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电子技术 第三章 放大电路中的 负反馈 模拟电路部分 1 第三章 放大电路中的负反馈 3.1 负反馈的概念 3.2 负反馈的类型及分析方法 3.3 负反馈对放大电路的影响 2 3.1 负反馈的概念 凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流 ）的一部分或全部引回到输入端，与输入信 号迭加，就称为反馈。 若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。 若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。 这里所说的信号一般是指交流信号， 所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与 输入信号的相位关系，同相是正反馈，反 相是负反馈。 3 放大器输出 输入 取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器 取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器 开环 闭环 负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提 高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。 反馈网络 叠加 反馈 信号 实际被放大信号 反馈框图： 4 反馈电路的三个环节： 放大：反馈： 叠加： 负反馈框图 ： 基本放大 电路Ao 反馈回路F + 输出信号 输入信号 反馈信号 差值信号 5 基本放大 电路Ao 反馈回路F + 开环放大倍数 闭环放大倍数反馈系数 6 负反馈放大器的一般关系： 基本放大 电路Ao 反馈回路F + 反馈深度定义： 7 负反馈放大器的闭环放大倍数 当Ao很大时，AoF1： 结论：当 Ao 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍 数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负 反馈可以稳定放大倍数。 8 uf ud 例： Rf 、RE1组成反馈网 络，反馈系数： + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 RE1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf 9 3.2 负反馈的类型及分析方法 3.2.1 负反馈的类型 一、电压反馈和电流反馈 电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。 电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。 电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。 根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压 反馈和电流反馈。 10 RL uo RL uo 电压反馈采样的两种形式： 采样电阻很大 11 电流反馈采样的两种形式： RL io iE RL io iE Rf 采样电阻很小 12 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式 的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。 串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈 电压信号与输入信号电压比较。 并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈 信号电流与输入信号电流比较。 串联反馈使电路的输入电阻增大； 并联反馈使电路的输入电阻减小。 二、串联反馈和并联反馈 13 i if ib ib=i-if 并联反馈 uf ui ube ube=ui-uf 串联反馈 14 三、交流反馈与直流反馈 交流反馈：反馈只对交流信号起作用。 直流反馈：反馈只对直流起作用。 若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断 直流，此时反馈只对交流起作用。 在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可 以使其只对直流起作用。 有的反馈只对交流信号起作用；有的反 馈只对直流信号起作用；有的反馈对交 、直流信号均起作用。 15 增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。 注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。 + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf RE1 C 16 增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。 C + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf RE1 17 负 反 馈 交流反馈 直流反馈 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 稳定静态工作点 负反馈的分类小结 18 3.2.2 负反馈的分析方法 分析步骤： 3. 是否负反馈？ 4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？ （判断反馈的组态） 1. 找出反馈网络（电阻）。 2. 是交流反馈还是直流反馈？ 一、反馈类型的判断 19 电压反馈与电流反馈判别方法： 电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。 电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。 并联反馈与串联反馈判别方法： 并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。 串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。 注意：直流反馈中，输出电压指UCE，输 出电流指IE或IE。 20 判断负反馈的方法瞬时极性法 假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依 次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若 输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负 反馈。反之为正反馈。 如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化 开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变 化开始。 判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信 号的比较关系。 21 例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 uoufube=ui-uf uc1 ub2uc2uo uf ube uc1 ub2 uc2 + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 RE1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf 此电路是电压串联负反馈， 对直流不起作用。 22 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相 反这一性质。 + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 RE1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf ube ube 23 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆 。 分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并 且注意符号的使用规则。 如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。 当为交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相位 的关系。电路中两个信号的相位不是同相就是反 相，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若 另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。 24 例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 +UCC RC C2 C1 Rf ui uo i ib if 电压反馈 并联反馈 uoifib=i+if uo 此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。 25 +UCC RC C2 C1 Rf ui uo i ib if 问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在 反馈回路加隔直电容？ 不能！Rf为三极管提供静态电流！ Rf 的作用： 1. 提供静态工作点。 2. 直流负反馈，稳定 静态工作点。 3. 交流负反馈，稳定 放大倍数。 26 例3：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 电流反馈 并联反馈 iE2uFiFiB uC1 uB2 uC1uB2 iB2iE2 uo ui i iB iFuF RE2 Rf RE1 RC1RC2 +UCC iE2 27 例4：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳 定静态工作点。 uo ui i iB iFuF RE2 Rf RE1 RC1RC2 +UCC iE2 uC1 uB2 28 例5：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。 RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui ube ie 电流串联反馈 RE2对交流反 馈不起作用 1. 对交流信号： ieueube=ui-ue ibie RE1：电流串联负反馈。 29 2. 对直流信号： RE1、RE2对 直流均起作 用，通过反 馈稳定静态 工作点。 反馈过程： IE RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui UBE IE UB UE UE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUE IBIE 30 例6：判断如图电路中RE3的负反馈作用。 +UCC T1 T2 T3 RB1 RC1RB2 RC2 RB3 RC3 RE3 uiube1 uf ie3 ie3 ufube1=uiufuc1 uc2 ib3ie3 电流串联负反馈，对直流不起作用。 31 二、负反馈放大电路的放大倍数 方法一：当电路比较简单 时，可直接用微变等 效电路分析。 RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui UBE IE UB UE 例： 32 放大倍数稳定性的比较： =60时, Ao =-93 =50时, Ao =-77 =60时, AF =-19.4 =50时, AF =-18.6 无负反馈时： 有负反馈时： RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RE1=100 RC=5k RL=5k =60 EC=15V rbe=1.62 k 33 性能比较： 结论: (1) 输入电阻提高了。 (2) 放大倍数减小了，但稳定了，即受晶体 管的影响减小。 无RF 有RF 放大倍数 -93 -19.4 输入电阻 1.52k 5.9k 输出电阻 5 k 5 k RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RE1=100 RC=5k RL=5k =60 EC=15V rbe=1.62 k 34 方法二：从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。 1. 先计算Ao和F 。 2. 计算AF。 RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui UBE IE UB UE 例： 35 F- 0.1 / (5/5) =-0.04 RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RE1=100 RC=5k RL=5k =60 EC=15V rbe=1.62 k 与方法一的计算 结果基本相同。 36 方法三：放大倍数的近似计算。 RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui UBE IE UB UE 例1： 若（1+ ）RF rbe, 则 与方法一比较： 在深度负反馈下，两种方法结果一致。 37 RB +EC C1 C2 RE RL uiuo 例2：射极跟随器 性能： （1）放大倍数 1 （2）输入电阻大 （3）输出电阻小 反馈形式：电压串联负反馈 38 放大倍数的近似计算： 若 （1+ ）RL rbe , 则AF 1 因为uf = uo，所以F= uf / uo=1 （1）用公式： （2）用反馈放大器进行计算： AF = 1/F 1 39 3.3 负反馈对放大电路的影响 基本放大 电路Ao 反馈回电 路F + 反馈电路的 基本方程 40 一、对放大倍数的影响 Ao 开环放大倍数 AF闭环放大倍数 反馈深度定义： 41 同相，所以 则有：负反馈使放大倍数下降。 引入负反馈使电路的稳定性提高。 (2) 中， (1) (3) 若称为深度负反馈，此时 在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈 网络有关。 42 二、改善波形的失真 Ao ui uo 加反馈前 加反馈后 uf ui ud Ao F + 改善 uo uo 43 三、对输入、输出电阻的影响 1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加： 2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小： 例如:射极输出器 理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了 一个电阻，故输入电阻增加。 理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了 一条支路，故输入电阻减小。 44 3. 电压负反馈使电路的输出电阻减小： 例如:射极输出器 理解：电压负反馈目的是阻止uo的变