西安交通大学 赵进全 模拟电子技术基础 第5章

1、上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5 反馈和负反馈放大电路反馈和负反馈放大电路 5.1 反馈的基本概念及类型反馈的基本概念及类型 工厂工厂用户用户 销售员销售员 信息员信息员 实际问题举例实际问题举例 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1. 什么是反馈什么是反馈 5.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 直流电流负反馈电路直流电流负反馈电路 反馈过程反馈过程 输出电流输出电流icq发生变化发生变化 在在re上产生压降上产生压降ueq icq re的变化的变化 t vcc+ rb1 i + _ ub _ rb2 rc re ic ie ib +

2、 ue 输入回路输入回路 输出回路输出回路 反馈网络反馈网络 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 使放大元件的使放大元件的输输 入入u be 产生变化产生变化 抑制输出电流抑制输出电流 icq的变化的变化 直流电流负反馈可直流电流负反馈可 以稳定输出电流以稳定输出电流icq t vcc+ rb1 i + _ ub _ rb2 rc re ic ie ib + ue 输入回路输入回路 输出回路输出回路 反馈网络反馈网络 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 以影响放大电路性能。以影响放大电路性能。 反馈的定义反馈的定义 把放大电路的输出量（电压或电流

3、）的一部分或全部，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部， 经过反馈网络，经过反馈网络， 返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），返送到输入回路一个反馈量（电压或电流）， 反馈量与原来的外加输入量进行比较，反馈量与原来的外加输入量进行比较， 得到一个得到一个净输入量净输入量加到某一放大器件的加到某一放大器件的真正的输入端，真正的输入端， 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 双极型晶体管双极型晶体管 b、e 单极型晶体管单极型晶体管 g、s 双极型晶体管组成的差分放大电路双极型晶体管组成的差分放大电路 b1、b2 运算放大器运算放大器 同相、反相输入端同相、反相输

4、入端 放大元件的输入端放大元件的输入端 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 基本放大电路基本放大电路 反馈网络反馈网络 a . f . xo . + xidxi xf . . 反馈信号反馈信号 输入信号输入信号 输出信号输出信号 净输入信号净输入信号 比较环节比较环节 x电压或电流信号电压或电流信号 图中图中 反馈电路方框图反馈电路方框图 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 开环放大电路开环放大电路 闭环放大电路闭环放大电路 闭合环路闭合环路 基本放大电路基本放大电路 反馈网络反馈网络 a . f . xo . + xidxi xf . . 上页

5、上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈 (1) 直流反馈直流反馈反馈作用仅在直流通路中存在反馈作用仅在直流通路中存在 直流通路直流通路 反馈网络反馈网络 t + vcc rb1 i + _ ubq _ rb2 rc re icq ieq ibq + ueq + _ t + _ + + + b1 r b2 r 1 c i u c r 2 c e ce r o u cc v 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 交流反馈交流反馈 在交流通路中存在的反馈在交流通路中存在的反馈 交流通路交流通路 输入回路输入回路 输

6、出回路输出回路 反馈网络反馈网络 + _ t + _ + + b1 r b2 r 1 c i u c r 2 c e r o u cc v i u c r t b r + + _ _ o u e r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (1) 正反馈正反馈反馈信号加强输入信号的作用，使反馈信号加强输入信号的作用，使 净输入信号大于原输入信号。净输入信号大于原输入信号。 3. 正反馈与负反馈正反馈与负反馈 正反馈往往把放大器转变为振荡器正反馈往往把放大器转变为振荡器 反馈网络反馈网络 基本放大电路基本放大电路 a . f . xo . + xidxi xf . . 上页上

7、页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 负反馈负反馈反馈信号削弱输入信号的作用，使反馈信号削弱输入信号的作用，使 净输入信号小于原输入信号。净输入信号小于原输入信号。 负反馈改善放大电路的性能负反馈改善放大电路的性能 负反馈广泛应用于电子技术、自控等领域之中。负反馈广泛应用于电子技术、自控等领域之中。 基本放大电路基本放大电路 a . f . xo . + xidxi xf . . 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 a. 在输入端加入对地瞬时极性为正的电压在输入端加入对地瞬时极性为正的电压ui。 判断方法判断方法 4. 瞬时极性法判断正负反馈瞬时

8、极性法判断正负反馈 b. 根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压 的的 瞬时极性。瞬时极性。 c. 判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。 a . f . + ui uid uo uf 反馈网络反馈网络 基本放大电路基本放大电路 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 d. 反馈信号削弱了输入信号反馈信号削弱了输入信号(uid ui)为正反馈。为正反馈。 a . f . + ui uid uo uf 反馈网络反馈网络 基本放大电路基本放大电路 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技

9、术基础 净输入信号小于输入信号，所以为负反馈。净输入信号小于输入信号，所以为负反馈。 ifiid uuuu ui 例例1 判断图示电路反馈判断图示电路反馈 的极性。的极性。 解解 假设假设ui的瞬时极性为正。的瞬时极性为正。 即即 ui0 那么那么 uo0 uf0 uo + _ r1 r2 + + _ _ _ + uf uid f a 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 净输入信号大于输入信号，所以为正反馈。净输入信号大于输入信号，所以为正反馈。 ifiid uuuu 例例2 判断图示电路反馈判断图示电路反馈 的极性。的极性。 解解 假设假设 ui0 那么那么 uo0

10、uf0时时 uo0 uf0 uid=ui uf0时时 uo0时时 uo0 uf0 uid=ui uf0时时 uo0 削弱了输入信号削弱了输入信号 负反馈负反馈 反馈信号极性为负反馈信号极性为负 rl s u + a + uo ui + + r1 r2 i i id i f i r3 _ _ _ _ io 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 c. 负反馈的组态判断负反馈的组态判断 (a) 令令uo=0， if 0，属电流反馈。，属电流反馈。 (b) if 与与ii并联作用于运放的输入回路，属并联反馈。并联作用于运放的输入回路，属并联反馈。 电流并联负反馈电流并联负反馈 +

11、 a + uo ui + + r1 r2 i i id i f i r3 _ _ _ _ io 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 稳定输出电流的机理稳定输出电流的机理 d. 电流并联负反馈的作用电流并联负反馈的作用 io if i id 稳定输出电流稳定输出电流 io + a + uo ui + + r1 r2 i i id i f i r3 _ _ _ _ io 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 图中图中 开环增益开环增益a=xo/xid 闭环增益闭环增益af=xo/xi 反馈系数反馈系数 f=xf/xo 净输入信号净输入信号xid=xix

12、f 5.1.4 负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式 + a . f . xo . + xidxi xf . . _ 方框图方框图 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由以上各式得由以上各式得 将将 xf=fxo 代入上式得代入上式得 xo=a(xixf) xo= axi 1+af 闭环增益闭环增益 af= xo xi a 1+af = xo=a(xifxo) af环路增益环路增益 + a . f . xo . + xidxi xf . . _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 在图示电路中在图示电路中 环路增益环路增益af 的

13、意义的意义 xo=a xid xf=af xid 即反馈信号是净输入信号的即反馈信号是净输入信号的af倍倍 + a . f . xo . + xidxi xf . . _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 即即 电路的闭环放大倍数是电路的闭环放大倍数是开环放大倍数的开环放大倍数的1/(1+af)倍倍。 d=1+af 称为反馈深度称为反馈深度 af= a 1+af 负反馈放大电路的放大倍数的一般表达式负反馈放大电路的放大倍数的一般表达式 中频时中频时af= 1 1+af 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 a. 放大倍数下降的原因放大倍数下降的原

14、因 xf=fxo= faxid xid= xi 1+af 即引入负反馈之后，电路的净输入信号降为原输即引入负反馈之后，电路的净输入信号降为原输 入信号的入信号的1/(1+af) 。 由于由于xid=xixf 故故 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 b. 对负反馈放大电路放大倍数的一般表达式讨论对负反馈放大电路放大倍数的一般表达式讨论 af 1 时时 1+af 电路引入负反馈电路引入负反馈 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 af a b. 当当1 时时 ，称为深反馈。，称为深反馈。 1+af f 1 af= a 1+af 此时此时 闭环放大倍数

15、闭环放大倍数af只取决于反馈系数只取决于反馈系数f a. 便于设计、分析和计算放大电路便于设计、分析和计算放大电路 b. 提高了闭环放大倍数的稳定性提高了闭环放大倍数的稳定性 主要特点主要特点 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 即电路没有输入，但仍有一定的输出。即电路没有输入，但仍有一定的输出。 xo xi = a 1+af af= e. 当当=0 时时1+af 上式成立的条件上式成立的条件 xi=0 xo 0 电路产生了自激振荡电路产生了自激振荡 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响

16、 af a a 1 f 由负反馈放大电路的一般表示式由负反馈放大电路的一般表示式 a af ad )1( 1 d 2 f 对对a求微分得求微分得 5.2.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 a a afa ad 1 1d f f a a afa a 1 1 f f 或或 其相对变化量为其相对变化量为 即即 af相对变化量，仅为相对变化量，仅为a的相对变化量的的相对变化量的1/(1+af)。 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 am 中频区的开环放大倍数中频区的开环放大倍数 fh 上限截止频率上限截止频

17、率 式中式中 已知高频区电路开环放大倍数已知高频区电路开环放大倍数 h m h j1 f f a a 5.2.2 扩展通频带扩展通频带 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 引入负反馈后高频区闭环放大倍数为引入负反馈后高频区闭环放大倍数为 fa a a h h hf 1 设反馈系数为实数设反馈系数为实数f（为分析方便）（为分析方便） h m h j1 f f a a 将将代入上式得代入上式得 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 f f f a f f a a h m h m hf j1 1 j1 h m m j1 f f fa a )1( j1 1

18、 mh m m faf f fa a hf mf j1 f f a 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 hf mf hf j1 f f a a fa a a m m mf 1 )1( mhhf faff 式中式中 fhf为引入负反馈后的电路上限截止频率为引入负反馈后的电路上限截止频率 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 同理可证，引入负反馈后的电路下限截止频率同理可证，引入负反馈后的电路下限截止频率 fa f f m l lf 1 引入负反馈后电路的通频带引入负反馈后电路的通频带 lfhfbwf fff hf f hm )1(ffa 上页上页下页

19、下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由于开环电路的通频带由于开环电路的通频带 hlhbw ffff 故故 bwm )1(ffa hmbwf )1(ffaf bwm f bwmf fafa常数常数 放大电路通频带的扩展是以牺牲放大倍数来换取的放大电路通频带的扩展是以牺牲放大倍数来换取的 但增益带宽积但增益带宽积 （注：上式只适合一阶惯性环节的放大电路）（注：上式只适合一阶惯性环节的放大电路） 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.2.3 减小非线性失真减小非线性失真 输入信号输入信号 输出信号输出信号 开环放大电路开环放大电路减小非线性失真原理减小非线性失真

20、原理 i q b i 0be u ib的波形图的波形图 非线性失真非线性失真 a o x i x 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 xi 闭环放大电路闭环放大电路 xo xid=xi 信号传信号传 输方向输方向 反馈信号反馈信号 xo xid xi xf + + a f _ xid=xi xf 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.2.4 抑制反馈环内的干扰和噪声抑制反馈环内的干扰和噪声 t uo o 无反馈时信号与无反馈时信号与 噪声的输出波形噪声的输出波形 t o uo 提高输入信号幅提高输入信号幅 度后的输出波形度后的输出波形 t o

21、uo 有反馈有反馈 时信号与时信号与 噪声的输出波形噪声的输出波形 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1对输入电阻的影响对输入电阻的影响 (1) 串联负反馈串联负反馈 基本放大电路的输入电阻基本放大电路的输入电阻 i id i i u r 负反馈放大电路的输入电阻负反馈放大电路的输入电阻 i fid i i if i uu i u r 5.2.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 方框图方框图 ii + uid + - - ri + - - rif a ui xo of fxu f 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由于由

22、于 ido aux of fxu id afu i i if i u r 故故 输入电阻输入电阻 i fid i uu ii + uid + - - ri + - - rif a ui xo of fxu f 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 i )1(raf i idid i afuu i id )1( i afu i fid if i uu r 串联负反馈增大输入电阻串联负反馈增大输入电阻 ii + uid + - - ri + - - rif a ui xo of fxu f 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 并联负反馈并联负反

23、馈 基本放大电路的输入电基本放大电路的输入电 阻阻 id i i i u r 负反馈放大电路输入电阻负反馈放大电路输入电阻 i i if i u r 方框图方框图 + - - us r1 rif ui + - - ri a xo of fxi iiiid if f if r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 of fxi fidi iii 由于由于 ido aix idof faifxi 故故 + - - us r1 rif ui + - - ri a xo of fxi iiiid if f if r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 fi

24、d i if ii u r idid i faii u )1( id i fai u fa r 1 i 并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小 + - - us r1 rif ui + - - ri a xo of fxi iiiid if f if r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2对输出电阻的影响对输出电阻的影响 (1) 电压负反馈电压负反馈 根据输出电阻的定义根据输出电阻的定义 画出求输出电阻的等效电路方框图画出求输出电阻的等效电路方框图 0 o i l x r i u r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 图中图中 l

25、 id o o r x u a + - - i aoxid + - - u a rof f =0 ro + + - - xid xi xf i1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 idoo xairu ffiid xxxx fufxx of 由图可知由图可知 + - - i aoxid + - - u a rof f =0 ro + + - - xid xi xf i1 忽略电流忽略电流i1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由以上各式得由以上各式得 fuairu oo fa r i u r o o of 1 故输出电阻故输出电阻 电压负反馈

26、使电压负反馈使 输出电阻减小输出电阻减小 + - - i aoxid + - - u a rof f =0 ro + + - - xid xi xf i1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 电流负反馈电流负反馈求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路 图中图中 0 id o o l r x i a + - - rof =0 ro + + - - xid xi xf i aoxid u a f +- -u1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 ffiid xxxx fifxx of ido o xa r u i 那么那么 + - - ro

27、f =0 ro + + - - xid xi xf i aoxid u a f +- -u1 忽略电压忽略电压u1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由此可得由此可得 ido o xa r u i )( fo o xa r u )( o o ifa r u + - - rof =0 ro + + - - xid xi xf i aoxid u a f +- -u1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 )1( ooof far i u r 故故 电流负反馈使电流负反馈使 输出电阻增大输出电阻增大 + - - rof =0 ro + + - - x

28、id xi xf i aoxid u a f +- -u1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.2.6 正确引入反馈正确引入反馈 减小信号源的负载、提高输出端的负载能力。减小信号源的负载、提高输出端的负载能力。 正确引入应考虑的两个主要问题正确引入应考虑的两个主要问题 a. 选择合适的负反馈类型选择合适的负反馈类型 选择负反馈类型应该考虑选择负反馈类型应该考虑 b. 正确选用各元件参数正确选用各元件参数 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 对于电压对于电压 电流变换器电流变换器 对于电流对于电流 电压变换器电压变换器 对于电压放大器对于电压放

29、大器 对于电流放大器对于电流放大器 选择电压串联负反馈选择电压串联负反馈 选择电流并联负反馈选择电流并联负反馈 选择电流串联负反馈选择电流串联负反馈 选择电压并联负反馈选择电压并联负反馈 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 选择元件参数的依据选择元件参数的依据 反馈深度（反馈深度（1+af） 设计放大电路大多都选用集成运算放大器，在运设计放大电路大多都选用集成运算放大器，在运 放选定后，放选定后，au、ro、ri即被确定，剩下的工作就是即被确定，剩下的工作就是 估算反馈系数估算反馈系数f。 正确选用各元件参数正确选用各元件参数 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础

30、模拟电子技术基础 1. 对于高内阻、低内阻的信号源，应该分别选择何对于高内阻、低内阻的信号源，应该分别选择何 种类型的负反馈电路？种类型的负反馈电路？ 思思 考考 题题 2. 由于负反馈可以展宽频带，所以只要反馈深度足由于负反馈可以展宽频带，所以只要反馈深度足 够深，就可以用低频管代替高频管组成放大电路来够深，就可以用低频管代替高频管组成放大电路来 放大高频信号。这种说法是否正确？放大高频信号。这种说法是否正确？ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 负反馈放大电路的分析计算常用方法负反馈放大电路的分析计算常用方法 a. 等效电路法等效电路法 5.3 负反馈放大电路的分析

31、及近似计算负反馈放大电路的分析及近似计算 等效电路法等效电路法 分离法分离法 近似计算法近似计算法 把放大器中的非线性器件用线性电路等效，然后根据把放大器中的非线性器件用线性电路等效，然后根据 电路理论求解各项指标。电路理论求解各项指标。 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (b) 分别求出基本放大电路的分别求出基本放大电路的a、 、ri、ro、fh 和 和fl等指等指 标及反馈网络的反馈系数标及反馈网络的反馈系数f。 (c) 分别求出分别求出af、 、rid、rof、fhf 和 和flf等指标。等指标。 (a) 分负反馈放大电路为基本放大电路和反馈网络分负反馈放大电路

32、为基本放大电路和反馈网络 两部分。两部分。 分离法的基本思想分离法的基本思想 b. 分离法分离法 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由于集成运算放大器和多级放大电路的放大倍数一由于集成运算放大器和多级放大电路的放大倍数一 般都比较大，很容易使放大电路满足深度负反馈的般都比较大，很容易使放大电路满足深度负反馈的 条件。条件。 放大电路满足深度负反馈的条件放大电路满足深度负反馈的条件 5.3.1 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法深度负反馈放大电路近似计算的一般方法 1. 采用近似计算的条件采用近似计算的条件 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础

33、在深度负反馈（在深度负反馈（af 1）的条件下）的条件下 xo xi xo xf f 1 af= a 1+af f= xf xo 代入上式得代入上式得 将将 xo xi af= 3. 近似计算的原理近似计算的原理 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 xid0 xo xi xo xf 由由得得 (1) 当电路引入串联负反馈时当电路引入串联负反馈时 uf ui uid0(称为虚短称为虚短) xf xi 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 当电路引入并联负反馈时当电路引入并联负反馈时 if ii iid0(称为虚断）称为虚断） 由于基本放大电路

34、的电压放大倍数也很大，条件由于基本放大电路的电压放大倍数也很大，条件 uid 0 也同时成立。也同时成立。 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1电压串联负反馈（同相输入比例放大器）电压串联负反馈（同相输入比例放大器） 5.3.2 电压模运放组成的反馈电路电压模运放组成的反馈电路 + a + uid + f + + uf ui uorl r2 r1 _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 根据电路在深度负反馈条件下的分析依据根据电路在深度负反馈条件下的分析依据 有有 uid0 (虚短虚短) u+ u + a + uid + f +

35、 + uf ui uorl r2 r1 _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由于由于 u+ ui o 21 1 f u rr r uu + a + uid + f + + uf ui uorl r2 r1 _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 故故 电路的闭环电压放大倍数电路的闭环电压放大倍数 i o f u u au 1 21 r rr f o u u + a + uid + f + + uf ui uorl r2 r1 _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 rif

36、 闭环输入电阻闭环输入电阻 rof 0闭环输出电阻闭环输出电阻 rif rof + a + uid + f + + uf ui uorl r2 r1 _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2电压并联负反馈（反相输入比例放大器）电压并联负反馈（反相输入比例放大器） 在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 rl + a + uo us f + r1 r2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由由iid0 (虚断虚断)知知 ii if rl + a + uo us f + r1 r2 ii iid if

37、_ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由由uid0 (虚短虚短)知知 0 uu rl + a + uo us f + r1 r2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2 o 2 o f r u r uu i 1 s 1 s i r u r uu i 而而 rl + a + uo us f + r1 r2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 故故 闭环互阻增益闭环互阻增益 2 i o f r i u ar rl + a + uo us f + r1 r

38、2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数 1 2 s o f r r u u au rl + a + uo us f + r1 r2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 输入电阻输入电阻 0 if r 11ifif rrrr rif if r rl + a + uo us f + r1 r2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 0 of r 输出电阻输出电阻 rof rl + a + uo us

39、f + r1 r2 ii iid if _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 3电流串联负反馈电流串联负反馈 电压电流变换器电压电流变换器 由于由于riu of if uu + a +uid + + + uf ui uo rl r io f _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 故电路的闭环互导增益故电路的闭环互导增益 i o f u i a g f o u i ri i o o r 1 + a +uid + + + uf ui uo rl r io f _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模

40、拟电子技术基础 闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数 r rl i o f u u au i lo u ri lfr ag + a +uid + + + uf ui uo rl r io f _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 if r of r 输入、输出电阻输入、输出电阻 rif rof + a +uid + + + uf ui uo rl r io f _ _ _ _ _ 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4电流并联负反馈电流并联负反馈 电流放大器电流放大器 在深度负反馈的条件下在深度负反馈的条件下 ii if ui 0

41、+ a + uo ui + f s u + r1 r2 i i id i f i r3 o i _ _ _ _ rl 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 输入电流输入电流 1 s i r u i 反馈电流反馈电流 o 32 3 f i rr r i + a + uo ui + f s u + r1 r2 i i id i f i r3 o i _ _ _ _ rl 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 闭环电流放大倍数闭环电流放大倍数 i o f i i ai f o i i o 32 3 o i rr r i 3 32 r rr + a + uo

42、 ui + f s u + r1 r2 i i id i f i r3 o i _ _ _ _ rl 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数 13 l32 )( rr rrr 1 l f r r a i s o f u u a u 1i lo ri ri + a + uo ui + f s u + r1 r2 i i id i f i r3 o i _ _ _ _ rl 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 0 if r 11ifif rrrr of r 输入、输出电阻输入、输出电阻 rif rof + a + uo

43、ui + f s u + r1 r2 i i id i f i r3 o i _ _ _ _ rl 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1电压串联负反馈电压串联负反馈 5.3.3 分立元件组成的反馈电路分立元件组成的反馈电路 f l r + + 1 c i u +vcc t1 b11 r e1 c + + 2 c b12 r t2 + e2 c + c1 r e1 r 1 r 2 r 3 c c2 r e2 r b21 r b22 r + f u + id u o u + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (1) 负反馈的判断负反馈的判断 f

44、l r + + 1 c i u +vcc t1 b11 r e1 c + + 2 c b12 r t2 + e2 c + c1 r e1 r 1 r 2 r 3 c c2 r e2 r b21 r b22 r + f u + id u o u + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数 o 21 1 f u rr r u 由于由于 f l r + + 1 c i u +vcc t1 b11 r e1 c + + 2 c b12 r t2 + e2 c + c1 r e1 r 1 r 2 r 3 c c2 r e2 r b21 r b

45、22 r + f u + id u o u + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 i o uf u u a f o u u 21 1 rr r f l r + + 1 c i u +vcc t1 b11 r e1 c + + 2 c b12 r t2 + e2 c + c1 r e1 r 1 r 2 r 3 c c2 r e2 r b21 r b22 r + f u + id u o u + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 if r b2b1bifif /rrrrr (3) 输入电阻输入电阻 rif if r f l r + + 1 c i

46、 u +vcc t1 b11 r e1 c + + 2 c b12 r t2 + e2 c + c1 r e1 r 1 r 2 r 3 c c2 r e2 r b21 r b22 r + f u + id u o u + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 0 of r (4) 输出电阻输出电阻 rof f l r + + 1 c i u +vcc t1 b11 r e1 c + + 2 c b12 r t2 + e2 c + c1 r e1 r 1 r 2 r 3 c c2 r e2 r b21 r b22 r + f u + id u o u + 上页上页下页下页返

47、回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2电流并联负反馈电流并联负反馈 s u + 1 c +vcc t1 e c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r f l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (1) 负反馈的判断负反馈的判断 s u + 1 c +vcc t1 e c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r f l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由于反馈

48、电流由于反馈电流if来自于输出级晶体管来自于输出级晶体管t2集电极电流集电极电流ic2 故故 电路稳定的是电路稳定的是ic2，而不是负载电流，而不是负载电流io ic2 ie2 io s u + 1 c +vcc t1 e c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r f l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 闭环电流放大倍数闭环电流放大倍数 i c2 f i i ai 32 3 rr r f c2 i i f ic2 ie2 io s u + 1 c +vcc t1 e

49、c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (3) 闭环电闭环电 压放大倍数压放大倍数 132 l3 )(rrr rr s o f u u au 1i lc2 ri ri 1 l f r r ai ic2 ie2 io s u + 1 c +vcc t1 e c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r f l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模

50、拟电子技术基础 (4) 输入电阻输入电阻 0 if r 11ifif rrrr rifrif ic2 ie2 io s u + 1 c +vcc t1 e c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r f l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (5) 输出电阻输出电阻 从从t2集电极看进去的闭环输出电阻集电极看进去的闭环输出电阻 of r 从负载看进去的输出电阻从负载看进去的输出电阻 c2ofc2of /rrrr rofrof ic2 ie2 io s u + 1 c +vcc t

51、1 e c + t2 + c1 r e1 r 3 r 2 r 2 cc2 r f l r o u + + 1 r + i u i iid i f i 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.3.4 电流模运放的闭环特性电流模运放的闭环特性 电流模运放同相电流模运放同相 输入放大电路输入放大电路 ui +1 ri ii rzcz+1 ii uo r1 r2 i2 uf + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 低频闭环电压放大倍数低频闭环电压放大倍数 在深度负反馈的条件下在深度负反馈的条件下 1 21 f0 r rr au ui +1 ri ii r

52、zcz+1 ii uo r1 r2 i2 uf + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 分析电路的高频特性分析电路的高频特性 ui +1 ri ii rzcz+1 ii uo r1 r2 i2 uf + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由图可知由图可知 ) j 1 /( z zio c riu zz z i j1cr r i 12iiii )(riiriu ui +1 ri ii rzcz+1 ii uo r1 r2 i2 uf + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2 fo 2 r uu i iiif riuu u

53、i +1 ri ii rzcz+1 ii uo r1 r2 i2 uf + 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由以上各式得电路的高频闭环特性由以上各式得电路的高频闭环特性 )(j ()(1 2 1 2i iz z 2 z1 i2 z i 1 21 i o f r r rr rc r r rr rr r r r rr u u au 由于由于 zi rr z2 rr )(j (1 2if0z f0 i o f rrac a u u a u u u 当当auf0 rir2时时 2z f0 f j1rc a a u u 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基

54、础 2z hf 2 1 rc f 2z f0 f j1rc a a u u 由式由式 得得 电路的闭环上限截止频率为电路的闭环上限截止频率为 结论结论 (1) fhf仅与仅与cz、r2有关，而与有关，而与r1无关。无关。 (2) 电流模运放的闭环电压放大倍数增大时，带电流模运放的闭环电压放大倍数增大时，带 宽增益积有所增加。宽增益积有所增加。 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 电流模运放幅频特性电流模运放幅频特性 . . db/|lg20 fu a lg20 r1 r2r1 o fhf f lg20 r2 1 r 1 r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟

55、电子技术基础 电压模运放幅频特性电压模运放幅频特性 电压模运放带宽电压模运放带宽 增益积等于常数增益积等于常数 . . db/|lg20 fu a lg20 r1 r2r1 0 fhf f lg20 r2 hf f 1 r 1 r 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.4.1 负反馈放大电路的自激振荡条件负反馈放大电路的自激振荡条件 01 af 即即 1 af 将上式写成将上式写成 5.4 负反馈放大电路的自激振荡及消除负反馈放大电路的自激振荡及消除 相位条件相位条件 幅度条件幅度条件 )12( n fa 1 af 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技

56、术基础 a 基本放大电路在高频或低频区内产生的基本放大电路在高频或低频区内产生的 附加相移附加相移 f 反馈网络高频或低频区内产生的附加相移反馈网络高频或低频区内产生的附加相移 式中式中 相位条件相位条件 幅度条件幅度条件 )12( n fa 1 af 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 对于负反馈电路对于负反馈电路 180 fa 1. 在中频区，反馈信号与输入信号反相，即在中频区，反馈信号与输入信号反相，即 2. 高频或低频区，放大电路与高频或低频区，放大电路与反馈网络，因电路反馈网络，因电路 中的电容而产生附加相位移中的电容而产生附加相位移 a、 f。 反馈电压信号

57、和输入电压信号同相反馈电压信号和输入电压信号同相 180 fa 当当时时 负反馈变为正反馈负反馈变为正反馈 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (1) 这时如果这时如果af1，产生自激振荡。产生自激振荡。 电路中存在电路中存在 b. 放大电路内部元器件的热噪声电压放大电路内部元器件的热噪声电压 a. 开启电源时的瞬间冲击电压开启电源时的瞬间冲击电压 由于噪声和冲击电压具有很宽的频谱，其中必有某由于噪声和冲击电压具有很宽的频谱，其中必有某 一种频率分量满足自激振荡的条件，即使无输入信一种频率分量满足自激振荡的条件，即使无输入信 号，也有一定的信号输出。号，也有一定的信号输

58、出。 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 输出信号在不断的减小输出信号在不断的减小, ,不会产生自激振荡。不会产生自激振荡。 (2) 如果如果af 45 要求要求 要求要求 o 0 90 180 m gm f0 f f fc f0fc fa fa lg20 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 在放大电路中加入在放大电路中加入rc相位补偿网络，使其具有相位补偿网络，使其具有 足够的幅度裕度足够的幅度裕度gm和相位裕度和相位裕度m。 相位补偿的思想：相位补偿的思想： 相位补偿方法相位补偿方法 5.4.3 消除自激振荡的方法消除自激振荡的方法 相位补偿

59、相位补偿 滞后补偿滞后补偿 超前补偿超前补偿 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 1滞后补偿滞后补偿 在多级放大电路中的上限截止频率最低的一级放大在多级放大电路中的上限截止频率最低的一级放大 电路中加入电路中加入rc相位补偿相位补偿网络。网络。 r +cc1 c + rc re c1 vcc (1) 补偿方法补偿方法 补偿电容补偿电容c 补偿网络等效电路补偿网络等效电路 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 )(2 1 1 1h ccr f 补偿后补偿后 1 h1 2 1 rc f 补偿前补偿前 (2) 补偿前后，该级电补偿前后，该级电 路的上限截

60、止频率路的上限截止频率 c + rc re c1 vcc r +cc1 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 由于电容的并入使滞后的附加相移更加滞后，所以由于电容的并入使滞后的附加相移更加滞后，所以 称为滞后补偿。称为滞后补偿。 (3) 补偿效果补偿效果 幅幅 频频 特特 性性 补偿前补偿前 补偿后补偿后 不稳定不稳定 稳定稳定 20 40 60 0 fh3 f0 f fh2fh1 /dbl g 20a h1 f 0 f 上页上页下页下页返回返回 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2. 超前补偿超前补偿 在反馈网络中加入补偿电容在反馈网络中加入补偿电容c，使，使 f0，以