北邮模电第5章_反馈放大电路

1、第五章：反馈放大电路第五章：反馈放大电路 邓邓 钢钢 GG 内容提要内容提要 阐述反馈的基本概念：极性、取样阐述反馈的基本概念：极性、取样 方式、相加方式、交直流方式、相加方式、交直流 负反馈对放大电路性能的影响：增负反馈对放大电路性能的影响：增 益、稳定性、频率特性、输入输出益、稳定性、频率特性、输入输出 电阻电阻 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法 负反馈放大电路的稳定性问题负反馈放大电路的稳定性问题 定性分析：读懂电路图，确定反定性分析：读懂电路图，确定反 馈网络，判断反馈的极性与类型等馈网络，判断反馈的极性与类型等 定量分析：计算反馈放大电路的定量分析：计算反馈放大电路的

2、 性能指标，重点讨论深负反馈情况性能指标，重点讨论深负反馈情况 下的闭环增益计算下的闭环增益计算 反馈的定义反馈的定义 反馈不仅是改善放大电路性能的重要反馈不仅是改善放大电路性能的重要 手段，而且也是电子技术和自动控制手段，而且也是电子技术和自动控制 理论中的一个基本概念理论中的一个基本概念 将放大电路的将放大电路的输出量输出量( (电压或电流电压或电流) )通通 过一定的反馈网络送回到输入回路，过一定的反馈网络送回到输入回路， 来来影响输入量影响输入量( (电压或电流电压或电流) )，这个过，这个过 程叫做反馈程叫做反馈 反馈时，可以将输出量的反馈时，可以将输出量的全部或者一全部或者一 部分

3、部分送回送回 无反馈的放大电路称为基本无反馈的放大电路称为基本( (或开环或开环) ) 放大电路，引入反馈的放大电路称为放大电路，引入反馈的放大电路称为 反馈反馈( (或闭环或闭环) )放大电路放大电路 反馈放大电路示意图反馈放大电路示意图 基本放大电路：放大输入信号基本放大电路：放大输入信号 反馈网络：传输反馈信号反馈网络：传输反馈信号 注意净输入信号、正向传输、反向传注意净输入信号、正向传输、反向传 输的含义输的含义 反馈通路的判断与识别反馈通路的判断与识别 正确地判断一个电路是否存在反馈正确地判断一个电路是否存在反馈 是研究反馈放大电路的基础：是研究反馈放大电路的基础： 在放大电路中，在

4、放大电路中， 若存在将输入回若存在将输入回 路和输出回路连路和输出回路连 接起来的通路接起来的通路 （即存在反馈通（即存在反馈通 路）并由此影响路）并由此影响 了放大电路的净了放大电路的净 输入，则电路引输入，则电路引 入了反馈，否则入了反馈，否则 没有引入反馈没有引入反馈 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈( (一一) ) 电阻电阻 将输入回路与将输入回路与 输出回路连接起来，输出回路连接起来， 因而因而存在反馈存在反馈， 为为 反馈元件反馈元件 E R E R 直流分析：直流分析： , FCEBEBBCE VI R VVI R T C I FE VV BE V B I C I 这种反馈对

5、直流起作用，这种反馈对直流起作用， 故称为直流负反馈。其作故称为直流负反馈。其作 用是稳定直流工作点用是稳定直流工作点 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈( (二二) ) 交流分析：交流分析： fecE VVI R beificE VVVVI R 这种反馈对交流起作用，这种反馈对交流起作用， 故称为交流负反馈。其故称为交流负反馈。其 作用是稳定输出电流作用是稳定输出电流 c I 电阻电阻 对交、直流都有反馈作用。如果在对交、直流都有反馈作用。如果在 其两端并联一只容量较大的电容其两端并联一只容量较大的电容 ，它对，它对 交流可视为短路，则交流可视为短路，则 只起直流反馈作用只起直流反馈作用

6、E R E R E C 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈( (三三) ) 直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈 请分别判别以下两图中反馈电阻请分别判别以下两图中反馈电阻 所所 引入的是直流反馈还是交流反馈引入的是直流反馈还是交流反馈 F R 反馈电路中的其它概念反馈电路中的其它概念 负反馈与正反馈负反馈与正反馈 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈 根据反馈的极性而判别，即是否会根据反馈的极性而判别，即是否会 使放大电路的净输入减小使放大电路的净输入减小 根据反馈信号的取样方式而判别，根据反馈信号的取样方式而判别， 可改变电路的输出电阻可改变电路的输出电阻

7、 根据反馈信号与输入信号在输入端根据反馈信号与输入信号在输入端 的求和方式而判别，可改变电路的的求和方式而判别，可改变电路的 输入电阻输入电阻 寄生反馈寄生反馈 局部反馈和级间反馈局部反馈和级间反馈 反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成( (一一) )：基本结构：基本结构 反馈放大反馈放大 电路由基电路由基 本放大电本放大电 路、反馈路、反馈 网络、输网络、输 出取样、出取样、 输入求和输入求和 四部分组四部分组 成成 反馈环路的定义反馈环路的定义注意各点的信号量注意各点的信号量 利用方框图分析反馈放大电路的重要前提利用方框图分析反馈放大电路的重要前提 是反馈环路中信号为单向传输的是反馈环路中

8、信号为单向传输的 反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成( (二二) )：各种增益：各种增益 基本放大基本放大 电路可以电路可以 由单级或由单级或 多级放大多级放大 电路组成电路组成 o id X A X 根据根据 、 的不同，有如下四种形式的增的不同，有如下四种形式的增 益：益： o X id X 电压增益电压增益/ void AVV / ioid AII 电流增益电流增益 / roid AVI 互阻增益互阻增益 / goid AIV 互导增益互导增益 反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成( (三三) )：反馈网络：反馈网络 反馈网络反馈网络 一般为二一般为二 端口网络，端口网络， 其反馈系其

9、反馈系 数为数为 f o X F X 反馈系数也有四种形式：反馈系数也有四种形式： 电压反馈电压反馈/ vfo FVV / ifo FII 电流反馈电流反馈 / rfo FVI 互阻反馈互阻反馈 / gfo FIV 互导反馈互导反馈 输出端的取样方式输出端的取样方式 电压取样电压取样( (电电 压反馈压反馈) ) 电流取样电流取样( (电电 流反馈流反馈) ) 输出端取样方式的判别输出端取样方式的判别 为了判断放大电路中引入的反馈是电为了判断放大电路中引入的反馈是电 压反馈还是电流反馈，可以采用压反馈还是电流反馈，可以采用“短短 路法路法”，即将输出端交流短路（令输，即将输出端交流短路（令输

10、出电压等于零），观察此时是否仍有出电压等于零），观察此时是否仍有 反馈信号。若反馈信号不复存在，则反馈信号。若反馈信号不复存在，则 为电压反馈，否则为电流反馈为电压反馈，否则为电流反馈 很多情况下很多情况下，也可以通过信号的输出，也可以通过信号的输出 与采样是否在同一点来判别是电压取与采样是否在同一点来判别是电压取 样还是电流取样。若为同一点，则为样还是电流取样。若为同一点，则为 电压取样，否则为电流取样电压取样，否则为电流取样 共集和共射电路作输出级时的取样方式共集和共射电路作输出级时的取样方式 输入端的求和方式输入端的求和方式 串联求和串联求和( (串串 联反馈联反馈) ) 并联求和并联求

11、和( (并并 联反馈联反馈) ) id if VVV id if III 输入端求和方式的判别输入端求和方式的判别 串串 联联 反反 馈馈 很多情况下很多情况下，也可以通过信号的输入，也可以通过信号的输入 与相加是否在同一点来判别是串联反与相加是否在同一点来判别是串联反 馈还是并联反馈。若为同一点，则为馈还是并联反馈。若为同一点，则为 并联反馈，否则为串联反馈并联反馈，否则为串联反馈 并并 联联 反反 馈馈 理论上的方法介绍理论上的方法介绍 常用电路输入级的求和方式常用电路输入级的求和方式 反馈极性的判别反馈极性的判别 使用使用瞬时极性法瞬时极性法判别反馈极性的判别反馈极性的 步骤：步骤： 假

12、定输入量的瞬时极性假定输入量的瞬时极性 按信号的前向放大按信号的前向放大( (从输入到输出从输入到输出) ) 路径，根据放大电路输入与输出的路径，根据放大电路输入与输出的 相位关系，确定输出量的瞬时极性相位关系，确定输出量的瞬时极性 由输出量通过反馈网络确定反馈量由输出量通过反馈网络确定反馈量 的瞬时极性的瞬时极性 观察反馈量与原输入量对净输入的观察反馈量与原输入量对净输入的 作用。若二者作用相反，使净输入减作用。若二者作用相反，使净输入减 小，则为负反馈；否则为正反馈小，则为负反馈；否则为正反馈 基本单元电路中增量电压的瞬时极性基本单元电路中增量电压的瞬时极性( (一一) ) CB vv (

13、1)C(1)C点电位与点电位与B B电位变电位变 化极性相反化极性相反 (3)(3)若若B B点电位固定，则点电位固定，则 C C点电位与点电位与E E点电位变化点电位变化 极性相同极性相同 EC vv (2)E(2)E点电位与点电位与B B电位变电位变 化极性相同化极性相同 EB vv 基本单元电路中增量电压的瞬时极性基本单元电路中增量电压的瞬时极性( (二二) ) 集成运放及其负反馈电路判别集成运放及其负反馈电路判别( (一一) ) 通用集成运放有两个输入端，一个输通用集成运放有两个输入端，一个输 出端出端 标有标有“”号的为反相输入端，表示号的为反相输入端，表示 输出电压与该输入端所加信

14、号相位相输出电压与该输入端所加信号相位相 反反 标有标有“”号的为同相输入端，表示号的为同相输入端，表示 输出电压与该输入端所加信号相位相输出电压与该输入端所加信号相位相 同同 集成运放及其负反馈电路判别集成运放及其负反馈电路判别( (二二) ) 电压串联负反电压串联负反 馈馈 电压并联负反电压并联负反 馈馈 集成运放及其负反馈电路判别集成运放及其负反馈电路判别( (三三) ) 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 反馈放大电路的基本方程式反馈放大电路的基本方程式 idif XXX oooid f ifidoididid XXXAX A XXXFXXXAFX , , ,K

15、 的含义的含义 信号仍信号仍 然为单然为单 向传输向传输 is XKX o f i X A X 1 f A A AF o sff s X AKA X 反馈基本方程式的讨论反馈基本方程式的讨论 1 f A A AF (1)AF 越大，闭环增益下越大，闭环增益下 降得越多，所以降得越多，所以 是是 衡量反馈程度的重要指标，衡量反馈程度的重要指标， 称为反馈深度，用称为反馈深度，用 表示。表示。 即：即： (1)AF D 1DAF /, oidfofidfid AFXXXXXXXAFX 即 AF 称为环路增益，表示绕反馈环路一称为环路增益，表示绕反馈环路一 周的增益周的增益 关于关于 量纲的说明量纲

16、的说明 f AFAAF 、 、 反馈深度的讨论反馈深度的讨论 1 f A A AF 1DAF (| |1| 1)| | f ifDAFAA ，说明引入反，说明引入反 馈后电路的增益下降了，所以是负反馈后电路的增益下降了，所以是负反 馈。并可推导出反馈越深，闭环增益馈。并可推导出反馈越深，闭环增益 也越低。也越低。 时，为时，为深度负反馈深度负反馈|1D (| |1| 1)| | f ifDAFAA ，则为，则为正反馈正反馈 (| |1| 0)| f ifDAFA ，说明即使没，说明即使没 有输入信号，也会产生输出。此时为有输入信号，也会产生输出。此时为 自激状态自激状态。电路失去正常的放大功能

17、。电路失去正常的放大功能 负反馈放大器的四种连接方式负反馈放大器的四种连接方式 o X 反馈量反馈量输入信号的连接方式输入信号的连接方式 , ce II 电流电流 o V 电压电压 串联串联( (将反馈信号变为电压将反馈信号变为电压 信号与输入电压信号与输入电压 相减相减) ) i V i I 并联并联( (将反馈信号变为电流将反馈信号变为电流 信号与输入电流信号与输入电流 相减相减) ) 四种负反馈连接方式：四种负反馈连接方式： 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 电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路( (一

18、一) ) 取样方式的判取样方式的判 别别 相加方式的判相加方式的判 别别 极性的判别极性的判别 故为电压串联负反故为电压串联负反 馈电路馈电路 464 /() vfo FVVRRR 电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路( (二二) ) 电压负反馈的重电压负反馈的重 要特点是具有稳要特点是具有稳 定输出电压的作定输出电压的作 用。原因用。原因 串联负反馈要求信号源内阻越小越好，串联负反馈要求信号源内阻越小越好， 即串联负反馈要求即串联负反馈要求“恒压激励恒压激励”。原。原 因因 电压串联负反馈放大电路是一个良好电压串联负反馈放大电路是一个良好 的压控电压源的压控电压源 电流并联负反馈电路电流并联

19、负反馈电路( (一一) ) 取样方式的判别取样方式的判别 相加方式的判别相加方式的判别 极性的判别极性的判别 故为电流并联负反故为电流并联负反 馈电路馈电路 525 / /() ifo FII RRR 电流并联负反馈电路电流并联负反馈电路( (二二) ) 电流负反馈的重电流负反馈的重 要特点是具有稳要特点是具有稳 定输出电流的作定输出电流的作 用，其道理与电用，其道理与电 压负反馈稳定输压负反馈稳定输 出电压相同出电压相同 并联负反馈要求信号源内阻越大越好，并联负反馈要求信号源内阻越大越好， 即并联负反馈要求即并联负反馈要求“恒流激励恒流激励”。原。原 因因 电压并联负反馈电路电压并联负反馈电

20、路 1 f g oF I F VR 反馈类型的判别反馈类型的判别 可以被看成是流可以被看成是流 控电压源，常作控电压源，常作 为高质量的互阻为高质量的互阻 放大器放大器 电流串联负反馈电路电流串联负反馈电路 反馈类型的判反馈类型的判 别别 互阻反馈系数互阻反馈系数 负反馈可以提高增益的稳定性负反馈可以提高增益的稳定性 由于电源电压、环境温度、负载及晶由于电源电压、环境温度、负载及晶 体管参数变化等原因会引起放大电路体管参数变化等原因会引起放大电路 增益的不稳定，引入负反馈可以大大增益的不稳定，引入负反馈可以大大 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 | |1|1ifDAF 1 1 f A A AF

21、F 在深负反馈条件下，闭环增益几乎与在深负反馈条件下，闭环增益几乎与 基本放大电路的增益无关，只取决于基本放大电路的增益无关，只取决于 反馈系数反馈系数 。如果反馈网络是由。如果反馈网络是由纯电纯电 阻阻所组成，所组成， 是稳定的常数，那么是稳定的常数，那么 将十分稳定将十分稳定 F F f A 负反馈提高增益稳定性的讨论负反馈提高增益稳定性的讨论( (一一) ) 增益稳定性定义为开环增益的相对变增益稳定性定义为开环增益的相对变 化量与闭环增益化量与闭环增益相对变化量相对变化量的比值的比值 1 f A A AF 11fff AAAAAA 1 11 11(1)(1) f AAA A AFAFAF

22、AF 中频信号、纯阻反馈网络中频信号、纯阻反馈网络 下，反馈方程式可写成：下，反馈方程式可写成： 1 11 11 () f f A AA AAF AAA F A 负反馈提高增益稳定性的讨论负反馈提高增益稳定性的讨论( (二二) ) ()ifAA 1 11 11 () f f A AA AAF AAA F A 1 1 f f dA dA AAF A 闭环增益的相对变化量是开环增益相闭环增益的相对变化量是开环增益相 对变化量的对变化量的1/D1/D。反馈越深，闭环增益。反馈越深，闭环增益 的稳定性越高的稳定性越高 引入负反馈后，放大倍数下降为原来引入负反馈后，放大倍数下降为原来 的的 分之一，但放

23、大倍数的稳分之一，但放大倍数的稳 定性提高到定性提高到 倍倍 1AF 1AF 负反馈提高增益稳定性的讨论负反馈提高增益稳定性的讨论( (三三) ) 1 1 f f dA dA AAF A 负反馈只能减少由开环增益变化引负反馈只能减少由开环增益变化引 起的闭环增益的变化。若反馈系数发起的闭环增益的变化。若反馈系数发 生变化，则负反馈起不到稳定闭环增生变化，则负反馈起不到稳定闭环增 益的作用。所以反馈网络一般由无源益的作用。所以反馈网络一般由无源 元件组成元件组成 不同反馈类型稳定的增益也不同，不同反馈类型稳定的增益也不同， 即每种类型的负反馈稳定的是各自的即每种类型的负反馈稳定的是各自的 闭环增

24、益闭环增益 注意上式适用的范围：注意上式适用的范围：A A的微小变化的微小变化 注意：稳定什么的放大倍数？注意：稳定什么的放大倍数？ 当当负载电阻变化负载电阻变化时，时，电压负反馈电压负反馈 只能提高只能提高电压放大倍数电压放大倍数的稳定度；的稳定度； 电流负反馈电流负反馈只能提高只能提高电流放大倍数电流放大倍数 的稳定度的稳定度 当器件参数变化时，电流负反馈当器件参数变化时，电流负反馈 和电压负反馈没有区别，均既能稳和电压负反馈没有区别，均既能稳 定输出电压又能稳定输出电流定输出电压又能稳定输出电流 负反馈对放大倍数的影响，与造成放负反馈对放大倍数的影响，与造成放 大倍数不稳定的因素及反馈电

25、路在输大倍数不稳定的因素及反馈电路在输 出端的连接方式有关：出端的连接方式有关： 稳定增益是以损失放大倍数为代价的稳定增益是以损失放大倍数为代价的 串联负反馈可以提高输入电阻串联负反馈可以提高输入电阻 串联负反馈能够提高输入串联负反馈能够提高输入 电阻的原因电阻的原因 反馈越深，输入电阻提高反馈越深，输入电阻提高 得越多得越多 id i i V R I 串联负反馈放大电路的输入电阻串联负反馈放大电路的输入电阻 是是 开环输入电阻开环输入电阻 的的 倍倍 i R if R 1AF (1) (1) iid ifi ii VAF V RAF R II 并联负反馈可以降低输入电阻并联负反馈可以降低输入

26、电阻 并联负反馈能够降低并联负反馈能够降低 输入电阻的原因输入电阻的原因 反馈越深，输入电阻反馈越深，输入电阻 降低得越多降低得越多 i i id V R I (1)1 iii if iid VVR R IAF IAF 并联负反馈放大电路的输入电阻并联负反馈放大电路的输入电阻 降降 低到开环输入电阻低到开环输入电阻 的的1/(1)AF if R i R 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 负反馈所影负反馈所影 响的输入电阻响的输入电阻 为反馈环的闭为反馈环的闭 环输入电阻，环输入电阻， 而不包括反馈而不包括反馈 环外的电阻环外的电阻 引入负反馈后输入电阻的变化情引入负反馈后输入电阻的

27、变化情 况只与输入求和方式有关，与输出况只与输入求和方式有关，与输出 取样方式无直接关系，后者是只改取样方式无直接关系，后者是只改 变变 的具体含义而已的具体含义而已AF 、 电压负反馈降低输出电阻电压负反馈降低输出电阻( (一一) ) 由于电压负反馈具有稳定输出电压的由于电压负反馈具有稳定输出电压的 能力，所以电压负反馈使放大电路的能力，所以电压负反馈使放大电路的 输出电阻减小输出电阻减小 o R vo A void A V ii idfv isis RR VVFV RRRR i voidvov is R A VA FV RR ovoid i ovov is VR IA V R R IA F

28、V RR 1 1 o of i vov is o vsov RV R R I A F RR R A F i vsovo is R AA RR 以电压串联负反以电压串联负反 馈放大电路为例馈放大电路为例 电压负反馈降低输出电阻电压负反馈降低输出电阻( (二二) ) 电压负反馈使输出电阻下降，下降的电压负反馈使输出电阻下降，下降的 程度取决于负载开路且计入信号源内程度取决于负载开路且计入信号源内 阻时的反馈深度。反馈越深，闭环输阻时的反馈深度。反馈越深，闭环输 出电阻越小出电阻越小 1 o of rsog R R A F s rsoro si R AA RR 采用类似的方法，可以求得电压并联采用类

29、似的方法，可以求得电压并联 负反馈放大电路的输出电阻为：负反馈放大电路的输出电阻为： 电流负反馈提高输出电阻电流负反馈提高输出电阻( (一一) ) 由于电流负反馈具有稳定输出电流的由于电流负反馈具有稳定输出电流的 能力，所以电流负反馈使放大电路的能力，所以电流负反馈使放大电路的 输出电阻提高输出电阻提高 o R gs A gsid A V ii idfr isis RR VVF I RRRR i gsidgsr is R A VA F I RR gsid o i gsr ois V IA V R RV A F I RRR i gssgs is R AA RR 1 (1) of i gsro i

30、s gssro V R I R A FR RR A F R 以电流串联负反以电流串联负反 馈放大电路为例馈放大电路为例 电流负反馈提高输出电阻电流负反馈提高输出电阻( (二二) ) 采用类似的方法，可以求得电流并联采用类似的方法，可以求得电流并联 负反馈放大电路输出电阻为负反馈放大电路输出电阻为 (1) ofissio RA F R s issis is R AA RR 电流负反馈使输出电阻提高，提高的电流负反馈使输出电阻提高，提高的 程度取决于负载短路且计入信号源内程度取决于负载短路且计入信号源内 阻时的反馈深度，反馈越深闭环输出阻时的反馈深度，反馈越深闭环输出 电阻越大电阻越大 负反馈对输

31、出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响 引入负反馈后输出电阻的变化情况只与引入负反馈后输出电阻的变化情况只与 输出取样方式有关，而输入求和方式只改输出取样方式有关，而输入求和方式只改 变变 的具体含义而已的具体含义而已AF 、 在多数情况下，电在多数情况下，电 流负反馈是对集电极流负反馈是对集电极 电流取样，它稳定的电流取样，它稳定的 是集电极电流。此时是集电极电流。此时 的的 是从集电极看进是从集电极看进 去的输出电阻，并不去的输出电阻，并不 包括集电极负载电包括集电极负载电 阻阻 。反馈放大。反馈放大 电路实际输出电阻为电路实际输出电阻为 of R / ofofCC RRRR 3C RR 负反

32、馈可以减小非线性失真负反馈可以减小非线性失真 有源器件组成的基有源器件组成的基 本放大电路的电压本放大电路的电压 传输特性为非线性传输特性为非线性 的，若输入幅度较的，若输入幅度较 大的正弦信号，输大的正弦信号，输 出会产生非线性失出会产生非线性失 真真 引入负反馈后使闭环传输特性曲线变引入负反馈后使闭环传输特性曲线变 平缓，线性范围明显展宽。如差动放平缓，线性范围明显展宽。如差动放 大电路中差动放大管发射极下接负反大电路中差动放大管发射极下接负反 馈电阻来扩展线性范围馈电阻来扩展线性范围 负反馈减小非线性失真的原理负反馈减小非线性失真的原理 可以证明，在基本放大电路的非线性可以证明，在基本放

33、大电路的非线性 失真不太严重时，输出波形中的非线失真不太严重时，输出波形中的非线 性失真近似减小为原来的性失真近似减小为原来的 1/ 1AF 负反馈减小非线性失真的讨论负反馈减小非线性失真的讨论 |1| f D D AF 应注意评价负反馈应注意评价负反馈 作用结果时输入信作用结果时输入信 号幅度的变化号幅度的变化 注意：非线性失真的减小只限于反馈注意：非线性失真的减小只限于反馈 环内放大电路产生的非线性失真，如环内放大电路产生的非线性失真，如 果输入信号波形本身就有失真，负反果输入信号波形本身就有失真，负反 馈是无济于事的馈是无济于事的 负反馈展宽频带负反馈展宽频带( (一一) ) 1/ M

34、H A A jff 负反馈能够展宽频带的原因负反馈能够展宽频带的原因 设基本放大电路为单极设基本放大电路为单极 点直接耦合放大电路：点直接耦合放大电路： /(1/) 11/(1/) 1 1/ MH f MH M F f H AjffA A AFA Fjff A jff ,(1) 1 M MfHFMH M A AfA F f A F | MfHFMH AfAf 增益带宽积：增益带宽积： 负反馈展宽频带负反馈展宽频带( (二二) ) 每种类型的负反馈放大电路所展宽每种类型的负反馈放大电路所展宽 的亦是各自闭环增益的频率的亦是各自闭环增益的频率。除了电。除了电 压串联负反馈能够展宽电压增益的频压串联

35、负反馈能够展宽电压增益的频 带外，其它三种类型的负反馈放大电带外，其它三种类型的负反馈放大电 路能否展宽电压增益的频带还和其它路能否展宽电压增益的频带还和其它 条件有关条件有关 |1| M A F 引入负反馈使上限截止频率扩展到引入负反馈使上限截止频率扩展到 无反馈时的无反馈时的 倍这一结论只有在倍这一结论只有在 基本放大电路有一个极点时才是正确基本放大电路有一个极点时才是正确 的的 注意：负反馈改变放大器特性原因注意：负反馈改变放大器特性原因 物理实质是加负反馈后，放大器的有物理实质是加负反馈后，放大器的有 效输入信号不同于原输入信号，即是效输入信号不同于原输入信号，即是 说，负反馈使放大器

36、输入回路的信号说，负反馈使放大器输入回路的信号 传输关系发生了变化。在忽略反馈采传输关系发生了变化。在忽略反馈采 样元件副作用的条件下，从放大器的样元件副作用的条件下，从放大器的 有效输入信号输入端到输出端，有效输入信号输入端到输出端，放大放大 器本身未发生任何变化器本身未发生任何变化 由于放大器加负反馈后改变了输入回由于放大器加负反馈后改变了输入回 路的信号传输关系，因此在任何情况路的信号传输关系，因此在任何情况 下都不能使放大器的有效输入信号过下都不能使放大器的有效输入信号过 大大 放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则 为了稳定静态工作点，应引入直为了稳定静态工作点

37、，应引入直 流负反馈；为了改善电路的动态性流负反馈；为了改善电路的动态性 能，应引入交流负反馈能，应引入交流负反馈 根据信号源的性质决定输入端的根据信号源的性质决定输入端的 连接方式连接方式 根据负载对放大电路输出量的要根据负载对放大电路输出量的要 求决定输出端的取样方式求决定输出端的取样方式 在需要进行信号变换时，可根据在需要进行信号变换时，可根据 四种不同组态负反馈电路的功能选四种不同组态负反馈电路的功能选 择与之相适应的组态择与之相适应的组态 多级放大电路的级间反馈起主导多级放大电路的级间反馈起主导 作用作用 综述综述 负反馈放大电路的分析包括定性负反馈放大电路的分析包括定性 分析和定量

38、计算两个方面分析和定量计算两个方面 定性分析，主要是读懂电路图，定性分析，主要是读懂电路图， 确定反馈网络，判断反馈的极性确定反馈网络，判断反馈的极性 与类型等与类型等 定量分析就是计算反馈放大电路定量分析就是计算反馈放大电路 的主要性能指标，如闭环增益、的主要性能指标，如闭环增益、 输入电阻、输出电阻等输入电阻、输出电阻等 等效电路法等效电路法 等效电路法不考虑反馈的类型和极性，等效电路法不考虑反馈的类型和极性， 直接画出电路的交流等效电路，列出直接画出电路的交流等效电路，列出 电压电流方程，再用一般的电路计算电压电流方程，再用一般的电路计算 方法求解出反馈放大电路的性能指标方法求解出反馈放

39、大电路的性能指标 从原则上讲，这种方法对于任何复杂从原则上讲，这种方法对于任何复杂 的反馈放大电路都能求出的反馈放大电路都能求出“精确精确”的的 结果。但是电路复杂时计算工作量很结果。但是电路复杂时计算工作量很 大，手工计算将是十分困难的，需要大，手工计算将是十分困难的，需要 借助计算机辅助分析工具进行借助计算机辅助分析工具进行 方框图法方框图法 方框图法的过程方框图法的过程 优点：可显示出电路性能与反馈量的优点：可显示出电路性能与反馈量的 关系，物理概念清楚关系，物理概念清楚 关键在于如何将反馈放大电路正确地关键在于如何将反馈放大电路正确地 分解成基本放大电路和反馈网络两部分解成基本放大电路

40、和反馈网络两部 分分 进行分解时，必须考虑反馈网络的负进行分解时，必须考虑反馈网络的负 载效应，以使分解前后基本放大电路载效应，以使分解前后基本放大电路 输入端和输出端的负载状态保持不变输入端和输出端的负载状态保持不变 是一种工程上的近似计算方法是一种工程上的近似计算方法 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算 利用以上两式，可以快速方便地估算利用以上两式，可以快速方便地估算 出闭环增益，并进而算出电压增益出闭环增益，并进而算出电压增益 不足之处在于，在大多数情况下不能不足之处在于，在大多数情况下不能 定量地估算出电路的输入电阻、输出定量地估算出电路的输入电阻、输出 电阻等电阻等

41、 0 id if X XX (| |1|1)| idi ifDAFXX iid XDX 1 1 f A A AFF 1 f A F 注意左式只有在电注意左式只有在电 压串联负反馈时才压串联负反馈时才 代表电压放大倍数代表电压放大倍数 虚短路与虚开路虚短路与虚开路 可以近似认为：可以近似认为： 信号源提供的电压等于反馈电压，信号源提供的电压等于反馈电压， 而将基本放大器的有效输入电压忽略而将基本放大器的有效输入电压忽略 不计，这就叫放大器输入端不计，这就叫放大器输入端虚短路虚短路 0 id if X XX 在深负反馈在深负反馈 条件下：条件下： 信号源提供的电流等于反馈电流，信号源提供的电流等于

42、反馈电流， 而将基本放大器的有效输入电流忽略而将基本放大器的有效输入电流忽略 不计，这就叫放大器输入端不计，这就叫放大器输入端虚开路虚开路 关于虚短路与虚开路的说明关于虚短路与虚开路的说明 虚短路并非真正的短路，虚开路虚短路并非真正的短路，虚开路 也并非真正的开路。能够认为是也并非真正的开路。能够认为是 虚短路、虚开路的原因在于这样虚短路、虚开路的原因在于这样 做之后所导致的相对误差小于工做之后所导致的相对误差小于工 程上的容许值程上的容许值 与真正短路、开路截然不同的是与真正短路、开路截然不同的是 虚短路与虚开路是虚短路与虚开路是同时存在同时存在的的 深负反馈下的闭环输入、输出电阻深负反馈下

43、的闭环输入、输出电阻 if R 在理想情况下可以认为：在理想情况下可以认为： 深度串联负反馈：深度串联负反馈： 0 if R 深度并联负反馈：深度并联负反馈： 0 of R深度电压负反馈：深度电压负反馈： of R 深度电流负反馈：深度电流负反馈： 注意此处输注意此处输 入电阻、输入电阻、输 出电阻所指出电阻所指 的为反馈环的为反馈环 内的阻值内的阻值 负反馈放大电路产生自激的原因负反馈放大电路产生自激的原因 反馈过深的好处及危害反馈过深的好处及危害 中频时，中频时， 同相，同相，, fi XX 2180 (1,2,) AF nn , fi XX 高频时，高频时， 不再同相，而是具有了附不再同

44、相，而是具有了附 加相移加相移 AF 在某一频率下，该附加相移达到在某一频率下，该附加相移达到 ， 则负反馈转为正反馈。在正反馈较强则负反馈转为正反馈。在正反馈较强 时，电路进入自激状态时，电路进入自激状态 180 负反馈放大电路产生自激的根本原因负反馈放大电路产生自激的根本原因 是是 的附加相移，使中频区的负反馈的附加相移，使中频区的负反馈 到高频到高频( (或低频或低频) )区变成了正反馈区变成了正反馈 AF 负反馈放大电路的自激条件负反馈放大电路的自激条件 幅度平衡条件幅度平衡条件 1AF | 1AF 相位平相位平 衡条件衡条件 (21)(0,1,2,) AF nn AF 在实际网络中，

45、反馈网络一般是纯阻在实际网络中，反馈网络一般是纯阻 性的，反馈系数性的，反馈系数 与频率无关，即与频率无关，即 。此时可将自激条件表示为：。此时可将自激条件表示为： F 0 F | 1 180 A AF 电路的起振条件电路的起振条件 电路从开始振荡到进入稳态有一个短电路从开始振荡到进入稳态有一个短 暂的建立过程暂的建立过程( (即建立过程即建立过程) )。在这段。在这段 时间内，电路是增幅振荡，信号每经时间内，电路是增幅振荡，信号每经 过反馈、放大循环一次，幅度就增加过反馈、放大循环一次，幅度就增加 一些，直至受器件非线性的限制而稳一些，直至受器件非线性的限制而稳 定在等幅振荡状态。所以电路的

46、起振定在等幅振荡状态。所以电路的起振 条件是：条件是： | 1 180 AF AF 如果如果 ，但，但 ，此时，此时 虽能构成正反馈，但反馈量不足，也不虽能构成正反馈，但反馈量不足，也不 会产生自激振荡会产生自激振荡 180 AF | 1AF 负反馈放大电路自激后的特性负反馈放大电路自激后的特性 电路产生自激振荡时，输出信号有其电路产生自激振荡时，输出信号有其 特定的频率和一定幅值，且振荡频率特定的频率和一定幅值，且振荡频率 必在电路的低频段或高频段。此时电必在电路的低频段或高频段。此时电 路无法正常放大，处于不稳定状态路无法正常放大，处于不稳定状态 电路的自激振荡是由其自身条件决定电路的自激

47、振荡是由其自身条件决定 的，不因输入信号的改变而消除的，不因输入信号的改变而消除 单级直接耦合负反馈电路不会产生自单级直接耦合负反馈电路不会产生自 激振荡激振荡 反馈放大电路的稳定工作条件反馈放大电路的稳定工作条件 如果反馈放大电路在任何频率下如果反馈放大电路在任何频率下 都不满足自激条件，则电路不会都不满足自激条件，则电路不会 产生自激振荡产生自激振荡 | 1,| 180 180,| 1 AF AF AF AF 当时 或 当时 反馈放大电路不自激的条件：反馈放大电路不自激的条件： | 1 180 AF AF 反馈放大电路的起振条件：反馈放大电路的起振条件： 反馈放大电路的稳定性判别反馈放大电路的稳定性判别 AF 在工程上，通常用在工程上，通常用 的的波特图波特图来判来判 别反馈放大电路是否自激别反馈放大电路是否自激 | 1(0),| 180 180,| 1(0) AF AF AFdB AFdB 当时 或 当时 负反馈放大电路的稳定裕度负反馈放大电路的稳定裕度 增益裕度增益裕度 0 20lg() m ff GAFdB