国家教学名师侯建军北京交通大学模拟电子技术ch

1.反馈的基本概念单环反馈理想模型基本反馈方程式反馈的定义反馈的分类本文档共46页；当前第1页；编辑于星期三\22点36分反馈的定义放大电路A输入信号（Ui或Ii）输出信号（Uo或Io）反馈网络B反馈信号（Uf或If）将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。+反馈:正向传输反向传输放大电路有反馈也称闭环。放大电路无反馈也称开环，本文档共46页；当前第2页；编辑于星期三\22点36分反馈UiU0ReIBQIEQEcUEUB稳定工作点的过程：T↑→UBE↓

↑ICBO

↑→ICQ

↑→IEQ

↑→UE=IEQRe↑UBE=UB-UE↓IBQ

↓←ICQ

↓←UiUoReIeUfUBE基本放大电路反馈网络直流反馈本文档共46页；当前第3页；编辑于星期三\22点36分反馈的分类反馈信号的极性正反馈：负反馈：反馈信号使放大器的净输入信号增强反馈信号使放大器的净输入信号减小反馈信号的属性直流反馈交流反馈混合反馈反馈的取样信号电压反馈电流反馈反馈在输入端的引入方式并联反馈串联反馈本文档共46页；当前第4页；编辑于星期三\22点36分XdiXi单环反馈的理想模型放大电路A反馈网络B+Xo-Xf反馈环理想模型：正向传输反向传输1.正向传输信号只经过放大电路A;2.反向传输信号只经过反馈网络B。只有一个反馈环称单环反馈放大器本文档共46页；当前第5页；编辑于星期三\22点36分基本反馈方程式开环增益反馈系数闭环增益负反馈放大器—基本反馈方程式Af<A反馈深度AB—环路增益在深度反馈的情况下：F>>1或AB>>1

在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。本文档共46页；当前第6页；编辑于星期三\22点36分反馈放大器方框图XdiXi放大电路A反馈网络B+Xo-Xf本文档共46页；当前第7页；编辑于星期三\22点36分2.负反馈的放大器的分类电流并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电压串联负反馈本文档共46页；当前第8页；编辑于星期三\22点36分电流串联负反馈放大电路UoUiEC

判断反馈的类型1.找出反馈网络即与输入回路有关，又与输出回路有关的网络。—ReIoUfUdi2.判断反馈的类型①判断是电压反馈还是电流反馈电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例；电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例。由电路知Uf=IoRe，与输出电流Io成正比，因此是电流反馈。

简单的判断方法：将输出电压‘短路’，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。反馈信号与输出电压和电流的关系来判断本文档共46页；当前第9页；编辑于星期三\22点36分电流串联负反馈

判断反馈的类型2.判断反馈的类型②判断是串联反馈还是并联反馈

反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。

反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。

对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反馈。UoUiECIoUfUdi

电路中输入信号Ui加在基极，反馈信号Uf加在发射极，因此是串联反馈。本文档共46页；当前第10页；编辑于星期三\22点36分瞬时极性法：在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”。按信号传输方向经基本放大器反馈网络判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。电流串联负反馈

判断反馈的类型2.判断反馈的类型③判断是正反馈还是负反馈UoUiECIoUfUdi+-+Udi=Ui-Uf<Ui即由于反馈的引入削弱了净输入信号，因此是负反馈。本文档共46页；当前第11页；编辑于星期三\22点36分电流串联负反馈

判断反馈的类型2.判断反馈的类型④判断是直流反馈还是交流反馈电容观察法：反馈通路如存在隔直电容，则为交流反馈；反馈通路如存在旁路电容，则为直流反馈；反馈通路不存在电容，则为交直流混合反馈。UoUiECIoUfUdi显然，反馈为交直流混合反馈综合前面分析可知：该电路反馈元件Re引入的是交直流、电流串联负反馈。本文档共46页；当前第12页；编辑于星期三\22点36分电压串联负反馈放大电路

判断反馈的类型1.找出反馈网络—Rf和Re12.判断反馈的类型+-Uf+-Udi①将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈。②输入信号和反馈信号加在三极管的两个输入端，故为串联反馈。③假定输入电压的瞬时极性为正，反馈电压的瞬时极性也为正，Udi=Ui-Uf<Ui,因此是负反馈。+--++④电路中无电容，因此是交直流反馈。本文档共46页；当前第13页；编辑于星期三\22点36分电压串联负反馈放大电路

判断反馈的类型Rf和Re1组成两极放大电路的交直流电压串联负反馈。Re1又是T1本级的电流串联负反馈。Re2是T2本级的电流串联负反馈。称为极间反馈电路中存在三个反馈环，分析时以极间反馈作为主要反馈环。本文档共46页；当前第14页；编辑于星期三\22点36分电流并联负反馈放大电路

判断反馈的类型1.找出反馈网络—Rf和Re22.判断反馈的类型①将输出对地短路，反馈仍存在，因此是电流反馈。②输入信号和反馈信号加在三极管的同一输入端，故为并联反馈。③由瞬时极性法可判断：If的方向由输入流入Rf，Idi=Ii-If<Ii，因此是负反馈。+---④电路中无电容，因此是交直流反馈。IoIiIdiIf

反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。本文档共46页；当前第15页；编辑于星期三\22点36分IoEC电压并联负反馈放大电路

判断反馈的类型1.找出反馈网络—Rf2.判断反馈的类型①将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈。②输入信号和反馈信号加在三极管的同一输入端，故为并联反馈。③由瞬时极性法可判断：If的方向由输入流入Rf，Idi=Ii-If<Ii，因此是负反馈。+-④电路中无电容，因此是交直流反馈。If

反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。本文档共46页；当前第16页；编辑于星期三\22点36分3.负反馈对放大器性能的影响负反馈对非线性失真的影响负反馈对输入输出阻抗的影响负反馈对增益的影响负反馈对通频带的影响信号源内阻对负反馈放大器性能的影响本文档共46页；当前第17页；编辑于星期三\22点36分负反馈对增益的影响

根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降1+AB倍，只不过不同的反馈组态AB的量纲不同而已。反馈放大器的增益由于某种原因，使基本放大器的增益由A→A'

加入反馈后，闭环增益的变化律是开环增益变化率的1/（1+A'B),有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+A'B)倍。深度反馈情况下1+A'B>>1，可得：加深度反馈后，放大器的稳定性更高。注：在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高，这里增益应该与反馈组态相对应。本文档共46页；当前第18页；编辑于星期三\22点36分负反馈对通频带的影响f|AU(j)|幅频特性曲线：放大器的增益AU与频率f的关系曲线flfh低频截止频率高频截止频率BW=

fh-fl通频带引入反馈后增益下降AUfflffhf通频带加宽BWf=(1+AUB)BWAU由此可知：负反馈的引入使放大电路的通频带得到展宽本文档共46页；当前第19页；编辑于星期三\22点36分负反馈对非线性失真的影响XdiXi放大电路A反馈网络B+Xo-Xf结论1.负反馈改善波形失真的实质是利用失真减小失真，但不能完全消除失真。2.负反馈只能减小反馈环内的失真，如输入信号本身就是失真的，负反馈则不能改善失真。本文档共46页；当前第20页；编辑于星期三\22点36分负反馈对输入输出阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响

负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关；而与输出取样无直接关系，即与电压或电流反馈无关。1.串联负反馈使输入阻抗增加无反馈时：ri=Udi/Ii有反馈时：rif=Ui/Ii

电压串联负反馈Uf=BUUoUo=AUUdi+-UiRb+-Udi

RL+-Uo-B+UfriAIirifr'ifIo本文档共46页；当前第21页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响1.串联负反馈使输入阻抗增加

电压串联负反馈

电流串联负反馈Uf=BRIoIo=AGUdi串联负反馈使输入阻抗增加，增大的倍数等于反馈深度。本文档共46页；当前第22页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响2.并联负反馈使输入阻抗减小+-UiRbIdi

RL+-UoBIfriAIirifr'ifIo

电流并联负反馈无反馈时：ri=Ui/Idi有反馈时：rif=Ui/IiIi=If+IdiIf=BIIoIo=AIIdi

电压并联负反馈

并联负反馈使输入阻抗减小，减小的倍数等于反馈深度。本文档共46页；当前第23页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响1.负反馈对输入阻抗的影响只取决于反馈在输入端的连接方式即串联反馈和并联反馈有关，而与输出取样信号即电压反馈和电流反馈无关。输出的取样信号只影响A和B的下标内容。2.串联负反馈使输入阻抗增大，并联负反馈使输入阻抗减小。增大或减小的倍数等于反馈的深度。本文档共46页；当前第24页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响

负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关，即与电压或电流反馈有关；而与输入端的连接方式无直接关系，即与串联或并联反馈无关。分析输出阻抗的方法：1.将输入电压源短路，或将输入电流源开路，但电源的内阻必须保留。2.摘去负载RL,并在输出端外加激励电压Uos,此时产生的电流为Ios。3.输出阻抗rof=Uos/Ios4.当考虑集电极负载Rc的影响时，输出阻抗r'of=rof//Rc本文档共46页；当前第25页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响1.电压负反馈使输出阻抗减小+-riUdiUf+-Rs+-AUoUdiro+-UosIos

电压串联负反馈rof基本放大器输出电阻AUo输出开路电压增益考虑Rs后基本放大器的开路电压增益Uf=BUUosr'of=rof//Rc本文档共46页；当前第26页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响1.电压负反馈使输出阻抗减小

电压并联负反馈+-riUdiRs+-ARoIdiro+-UosIosrofIfIdiARo输出开路互阻增益考虑Rs后基本放大器的开路互阻增益If=BGUosr'of=rof//Rc，稳定输出电压。本文档共46页；当前第27页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响2.电流负反馈使输出阻抗增加

电流并联负反馈+-UosIosrof+-riUdiRsIfIdi，稳定输出电流。AIoIdiroIoAIo输出短路电流增益考虑Rs后基本放大器的开路互阻增益If=BIIor'of=rof//RcIo=-Ios本文档共46页；当前第28页；编辑于星期三\22点36分+-UosIosrofAGoUdiroIo+-riUdiUf+-Rs输入输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响2.电流负反馈使输出阻抗增加

电流串联负反馈，稳定输出电流。AGo输出短路互导增益用类似的方法可推出：r'of=rof//Rc本文档共46页；当前第29页；编辑于星期三\22点36分输入输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响1.负反馈对输出阻抗的影响只取决于输出取样是电压还是电流，与输入端的连接方式无直接关系。2.电压负反馈使输出阻抗减小，电流负反馈使输出阻抗增加。3.电压负反馈可以稳定输出电压，电流负反馈可以稳定输出电流。本文档共46页；当前第30页；编辑于星期三\22点36分信号源内阻对负反馈放大器性能的影响输入应采用电压源Us，Rs影响归入基本放大器。当Rs→∞时，AUs→0,

串联负反馈放大器

对于串联负反馈，信号源应采用低内阻Rs才能得到好的反馈效果。失去负反馈的作用本文档共46页；当前第31页；编辑于星期三\22点36分信号源内阻对负反馈放大器性能的影响输入应采用电流源Is，Rs影响归入基本放大器。当Rs→0时，AIs→0,

并联负反馈放大器

对于并联负反馈，信号源应采用高内阻Rs才能得到好的反馈效果。失去负反馈的作用本文档共46页；当前第32页；编辑于星期三\22点36分多级放大器的闭环稳定性多极点闭环系统的自激振荡现象闭环稳定性的判别方法本文档共46页；当前第33页；编辑于星期三\22点36分

什么是自激？

当Ui=0时，在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出。

负反馈可以改善放大电路的性能指标，但是负反馈引入不当，会引起放大电路的自激。为了使放大电路正常工作，必须要研究放大电路产生自激的原因和消除自激的有效方法。产生自激的原因在中频：放大电路有180的相移。在其它频段：电路中出现附加相移，且达到180，使总的 相移为360，负反馈变为正反馈，产生自激。多极点闭环系统的自激振荡现象本文档共46页；当前第34页；编辑于星期三\22点36分

自激的条件

幅度条件：相位条件：自激振荡现象负反馈系统：

当负反馈放大器的环路增益满足AB=-1，Af∞，即无输入信号，电路也会产生输出，出现自激振荡。产生自激振荡的条件：AB=-1本文档共46页；当前第35页；编辑于星期三\22点36分由环路增益判别20lgAB=20lgA+20lgB=20lgA－20lg1/B对于幅度条件|AB|=1

20lgAB=20lgA－20lg1/B=0dB

在以20lgA为Y坐标的波特图上减去20lg1/B，即可得到环路增益20lgAB的波特图了。

由于负反馈的自激条件是AB=-1，所以将以20lgA为Y坐标的波特图改变为以20lgAB为Y坐标的波特图，用于分析放大电路的自激更为方便。由于闭环系统的稳定性判别本文档共46页；当前第36页；编辑于星期三\22点36分

根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况，f

0—增益交界频率：满足幅值条件AB=1=0dB

时的频率fc—相位交界频率：满足相位条件=±180

时的频率

幅度裕量： (a)稳定:fc>f0,Gm<0dB相位裕量：(b)自激:fc<f0,Gm>0dB(c)临界状态:fc=f0,Gm=0dB本文档共46页；当前第37页；编辑于星期三\22点36分试分析放大电路的闭环稳定性？解：1.

先作出幅频特性曲线和相频特性曲线，中频电压增益AU=104即80dB。有三个高频极点fp1=104、fp2=105、fp3=106由开环增益判别稳定性判别例：有一负反馈放大电路的频率特性表达式如下本文档共46页；当前第38页；编辑于星期三\22点36分20lg|A(j)|(dB)lgf10210310410510610710820406080100-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decfp1fp2fp3-450-1350-2250-1800临界增益曲线fc2.由=-1800作出临界特性曲线引入负反馈后，闭环增益Auf将下降，当Auf下降到临界增益曲线40dB以下时，就可能产生自激振荡。3.检验幅度条件是否满足，并求最大反馈系数深度反馈情况下，AUf=1/B为保证系统稳定，临界的反馈系数Bmax=1/100=0.01。

20lgAB=20lgA－20lg1/B=40-40=0dB本文档共46页；当前第39页；编辑于星期三\22点36分20lg|A(j)|(dB)lgf10210310410510610710820406080100fp1fp2fp3-450-1350-2250-1800临界增益曲线fc如引入反馈后，使闭环增益下降到60dB，系统稳定。幅度裕度Gm=20dB

相位裕度m=450工程设计中，应留有余量：一般Gm>10dBm450本文档共46页；当前第40页；编辑于星期三\22点36分小结1.负反馈放大器可分为电压串联、电压并联、电流串联和电流并联四种类型的负反馈。应正确判断反馈类型。判别方法：1）找出反馈网络—与输入回路有关，又与输出回路有关的网络。2）判断反馈的类型①判断是电压反馈还是电流反馈简单的判断方法：将输出电压‘短路’，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。本文档共46页；当前第41页；编辑于星期三\22点36分小结