环的开环增益为，因而该电路的闭环增益为11. 某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数，反馈系数。试问： （1）闭环电压放大倍数为多少？ （2）如果发生20%的变化，则的相对变化为多少？【解题过程】（1）闭环电压放大倍数（2）当变化20%，那么， 则的相对变化为 当变化-20%，那么 则的相对变化为12. 用集成运放和若干电阻分别完成以下功能，要求画出电路来，并求出它们的反馈系数。 （1）具有稳定的电压放大倍数的放大电路； （2）具有稳定的电流放大倍数的放大电路； （3）实现电压电流转换； （4）实现电流电压转换。【解题过程】 要求（1）的输入量和输出量均为电压，故应引入电压串联负反馈，如图（a）所示。要求（2）的输入量和输出量均为电流，故应引入电流并联负反馈，如图（b）所示。要求（3）的输入量为电压，输出量为电流，故应引入电流串联负反馈，如图（c）所示。要求（4）的输入量为电流，输出量为电压，故应引入电压并联负反馈，如图（d）所示。各电路的瞬时极性如图中所标注，在理想信号源情况下，图（a）和（c）中的Rs为零，图（b）和（d）中的Rs为无穷大。 在图（a）所示电路中，R1和R2组成反馈网络，反馈系数为 在图（b）所示电路中，R1和R2组成反馈网络，反馈系数为 在图（c）所示电路中，R1、R2和R3组成反馈网络，输出电流通过R1和R2、R3两个支路分流，在R1上的压降就是反馈电压。因而反馈系数为 在图（d）所示电路中，Rf组成反馈网络，反馈系数为13. 电路如题图6.13所示，试合理连线，引入合适组态的反馈，分别满足下列要求。 （1）减小放大电路从信号源索取的电流，并增强带负载能力； （2）减小放大电路从信号源索取的电流，稳定输出电流。题图6.13【解题过程】图示电路的第一级为差分放大电路，输入电压uI对“地”为“”时差分管T1的集电极（即）电位为“”，T2的集电极（即）电位为“”。第二级为共射放大电路，若T3管基极（即）的瞬时极性为“”，则其集电极（即）电位为“”，发射极（即）电位为“”；若反之，则的电位为“”，的电位为“”。 （1）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；增强带负载能力，即减小输出电阻；故应引入电压串联负反馈。因为要引入电压负反馈，所以应从引出反馈；因为要引入串联负反馈，以减小差分管的净输入电压，所以应将反馈引回到，故而应把电阻Rf接在、之间。Rb2上获得的电压为反馈电压，极性应为上“”下“”，即的电位为“”。因而要求在输入电压对“地”为“”时的电位为“”，由此可推导出的电位为“”，需将接到。结论是，需将接、接、接。 （2）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；稳定输出电流，即增大输出电阻；故应引入电流串联负反馈。根据上述分析，Rf的一端应接在上；由于需引入电流负反馈，Rf的另一端应接在上。为了引入负反馈，要求的电位为“”，由此可推导出的电位为“”，需将接到。结论是，需将接、接、接。14. 电路如题图6.14所示。已知，。运放A具有理想的特性。 （1）通过无源网络引入合适的交流负反馈，将输入电压转换为稳定的输出电流。 （2）要求时，相应的，试求反馈电阻的大小。 题图6.14【解题过程】 （1）根据题意，要求输出电流稳定，且与输入电压成正比。由于晶体管T4的射极电流近似等于输出电流，只要稳定，必然稳定。为此，必须稳定上的电压（），所以反馈信号一定要从上引出，即引入电流串联负反馈。又根据瞬时极性法判断，为保证负反馈，则反馈支路必须接到T2管的栅极，即引入交流串联电流负反馈（、），如图中的虚线所示。 （2）题目要求时，相应的，也就要求电路的互导增益 电阻两端电压是串联反馈电压即 在深反馈条件下，可得15. 一个反馈放大电路在时的对数幅频特性如题图6.15所示。 （1）试求基本放大电路的放大倍数及闭环放大倍数； （2）试写出基本放大电路的放大倍数的频率特性表达式； （3）已知在低频时为正数，当电路按负反馈联结时，若不加校正环节是否会产生自激？为什么？题图6.15【解题过程】（1）由图可知，该放大电路是一个直接耦合放大电路。在低频范围内，放大电路的环路增益等于80dB,， 即 故（2） 由图可见，该放大电路环路增益的幅频特性有2个转折点（即有2个极点：和），反馈系数等于常数，故基本放大电路的放大倍数的幅频特性与的幅频特性相似，两者的区别仅在它们的模不同。因而由图可直接写出的频率特性 （3）不会产生自激。因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，其最大附加相移为。当附加相移为时，不满足自激振荡的幅度条件。16. 某负反馈放大电路的基本放大电路的对数幅频特性如题图6.16所示，其反馈网络由纯电阻组成。试问：若要求电路不产生自激振荡，则反馈系数的上限值为多少？简述理由。 题图6.16【解题过程】 由图可知，增益下降的最大斜率为60 dB/十倍频，说明该放大电路有三级，且fH1104 Hz，fH2fH3105 Hz；fH2fH310 fH1。当f105 Hz时，由fH1所产生的附加相移约为90，由fH2、fH3所产生的附加相移均为45，因而总附加相移约为180。此时，引入负反馈后应使20lg0，因为20lg=40 dB，故要求20lg 40 dB。17. 输入电阻自举扩展电路如题图6.17所示，设A1、A2为理想运算放大器，R2=R3、R4=2R1，试分析放大电路的反馈类型、写出输出电压与输入电压的关系式；试推导电路输入电阻Ri与电路参数的关系式，讨论R1和R电阻值的相对大小对电路输入电阻的影响，并定性说明该电路能获得高输入电阻的原理。 题图6.17【解题过程】 (1) 分析反馈类型 该电路输出信号由运放A1的输出端引出，从输出到输入有两个反馈网络，第一个反馈网络是R2，第二个反馈网络是由A2构成反相输入比例器及电阻R构成。 利用瞬时极性法可以判断，第一个反馈网络构成电压并联负反馈；第二个反馈网络构成电压并联正反馈。由于信号源内阻为零，第二个反馈网络所构成的并联反馈对闭环电压增益没有