第7讲 反馈放大电路

1、本次课介绍本次课介绍 讲授内容：讲授内容： 三、三、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 重点难点：重点难点： 重点：重点： 难点：难点： 反馈类型的判断，负反馈对放大器性能影响反馈类型的判断，负反馈对放大器性能影响 反馈类型的判断，深度负反馈下反馈类型的判断，深度负反馈下a av v的计算的计算 一、一、反馈概念、分类和类型判断反馈概念、分类和类型判断 二、二、负反馈放大器的一般表达式和分析负反馈放大器的一般表达式和分析 四、四、深度负反馈放大电路电压放大倍数深度负反馈放大电路电压放大倍数 的近似估算的近似估算 内容简介 本章小结 4.1 反馈概念、分类和类型判断反馈概念、分

2、类和类型判断 4.2 负反馈放大器的一般表达式和分析负反馈放大器的一般表达式和分析 4.3 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 4.4 深度负反馈放大电路电压放大深度负反馈放大电路电压放大 倍数的近似估算倍数的近似估算 反馈放大器反馈放大器 本次课本次课主要讲述反馈的基本概念、负反馈放大电主要讲述反馈的基本概念、负反馈放大电 路的方框图和一般表达式、负反馈放大电路的组态及路的方框图和一般表达式、负反馈放大电路的组态及 其判别方法、深度负反馈放大倍数的估算方法、负反其判别方法、深度负反馈放大倍数的估算方法、负反 馈对放大电路性能的影响等。馈对放大电路性能的影响等。重点掌握负反馈

3、放大电重点掌握负反馈放大电 路组态的判别方法、路组态的判别方法、正确理解深度负反馈条件下放大正确理解深度负反馈条件下放大 倍数的含义及估算方法、倍数的含义及估算方法、掌握各种负反馈对放大电路掌握各种负反馈对放大电路 性能的影响性能的影响，并能根据需要正确引入合适的交流负反，并能根据需要正确引入合适的交流负反 馈。馈。 home 内容简介 反馈放大器反馈放大器 1. 反馈概念反馈概念 vi vo + - - rl vi vo + - - rl r2 r1 反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道 开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路 反馈通路反馈通路 （反馈网

4、络）（反馈网络） 信号的正向传输信号的正向传输 开环与闭环开环与闭环 4.1.1 反馈的反馈的基本概念与分类基本概念与分类 xo 基本放大基本放大 a电路电路 xid 基本放大电路的输入基本放大电路的输入 信号（净输入信号）信号（净输入信号） 将电子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定将电子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定 的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入 量（输入电压或输入电流）的过程，量（输入电压或输入电流）的过程，称之为称之为反馈反馈。 输出信号输出信号 反馈放大电路反馈放大电路 的输入信号的输入信号

5、 反馈网络反馈网络 f xf +xi 反馈的定义反馈的定义 4.1.1 反馈的反馈的基本概念与分类基本概念与分类 反馈信号反馈信号 （1 1） 正反馈与负反馈正反馈与负反馈 正反馈：输入量不变时，引入反馈后正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大输出量变大 负反馈：输入量不变时，引入反馈后负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小输出量变小 另一角度另一角度 正反馈：引入反馈后，使正反馈：引入反馈后，使净输入量变大净输入量变大 负反馈：引入反馈后，使负反馈：引入反馈后，使净输入量变小净输入量变小 正负反馈的判别方法：正负反馈的判别方法：瞬时极性法瞬时极性法 从输入端开始，假定并标记某一时刻输

6、入信号极性为从输入端开始，假定并标记某一时刻输入信号极性为“+”，沿着，沿着 信号流向，从信号流向，从前向通路到反馈通路，依次前向通路到反馈通路，依次标出此刻有关节点电压的相标出此刻有关节点电压的相 对极性（分别用对极性（分别用 “+” 、“- -”号表示），最终确定号表示），最终确定反馈量对反馈量对输入量输入量的的 影响影响。 2. 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 iid xx iid xx 4.1.1 反馈的反馈的基本概念与分类基本概念与分类 例例1 vi vo - - + rl r2 r1 (+)(+) (-) (-) (-) 净输入量减小净输入量减小 vi vo - - + rl r

7、2 r1 (+)(+) (-) (-) 净输入量增大净输入量增大 负反馈负反馈 正反馈正反馈 反馈通路反馈通路 反馈通路反馈通路 例例2 (+) (-) (-) (-) (-) 净输入量减小净输入量减小 (+) (+) (+) 净输入量减小净输入量减小 负反馈负反馈负反馈负反馈 反馈通路反馈通路 反馈通路反馈通路 f x i x f x i x f x i x f x i x 总结：总结： 负反馈负反馈负反馈负反馈 负反馈负反馈负反馈负反馈 (+) (-) (+) (-) (+) (+) (+) (+) 反馈点和输入反馈点和输入 点在同一端点，点在同一端点， 极性相反极性相反 反馈点和输入反馈

8、点和输入 点不在同一端点不在同一端 点，极性相同点，极性相同 2. 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 （2）交流反馈与直流反馈）交流反馈与直流反馈 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时 存在，来进行判别。存在，来进行判别。 取决于反馈通路。取决于反馈通路。 例例1 vi vo - - + c2 c1 r1 r2 (+)(+) (+) (+) 交、直流负反馈交、直流负反馈 (+) 交流正反馈交流正反馈 分别画出直流和交流通分别画出直流和交流通 路，考察反馈通路是否路，考察反馈通路是否 存在，来进行判别存在，来进行判别 4.1.1 反馈的反馈

9、的基本概念与分类基本概念与分类 backhome 交交流流通通路路 rl - - + vi vo a a - - + vi vo rl r c 解：交流通路中不存在反解：交流通路中不存在反 馈通路馈通路，所以不存在交流反，所以不存在交流反 馈。馈。 vi a - - + vo rl r vr vd 直直流流通通路路 直流通路中存在反馈通路直流通路中存在反馈通路 （反馈电阻（反馈电阻r ），所以存在），所以存在 直流反馈；直流反馈；vr 使使vd 减小，减小， 所以为负反馈。所以为负反馈。 例例2 2. 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 （3）本级反馈与级间反馈）本级反馈与级间反馈 vo - -

10、 + r4 r5 r3 - - + vi r1 r2 级间反馈通路级间反馈通路 (+)(+) (+) (+) (-) (-) 净输入量减小净输入量减小 级间负反馈级间负反馈 反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路 4.1.1 反馈的反馈的基本概念与分类基本概念与分类 3.3.反馈放大电路的一般框图反馈放大电路的一般框图 净输入量 反反馈馈放放大大电电路路的的一一般般框框图图 输入量 基基本本放放大大电电路路 反反馈馈网网络络 输出量 反馈量 4.4.反馈的基本类型反馈的基本类型 正反馈与负反馈正反馈与负反馈 交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈 外部反馈与内部反馈外部反馈与内部反馈 xd x

11、i xf x0 1. 反馈放大器中的四种反馈类型反馈放大器中的四种反馈类型 由此可组成四种反馈组态：由此可组成四种反馈组态： 输入端：反馈信号在输入端的联接分为输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。 输出端：反馈信号在输出端分为取输出端：反馈信号在输出端分为取电压电压和取和取电流电流两种方式。两种方式。 电压串联电压串联 电压并联电压并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联 4.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 四种反馈类型四种反馈类型 i x 并联：反馈量并联：反馈量和和 f x 输入量输入量 接于接于同一输入端同一输入端 接于接于不同的输入端

12、不同的输入端 i x 串联：反馈量串联：反馈量和和 f x 输入量输入量 并联：输入端短路，反馈消失并联：输入端短路，反馈消失 串联：输入端开路，反馈消失串联：输入端开路，反馈消失 电压：输出端短路，反馈消失电压：输出端短路，反馈消失 电流：输出端开路，反馈消失电流：输出端开路，反馈消失 2. 四种反馈组态的判断方法四种反馈组态的判断方法 根据电路连接方式：根据电路连接方式： 电压：反馈量取自电压：反馈量取自输出电压输出电压 电流：反馈量取自电流：反馈量取自输出电流输出电流 根据电路分析方法：根据电路分析方法： 电压串联反馈电压串联反馈 电压并联反馈电压并联反馈 电流串联反馈电流串联反馈电流并

13、联反馈电流并联反馈 例例1 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电压串联负反馈电压串联负反馈 例例2 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电压串联负反馈电压串联负反馈 例例3 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电流并联负反馈电流并联负反馈 例例4 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电流并联负反馈电流并联负反馈 例例5 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电压并联负反馈电压并联负反馈 例例6 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电压并联负反馈电压并联负反馈 例例7 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈

14、组态 电流串联负反馈电流串联负反馈 例例8 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 电流串联负反馈电流串联负反馈 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 a. 电压串联电压串联 rl vo vf vid vo 电压负反馈：稳定输出电压电压负反馈：稳定输出电压 串联反馈：输入端电压求和（串联反馈：输入端电压求和（kvl） 3. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 -vi+ vid + vf =0输入端有输入端有 vid = vi -vf即即 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 3. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 b. 电流并联电流并联 rl io if

15、 iid io 电流负反馈：稳定输出电流电流负反馈：稳定输出电流 并联反馈：输入端电流求和（并联反馈：输入端电流求和（kcl） 其他两种组态有类似的结论其他两种组态有类似的结论 ii - iid - if =0输入端有输入端有 iid = ii -if即即 4.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 串联反馈串联反馈 4. 信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响 vid = vi -vf 则则vi最好为恒压源，即最好为恒压源，即 信号源内阻信号源内阻rs越小越好越小越好。 要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就 要求要求vf变化能有效引起变化能有效引起vid的的 变化。变化。 4

16、.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态 并联反馈并联反馈 4. 信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响 iid = ii -if 则则ii最好为恒最好为恒流流源，即源，即 信号源内阻信号源内阻rs越大越好越大越好。 要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就 要求要求if变化能有效引起变化能有效引起iid的的 变化。变化。 rs vs + - 1. 负反馈放大电路的一般形式负反馈放大电路的一般形式 next - + 负负反反馈馈放放大大电电路路的的一一般般框框图图 a f o x i x d x f x )(净输入量 fid xxx )(开环放大倍数 d o x x a )(反馈系

17、数 o f x x f fa a xfax xa xx xa x x a dd d fd d i o f 1 )(闭环放大倍数 )(环路增益 d f x x fa 。深度负反馈，此时， 时，称之为当 f a fa f 1 11 home 1. 稳定放大倍数稳定放大倍数 next fa a af 1 2 )1 ( 1 afda daf af a af 1 时）时）中频段（或只考虑幅值中频段（或只考虑幅值 a da afa da f f 1 1 即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+af倍。倍。 另一方面，在深度负反馈条件下：另一方面，在深度负反馈条件下： f af

18、1 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的 线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。 home 2. 改变输入、输出电阻改变输入、输出电阻 nextback 串联反馈使输入电阻增大串联反馈使输入电阻增大 (1) 对输入电阻的影响对输入电阻的影响 + - - + - + a f i u d u f u o x if r i i i i d i f i o x a f i u if r i i d i dd i fd i i if rfa i u fa i ufau i uu i u r )1 ()1

19、 ( 并联反馈使输入电阻减小并联反馈使输入电阻减小 )1 ()1 ( 1 fa r i u fa ifai u ii u i u r i d i dd i fd i i i if home nextback 电压反馈使输出电阻减小电压反馈使输出电阻减小 (2) 对输出电阻的影响对输出电阻的影响 fa r ufau ru xau ru rxau u i u r o oo oo fo oo odo o o o of 1 / 电流反馈使输出电阻增大电流反馈使输出电阻增大 o u a f d x f x 0 i x of r o i o r d xa o u a f d x f x 0 i x of

20、r o i o r d xa ooofoo dooo ifaruxaru xarui / / o o o of rfa i u r 1 home a h hf f a 3. 展宽频带展宽频带 nextback 4. 减小非线性失真减小非线性失真 开环幅频响应开环幅频响应 )1( hhf af 上限频率扩展上限频率扩展1+af倍倍 af 1 l lf 下限频率降低下限频率降低1+af倍倍 闭环幅频响应闭环幅频响应 闭环时增益减小，闭环时增益减小， 线性度变好。线性度变好。 home 5. 引入负反馈的一般原则引入负反馈的一般原则 要稳定直流量要稳定直流量 引入直流负反馈引入直流负反馈 要稳定交流

21、量要稳定交流量 引入交流负反馈引入交流负反馈 要稳定输出电压，降低输出电阻要稳定输出电压，降低输出电阻 引入电压负反馈引入电压负反馈 要稳定输出电流，增加输出电阻要稳定输出电流，增加输出电阻 引入电流负反馈引入电流负反馈 要增大输入电阻，减小信号源内阻上的压降（信号源为要增大输入电阻，减小信号源内阻上的压降（信号源为 电压源）电压源） 引入串联负反馈引入串联负反馈 要减小输入电阻，减小信号源内阻上的分流（信号源为要减小输入电阻，减小信号源内阻上的分流（信号源为 电流源）电流源） 引入并联负反馈引入并联负反馈 要进行信号变换时要进行信号变换时 引入合适组态的负反馈引入合适组态的负反馈 nextb

22、ackhome 解：解：1. 电压串联负反馈电压串联负反馈 例例1：选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。 1. 某测量仪表，要求某测量仪表，要求 r i 高，输出电压稳定，应选 高，输出电压稳定，应选 用用 。 2. 为获得一个电压控制电流源，应选用为获得一个电压控制电流源，应选用 。 3. 为获得一个电流控制电流源，应选用为获得一个电流控制电流源，应选用 。 4. 为了充分提高负反馈的效果，当信号源为高内阻的电为了充分提高负反馈的效果，当信号源为高内阻的电 流信号源，又要求放大电路的输出电压稳定，应选流信号源，又要求放大电路的输出电压稳定，应选 用用 。 2. 电流串联负反馈电流串联负反馈 3. 电流并联负反馈电流并联负反馈4. 电压并联负反馈电压并联负反馈 nextbackhome 电压串联负反馈电压串联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 1. 深度负反馈的实质深度负反馈的实质 next 。，此时，时，称之为深度负