模拟电路与数字电路(第2版)课件集：第4章 放大电路中的反馈

1、第第4 4章章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 4.1 4.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 4.3 4.3 负反馈放大电路的增益负反馈放大电路的增益 4.4 4.4 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 4.2 4.2 反馈的分类反馈的分类 从一个例子说起从一个例子说起 输入量：输入量：ui、ube、ib 反馈反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定 的方式送回到输入回路的过程。的方式送回到输入回路的过程。 4.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 输出量：输出量：uo、uce、ic 正向传输正向传输信号从输入端到输出端的

2、传输信号从输入端到输出端的传输 T UBE IC IC UE IB + + + C T R b1 CC Rb1 b2 R V L + uo R - u + - i b2 C c R e Ce IC 稳定工作点电路：稳定工作点电路： UB一一 定定 反馈的涵义反馈的涵义 开环与闭环开环与闭环 电路中只有正向传输，没有反电路中只有正向传输，没有反 向传输，称为向传输，称为开环状态。开环状态。 正向传输正向传输信号从输入端到信号从输入端到 输出端的传输输出端的传输 反向传输反向传输信号从输信号从输 出端到输入端的传输出端到输入端的传输 既有正向传输，又有反馈既有正向传输，又有反馈 称为称为 闭环状态

3、闭环状态。 u u + f 1 o i + R R u u o + + i 信号的正向传输信号的正向传输 信号的正向传输信号的正向传输 反馈传输反馈传输(通路通路) （反馈网络）（反馈网络） 在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端， 这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号 取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路， 与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路 的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以的输入端。反馈信号的传输是反向传

4、输。所以 放大电路无反馈也称放大电路无反馈也称开环开环，放大电路有反馈也，放大电路有反馈也 称称闭环闭环。 + + + C T R b1 CC Rb1 b2 R V L + uo R - u + - i b2 C c R e ic + u - f be u + - 例：基本放大器，无反馈，净输例：基本放大器，无反馈，净输 入量入量ube=ui，电压放大倍数为：，电压放大倍数为： 1.负反馈与正反馈负反馈与正反馈 负反馈负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小， 放大倍数减小。放大倍数减小。 引入反馈后，净输入量引入反馈后，净输入量ube =ui- u

5、f ， 电压放大倍数为：电压放大倍数为： 可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。 正反馈正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加， 放大倍数增加。放大倍数增加。 e be L u )(1R r R A be L u r R A 4.2 反馈的分类反馈的分类 例：判断下图电路的反馈极性。例：判断下图电路的反馈极性。 正负反馈判别方法：瞬时极性法正负反馈判别方法：瞬时极性法 例例 ： 输入输入 回路回路 输出输出 回路回路 判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直判断电路是否存在反馈。是正反馈

6、还是负反馈？直 反馈还是交流反馈？反馈还是交流反馈？ RE 介于输入输出回路，有反馈。介于输入输出回路，有反馈。 反馈使反馈使 uid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。 既有直流反馈，又有交流反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。 例：判断下图电路的反馈极性。例：判断下图电路的反馈极性。 直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则若电路将直流量反馈到输入回路，则 称直流反馈。称直流反馈。 2.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈 该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工 作点作点Q。 交流反馈交流反馈若电路将若电路将 交流量反馈到输入回路，交流量反

7、馈到输入回路， 则称交流反馈。则称交流反馈。 （如去掉电容（如去掉电容Ce） 交流反馈，影响电路的交流反馈，影响电路的 交流工作性能交流工作性能。 直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈 + + + C T R b1 CC Rb1 b2 R V L + uo R - u + - i b2 C c R e Ce IC ic 解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时 存在，来进行判别。存在，来进行判别。 例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。 u u + 1 A + Rf R o

8、 i C2 2 R 1 C 交、直流反馈交、直流反馈 交流反馈交流反馈 注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交”作用！作用！ 电压反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。反馈信号取自输出电压的部分或全部。 判别法：判别法：使使 uo = 0 ( (RL 短路短路) )， 若若反馈消失则为电压反馈反馈消失则为电压反馈。 电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取自输出电流。 判别法：判别法：使使 io = 0( (RL 开路开路) )，若反馈消失则为电流反馈。，若反馈消失则为电流反馈。 或或 令令u uo o=0,=0,反馈仍然存在。反馈仍然存在。 A F RL uo 电压电压

9、反馈反馈 电流电流 反馈反馈 io uo F ARL io 3. 电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈 例：判断下列电路引入的是电压反馈还是电流反馈？例：判断下列电路引入的是电压反馈还是电流反馈？ 串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号以反馈信号与输入信号以 电压相加减的形式在输入端出现。电压相加减的形式在输入端出现。 uid ui uf 特点：特点：信号源内阻越小，信号源内阻越小， 反馈效果越明显。反馈效果越明显。 并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号以反馈信号与输入信号以 电流相加减的形式在输入端出现。电流相加减的形式在输入端出现。 iid ii if 特点：特点：信号源内阻越大，信号源

10、内阻越大， 反馈效果越明显。反馈效果越明显。 A F ii if is iid RS RS A F ui uid uf us 4. 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 简易判法简易判法：根据信号是否从同一点进入放大器，如果是在同一点：根据信号是否从同一点进入放大器，如果是在同一点 进入放大器，则必然以电流加减的形式进行，是并联反馈，否则进入放大器，则必然以电流加减的形式进行，是并联反馈，否则 是串联。是串联。 本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中反馈存在于两级以上的放大器中 例例 5. 本级反馈与级间反馈本级反馈与

11、级间反馈 V V f L +VCC + T R be + e2 R c2 c1 - O - u R f u R R Cb1 b1 R b2 C u + - 2 T 1 + i u - Re1 级间反馈级间反馈 本级反馈本级反馈 本级反馈本级反馈 基本放大电路基本放大电路 A dX oX 反馈网络反馈网络 F fX 放大放大： d o X X A 迭加：迭加： fidXXX 1.方框图：方框图： A称为开环称为开环 放大倍数放大倍数 iX + 反馈反馈： o f X X F AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数 AF=Xo / Xi 输出信号输出信号 输入信号输入信号 反馈信号反馈信号 净输入信

12、号净输入信号 F称为反馈系数称为反馈系数 设设Xf与与Xi同相同相 4.3 4.3 负反馈放大电路的增益负反馈放大电路的增益 负反馈放大器负反馈放大器 2. 负反馈放大器的一般关系负反馈放大器的一般关系 闭环放大倍数：闭环放大倍数： 放大放大： d o X X A 反馈反馈： o f X X F 迭加：迭加： fidXXX AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( + XoF) = Xo A 1 1 A +F = A 1+AF 3. 关于反馈深度的讨论关于反馈深度的讨论 一般负反馈一般负反馈 称为反馈深度称为反馈深度FA 1 FA A A 1 F 时，时， 11 )1

13、( FA ， F AA 时，时， 11 )2( FA 深度负反馈深度负反馈 正反馈正反馈时，时， 11 )3( FA ， F AA 自激振荡自激振荡时，时， 01 )4( FA ， F A 4.4 负反馈对放大电路的改善负反馈对放大电路的改善 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻 在放大器中引在放大器中引 入负反馈入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数 使放大器的性能得以改善：使放大器的性能得以改善： 1. 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 AF A A 1 f )1( d d 2 f AF A A A

14、A AFA Ad 1 1d f f Af 的相对变化量的相对变化量 A 的相对变化量的相对变化量 放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高 A A A A AF dd 11 f f 负负反反馈馈， 例例 ： A = 103 ，负反馈使，负反馈使放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高 100 倍，求倍，求 F、Af 、A 变化变化 10% 时的时的 A f ，以及，以及 dAf /Af 。 解：解： 1) ) 1 + AF = 100， ，则 则 F = (100 1) / A = 0.099 2) ) AF A A 1 f = 103 / 100 = 10 3) ) %1 . 0)1 . 0 100

15、 1d 1 1d f f （ A A AFA A 此时的此时的 A f =%)1 . 01(10 d 1) f f ( f A A A 负反馈以牺牲放大倍数，换负反馈以牺牲放大倍数，换 取了放大倍数稳定性的提高。取了放大倍数稳定性的提高。 2. 减小非线性失真和噪声减小非线性失真和噪声 uf 加入加入 负反馈负反馈 无负反馈无负反馈 F uf A uiuo + uiduo 大大 小小 ui A 接近正弦波接近正弦波 改善了波形失真改善了波形失真 3. 扩展放大电路的通频带扩展放大电路的通频带 无反馈时：无反馈时： fBW = fH fL fH 引入反馈后，引入反馈后， 1 f ， AF A A

16、 FA A A FA A A FA A A L L Lf m m mf H H Hf 1 , 1 1 ， f A(f) O Am 0.707Am fLfH fBW Af(f) Amf 0.707Amf fLf fHf fBWf 可证明：可证明： fHf = (1 + AF) fH fLf = fL / (1 + AF) = (1 + AF) fH fHf = (1 + AF) BW fBWf = fHf fLf 4. 改变放大电路的输入电阻和输出电阻改变放大电路的输入电阻和输出电阻 一、对输入电阻的影响一、对输入电阻的影响 1. 串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大 Rif i idid i fid i i if i AFuu i uu i u R )1( i if RAFR 深度负反馈：深度负反馈： if R ii A F ui uid uf Ri AFuid 2. 并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小 Rif idid id f id id i i if AFii u ii u i u R AF R R 1 i if 深度负反馈：深度负反馈：0 if R if iidii A F ui Ri AFiid 二、对输出电阻的影响二、对输