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浙江省磐安县第三中学 杨兰珍,反馈放大电路,教学重点,反馈的基本概念、反馈极性和类型的判断、负反馈对放大电路性能的影响,教学难点,反馈极性和类型的判断,反馈的基本概念,反馈的类型及其判定方法,负反馈对放大电路性能的影响,例题及分析,课堂练习,放大电路引入负反馈的一般原则,小结,反馈的基本概念,1.什么是反馈 在电子系统中，把放大电路输出量（电压或电流）的部分或全部，经过一定的电路或元件反送回到放大电路的输入端，从而牵制输出量，这种措施称为反馈。有反馈的放大电路称为反馈放大电路。,2.反馈电路的一般方框图 任意一个反馈放大电路都可以表示为一个基本放大电路和反馈网络组成的闭环系统，其构成如图4.1所示。,图4.1 反馈放大电路的一般方框图,图中Xi、Xid、Xf、Xo分别表示放大电路的输入信号、净输入信号、反馈信号和输出信号，它们可以是电压量，也可以是电流量。 没有引入反馈时的基本放大电路叫做开环电路，其中的A表示基本放大电路的放大倍数，也称为开环放大倍数。,3.反馈元件 在反馈电路中，既与基本放大电路输入回路相连，又与输出回路相连的元件，以及与反馈支路相连且对反馈信号的大小产生影响的元件，均称为反馈元件。,反馈的类型及其判定方法,反馈类型： 正反馈、负反馈,电压反馈、电流反馈,串联反馈、并联反馈,正反馈和负反馈 按照反馈信号极性的不同进行分类，反馈可以分为正反馈和负反馈。,1.定义 （1）正反馈：引入的反馈信号Xf增强了外加输入信号的作用，使放大电路的净输入信号增加，导致放大电路的放大倍数提高的反馈。,正反馈主要用于振荡电路、信号产生电路，其他电路中则很少用正反馈。,（2）负反馈：引入的反馈信号Xf削弱了外加输入信号的作用，使放大电路的净输入信号减小，导致放大电路的放大倍数减小的反馈。,一般放大电路中经常引入负反馈，以改善放大电路的性能指标。,2.判定方法 常用电压瞬时极性法判定电路中引入反馈的极性，具体方法如下。 （1）先假定放大电路的输入信号电压处于某一瞬时极性。如用“”号表示该点电压的变化是增大；用“-”号表示电压的变化是减小。,（2）按照信号单向传输的方向（如图4.1中所示），同时根据各级放大电路输出电压与输入电压的相位关系，确定电路中相关各点电压的瞬时极性。 （3）根据反送到输入端的反馈电压信号的瞬时极性，确定是增强还是削弱了原来输入信号的作用。如果是增强，则引入的为正反馈；反之，则为负反馈。,判定反馈的极性时，一般有这样的结论：在放大电路的输入回路，输入信号电压ui和反馈信号电压uf相比较。当输入信号ui和反馈信号uf在相同端点时，如果引入的反馈信号uf和输入信号ui同极性，则为正反馈；若二者的极性相反，则为负反馈。当输入信号ui和反馈信号uf不在相同端点时，若引入的反馈信号uf和输入信号ui同极性，则为负反馈；若二者的极性相反，则为正反馈。图4.2所示为反馈极性的判定方法。,图4.2 反馈极性的判定,如果反馈放大电路是由单级运算放大器构成，则有反馈信号送回到反相输入端时，为负反馈；反馈信号送回到同相输入端时，为正反馈。,反馈极性判别的简单方法： 反馈元件直接接回到输入端： 反馈元件接回到非输入端：,反馈信号极性与输入信号极性相同为正反馈； 反馈信号极性与输入信号极性相反为负反馈,反馈信号极性与输入信号极性相反为正反馈； 反馈信号极性与输入信号极性相同为负反馈,电压反馈和电流反馈 1.定义 （1）电压反馈： 反馈信号从输出电压uo采样。 （2）电流反馈： 反馈信号从输出电流io采样。,2.判定方法 （1）根据定义判定，方法是：令uo=0，检查反馈信号是否存在。若不存在，则为电压反馈；否则为电流反馈。 （2）一般电压反馈的采样点与输出电压在相同端点；电流反馈的采样点与输出电压在不同端点。,电压电流反馈判别的简单方法：,电压反馈：反馈信号直接取自输出端 电流反馈：反馈信号取自非输出端,串联反馈和并联反馈 1.定义 （1）串联反馈：反馈信号Xf与输入信号Xi在输入回路中以电压的形式相加减，即在输入回路中彼此串联。 （2）并联反馈：反馈信号Xf与输入信号Xi在输入回路中以电流的形式相加减，即在输入回路中彼此并联。,2.判定方法 如果输入信号Xi与反馈信号Xf在输入回路的不同端点，则为串联反馈；若输入信号Xi与反馈信号Xf在输入回路的相同端点，则为并联反馈。,可理解为：反馈信号直接送回到输入端为并联反馈，送回到非输入端为串联反馈,负反馈放大电路的四种组态,1.电压串联负反馈 2.电压并联负反馈 3.电流串联负反馈 4.电流并联负反馈,图4.3,如图4.3所示负反馈放大电路，采样点和输出电压同端点，为电压反馈；反馈信号与输入信号在不同端点，为串联反馈。因此电路引入的反馈为电压串联负反馈。,放大电路引入电压串联负反馈后，通过自身闭环系统的调节，可使输出电压趋于稳定。 电压串联负反馈的特点：输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻增大，具有很强的带负载能力。,图4.4,如图4.4所示由运放所构成的电路，采样点和输出电压在同端点，为电压反馈；反馈信号与输入信号在同端点，为并联反馈。因此电路引入的反馈为电压并联负反馈。,电压并联负反馈的特点： 输出电压稳定， 输出电阻减小， 输入电阻减小。,图4.5,如图4.5所示电路，电路中电阻R1构成反馈网络F。当输出电压uo=0时，反馈信号仍然存在，为电流反馈;反馈信号与输入信号在不同端点，为串联反馈。因此电路引入的反馈类型为电流串联负反馈。,电流串联负反馈的特点：输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻增大。,图4.6,如图4.6所示由运放所构成的电路，反馈信号与输入信号在同端点，为并联反馈；输出电压uo=0时，反馈信号仍然存在，为电流反馈。因此电路引入的反馈为电流并联负反馈。,电流并联负反馈的特点为：输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻减小。,2.反馈深度（1AvF）,反馈放大电路的一般表达式 1.闭环电压放大倍数Avf,负反馈对放大电路性能的影响,从反馈放大电路的一般表达式可知，电路中引入负反馈后其增益下降，但放大电路的其他性能会得到改善，如提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真、抑制噪声干扰、扩展通频带等。,1.提高放大倍数的稳定性 闭环放大电路增益的相对变化量是开环放大电路增益相对变化量的（1+AF）分之一。即负反馈电路的反馈越深，放大电路的增益也就越稳定。 前面的分析表明，电压负反馈使输出电压稳定，电流负反馈使输出电流稳定，即在输入一定的情况下，可以维持放大器增益的稳定。,2.减小环路内的非线性失真 三极管是一个非线性器件，放大器在对信号进行放大时不可避免地会产生非线性失真。假设放大器的输入信号为正弦信号，没有引入负反馈时，开环放大器产生如图4.10（a）所示的非线性失真，即输出信号的正半周幅度变大，而负半周幅度变小。,图4.7 引入负反馈减小失真,现在引入负反馈，假设反馈网络为不会引起失真的线性网络，则反馈回的信号同输出信号的波形一样。反馈信号在输入端与输入信号相比较，使净输入信号Xid=（Xi-Xf）的波形正半周幅度变小，而负半周幅度变大，如图4.7（b）所示。经基本放大电路放大后，输出信号趋于正、负半周对称的正弦波，从而减小了非线性失真。,图4.7 引入负反馈减小失真,注意，引入负反馈减小的是环路内的失真。如果输入信号本身有失真，此时引入负反馈的作用不大。,3.抑制环路内的噪声和干扰 在反馈环内，放大电路本身产生的噪声和干扰信号，可以通过负反馈进行抑制，其原理与减小非线性失真的原理相同。但对反馈环外的噪声和干扰信号，引入负反馈也无能为力。,4.扩展频带 频率响应是放大电路的重要特性之一。在多级放大电路中，级数越多，增益越大，频带越窄。引入负反馈后，可有效扩展放大电路的通频带。 图4.8所示为放大器引入负反馈后通频带的变化。根据上、下限频率的定义，从图中可见，放大器引入负反馈以后，其下限频率降低，上限频率升高，通频带变宽。,图4.8 负反馈扩展频带,5.改变输入和输出电阻 （1）负反馈对放大电路输入电阻的影响 串联负反馈使放大电路的输入电阻增大；而并联负反馈使输入电阻减小。 （2）负反馈对放大电路输出电阻的影响 电压负反馈使放大电路的输出电阻减小；而电流负反馈使输出电阻增大。,放大电路引入负反馈的一般原则 放大电路引入负反馈的一般原则是： （1）要稳定放大电路的静态工作点Q，应该引入直流负反馈。 （2）要改善放大电路的动态性能（如增益的稳定性、稳定输出量、减小失真、扩展频带等），应该引入交流负反馈。,（3）要稳定输出电压，减小输出电阻，提高电路的带负载能力，应该引入电压负反馈。 （4）要稳定输出电流，增大输出电阻，应该引入电流负反馈。 （5）要提高电路的输入电阻，减小电路向信号源索取的电流，应该引入串联负反馈。,（6）要减小电路的输入电阻，应该引入并联负反馈。 注意，在多级放大电路中，为了达到改善放大电路性能的目的，所引入的负反馈一般为级间反馈。,例题及分析,例题1、电路如图 (a)、(b)所示，判断电路的反馈极性及类型。,图(a),图(b),在图(a)中，电阻网络R1、R2和R3构成反馈网络，电阻R1两端的电压是反馈电压uF，输入电压uI与uF串联叠加后作用到放大电路的输入端（T1管的uBE）；当令u0=0时，uF0，即uF正比与u0；当输入信号uI对地极性为+时，从输出端反馈回来的信号uF对地极性也为+，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uF与输入信号uI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（T2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。,分析:,例题2、判别图（a)和(b)电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。,(1) 电压反馈和电流反馈的判别 当输出端分别短路后，图(a)中vf消失，而图(b)中，管子的不消失，即vf不等于零，所以图(a)是电压反馈，图(b)是电流反馈。,(2) 串联反馈和并联反馈的判别 当输入端分别短路后，图(a)中vf不消失，图(b)中的vf消失，所以图(a)是串联反馈，图(b)是并联反馈。,(3) 正反馈和负反馈的判别 采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号vi极性为正“+”，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。可见，图(a)中反馈到输入回路的vf的极性是“+”，与输入电压vi反相，削弱了vi的作用，所以是负反馈；而图(b)中，反馈到输入端的极性是“-”，它削弱了vi的作用，所以也是负反馈。,分析：,例题3:试判断图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，是直流反馈还是交流反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。,在图（a）电路中，Rf将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了反馈；且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，故电路引入了直流反馈和交流反馈。利用瞬时极性法，在规定输入电压瞬时极性时，可得到放大管基极、集电极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流的方向，如图（e）所示。晶体管的基极电流等于输入电流与反馈电流之差，故电路引入了负反馈，且为并联负反馈。当输出电压为零（即输出端短路）时，Rf将并联在T的be之间，如图（e）中虚线所示；此时尽管Rf中有电流，但这个电流是uI作用的结果，输出电压作用所得的反馈电流为零，故电路引入了电压负反馈。综上所述，电路引入了直流负反馈和交流电压并联负反馈。,分析:,在图（b）电路中，R1将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了反馈；且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，故电路引入了直流反馈和交流反馈。利用瞬时极性法，在规定输入电压瞬时极性时，可得到放大管各极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流方向，如图（f）所示。由于反馈减小了T1管的射极电流，故电路引入了并联负反馈。令输出电压为零，由于T2管的集电极电流（为输出电流）仅受控于它的基极电流，且R1、R2对其分流关系没变，反馈电流依然存在，故电路引入了电流负反馈。综上所述，该电路引入了直流负反馈和交流电流并联负反馈。,在图（c）电路中，R4在直流通路和交流通路中均将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了直流反馈和交流反馈。按uI的假设方向，可得电路中各点的瞬时极性，如图（g）所示。输出电压uO作用于R4、R1，在R1上产生的电压就是反馈电压uF，它使得差分管的净输入电压减小，故电路引入了串联负反馈。由于uF取自于uO，电路引入了电压负反馈。综上所述，电路引入了直流负反馈和交流电压串联负反馈。 根据上述分析方法，图（d）电路的瞬时极性如图（h）所示。电路引入了直流负反馈和交流电流串联负反馈。 从图（c）和（d）电路可知，它们的输出电流均为输出级放大管的集电极电流，而不是负载电流。,1、判断下列说法是否正确。 （1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。 （2）若放大电路的放大倍数为“”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“”，则引入的反馈一定是负反馈。 （3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。 （4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。 （5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。 （6