放大电路中的负反馈ppt课件

1、第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第4章章 放大电路中的负反响放大电路中的负反响 4.1 负反响的根本概念与分类负反响的根本概念与分类 4.2 引入负反响对放大电路性能的影响引入负反响对放大电路性能的影响 4.3 深度负反响放大电路的分析计算方法深度负反响放大电路的分析计算方法习题习题 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.1 负反响的根本概念与分类负反响的根本概念与分类 4.1.1 反响的根本概念 1什么是反响 所谓反响， 就是在电子系统中把输出量电流量或电压量的一部分或全部以某种方式送回输入端， 使原输入信号增大或减小并因此影响放大电路某些性能的过程。 第第4

2、章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-1 使静态任务点稳定的分压式射极偏置电路 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 反响在电子技术中是普遍存在的， 图4-1所示就是利用反响控制原理组成的使静态任务点稳定的分压式射极偏置电路。 当温度升高时， 由于UB恒定， 会有如下负反响过程出现： BEBCECUIIUIITReUBE=UB-URe 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 上述负反响的结果抑制了温度变化引起的静态任务点漂移， 使静态任务点稳定， 这就是负反响改善放大器性能的一个例子。 在这个电路中对负反响的简单了解就是对集电极电流变化量的抑制造用。 在实践的电

3、子电路中， 不仅需求直流负反响来稳定静态任务点， 更需求引入交流负反响实现对交流性能的改善。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 从反响的定义来看， 一个电路中能否有反响， 普通有以下两种情况： 一是有反响支路一端接于放大电路的输出端， 另一端接于放大电路的输入端， 用以将输出信号送回输入端， 如图4-2a中的反响电阻Rf； 二是有反响支路同时处于放大电路的输入回路和输出回路中， 如图4-2b中的射极电阻Re ， 由于射极电阻Re上既有输入信号又有输出信号， 因此， Re本身就曾经担当了将输出信号送回输入端的作用。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-2 电子电

4、路中常见的两种反响存在方式a 反响支路处于输出端和输入端之间; b 反响支路同时处于输出和输入回路中 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 反响放大电路的方框图 反响放大电路可以表示为图4-3所示的框图。 图中将未引入反响之前的放大电路记为根本放大电路 ； 衔接在放大器输出与输入端之间用来引入反响的环节叫做反响网络， 记为 ； 根本放大电路 和反响网络F合起来就是引入反响后的放大电路， 称为反响放大电路， 记为 。 可以看出， 根本放大电路 和反响网络 构成了一个闭合的环路， 所以通常把根本放大电路称为开环放大电路， 而把反响放大电路叫做闭环放大电路。 AFAfAAF第第4章章

5、 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-3 反响放大电路方框图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3反响的极性 从上述给出的数据来看， 假设送回的反响信号与原输入信号反相， 使原输入信号变小由20 mV减小到2 mV， 电路总的放大倍数下降由50下降到5的称为负反响， 比如射极偏置电阻对集电极电流变化量的抑制； 反之， 反响信号与原输入信号同相， 起加强原输入信号的作用， 使放大倍数提高的那么为正反响。 所以， 在 这个关系式中， “+表示反响信号使净输入信号增大， 为正反响； “表示反响使净输入信号减小， 为负反响。 反响的正负又称为反响的极性。 fidiXXX第第4章章

6、 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 负反响虽然降低了放大倍数， 却使放大电路许多方面的性能得到改善， 所以不论是集成运放或是分立元件的放大电路， 在实践线性运用中都要引入负反响。 正反响虽然使放大倍数增大， 但却会使放大电路变得不稳定， 出现自激等情况。 对于放大电路来说， 放大倍数的下降可以经过添加级数来弥补， 但不稳定的电路是不能正常任务的， 因此在放大电路中引入的都是负反响， 而不能引入正反响。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4反响放大电路中的根本表达式我们曾经知道， 负反响时有fidiX-XX4-1 从图4-3反响放大电路的框图中， 还可以得到负反响的几个普通表达

7、式: 根本放大电路的放大倍数A开环放大倍数 dioXXA4-2 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈反响网络的反响系数 FofXXF4-3 反响放大电路的放大倍数 闭环放大倍数fAiofXXA4-4 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 将式4-1、 4-2、 4-3代入式4-4， 可以得出反响放大电路闭环增益 的普通表达式为fAFAAXXXXXXXXXXXXXXXAofdiodiodiodiofdioiof1114-5第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 5负反响的自动调理作用 在某种外界要素的作用下， 使负反响放大电路的输出信号 发生变化， 那么负反响有

8、助于使输出信号稳定。 由于反响放大器中将发生以下的自动调理过程： oXofidifoXX-XXXX)(第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.1.2 反响放大电路的分类 不同类型的反响对放大电路起的作用不同， 为了便于分析， 可以对反响作如下分类： 1正反响和负反响 依前所述， 按照反响的极性， 可以将反响分为正反响和负反响两类。 2交流反响和直流反响 假设反响网络存在于放大电路的交流通路中， 影响放大电路交流性能的称为交流反响； 假设反响网络存在于放大电路的直流通路中， 对放大电路的静态产生影响的称为直流反响。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-4给出了交

9、流反响和直流反响的例子， 图4-4a为交流反响, 由于反响电容Cf对直流信号相当于开路， 所以不能反响直流信号； 图4-4b为直流反响， 由于射极电容Ce对交流信号短路， 所以在交流通路中， 反响支路Rf被短路， 三极管的发射极相当于直接接地， 交流反响是不存在的； 图4-4c中的反响电阻Rf可以同时反响交流和直流信号， 为交、 直流反响。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-4 交流反响和直流反响(a) 交流反响;b 直流反响; c 交、 直流反响第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3电压反响和电流反响 由于根本放大电路和反响网络均是四端双口， 因此根本放大

10、电路 与反响网络 的端口衔接方式就有串联和并联的区别。 根本放大电路 与反响网络 在反响放大电路输出端的衔接方式， 叫做采样方式， 根据采样方式的不同， 分为电压反响和电流反响， 如图4-5所示。 AFAF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-5 电压反响和电流反响采样方式a 电压反响; b 电流反响第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4串联反响和并联反响 根本放大电路 与反响网络 在反响放大电路输入端的衔接方式， 叫做比较方式， 根据比较方式的不同， 分为串联反响和并联反响， 如图4-6所示。 AF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-6 串联反

11、响和并联反响比较方式a 串联反响； b 并联反响第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.1.3 负反响的四种根本类型与判别方法 由于不同的反响类型对放大电路性能的影响大不一样。 在实践的电子电路中， 要求对不同性能的放大电路， 必需根据不同的情况， 选用不同类型的负反响。 1负反响的四种根本类型 反响的类型又叫做反响的组态。 根据反响放大电路的采样和比较方式， 反响分为电压反响、 电流反响、 串联反响和并联反响， 可以分别构成四种负反响组态电压串联负反响、 电压并联负反响、 电流串联负反响和电流并联负反响。 四种反响组态的框图， 读者可参考图4-5和图4-6自行画出。 第第4章章

12、 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2反响判别的普通方法 根据前文所述各种反响概念的定义， 可以得到简单有效的详细判别方法如下： 1 有/无反响： 看电路中能否有反响支路一端接于放大电路的输出端、 另一端接于放大电路的输入端或能否有反响支路同时处于放大电路的输入和输出回路中。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 交/直流反响： 存在于放大电路交流通路中的反响是交流反响， 存在于直流通路中的反响是直流反响， 假设交、 直流通路中该反响支路均存在， 那么为交、 直流反响。 3 正/负反响： 反响极性的判别， 通常采用瞬时极性法。 图4-7给出了在几种常见的负反响中 和 之间的

13、瞬时极性关系。 iXfX第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-7 负反响时 与 之间的瞬时极性关系(a)、 (b)集成运放的负反响; (c)、 (d) 三极管的负反响iXfX第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4 电压/电流反响： 从采样方式的定义出发， 可以得到“假定输出短路的判别方法。 当电压采样时， 反响信号与输出电压成比例关系， 假设将输出电压短路为零， 那么反响网络的输入消逝， 反响支路遭到影响使反响信号为零； 反之， 假设反响支路不受影响， 反响依然存在， 阐明反响网络是以输出电流为采样对象的， 输出电压短路并不影响反响的存在。 第第4章章 放大电路

14、中的负反馈放大电路中的负反馈 5 串联/并联反响： 从图4-6反响放大器的比较方式方框图可以看出， 端口并联时， 反响信号与输入信号一定加于放大器的同一输入端， 进展电流叠加； 否那么， 端口串联时， 反响信号与输入信号一定是分别加于放大器件的两个输入端， 进展电压的叠加。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1 电压串联负反响 图4-8为共集电极放大电路， 反响判别过程如下： 从电路来看， 反响元件为Re， 是交直流反响。 图中标出了各点的瞬时极性， 当输入信号增大时， 三极管基极的瞬时极性记为 ， 射极电位与基极电位同相， 也为 。 三极管的发射极既是信号的输出端， 又是另一

15、个输入端， 因此反响信号相当于回到三极管的另一个输入端(发射极)， 极性为 ， 使净输入信号减小， 为负反响。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-8 共集电极放大电路电压串联负反响 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 电流并联负反响 图4-9为两级放大电路， 负载电阻RL接于V2的集电极， 该电路的反响分析如下： 反响电阻Rf、 Re2和Cf构成级间反响支路， 由于电容Cf的隔直作用， 该反响支路构成级间的交流反响支路。 假设输入信号瞬时极性为 ， 那么V1的集电极电位为， V2发射极跟随为， 由于电阻不改动信号的极性， 所以经过Rf送回原输入端反响信号的

16、瞬时极性为。 根据图中标出的各点瞬时极性， 反响信号回到V1的基极， 与原输入信号在同一点并且极性相反， 因此， 净输入信号减小， 为负反响。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-9 电流并联负反响 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3 电压并联负反响 在图4-10由集成运算放大器构成的反响放大电路中， 反响电阻Rf构成交直流反响。 根据瞬时极性法判别， 当输入信号瞬时极性为 时， 输入信号从集成运放的反相输入端参与， 因此输出信号的瞬时极性为， 经电阻Rf送回集成运放的反相输入端。 反响信号回到输入信号的同一点并且极性相反， 为负反响。 反响电阻Rf上的电流

17、就是反响电流， 方向按照瞬时极性从到标注。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-10 电压并联负反响 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4 电流串联负反响 图4-11为分压式偏置共发射极放大电路。 反响元件为Re1 、 Re2和Ce， 由于旁路电容的存在， Re1 和Re2构成直流反响， 交流反响仅由Re1构成。 由瞬时极性看出， 净输入信号减小， 为负反响。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-11 分压式射极偏置电路电流串联负反响 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-1 图4-12所示电路是由NPN三极管构成的集电极基

18、极偏置的反相电压放大电路， 试分析该电路能否具有稳定静态任务点的作用， 并判别该电路的交流反响类型， 标出反响信号。 解 1 静态时， 输入电流为0， 所以静态电流为IB=(UCE-UBE)/RfUCE/Rf 普通有UCEUBE， 当温度升高时， 该电路稳定静态任务点的过程如下： CBCECIIUIT第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-12 例4-1的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 瞬时极性标于图4-12中， 当基极输入信号的瞬时极性为 时， 经三极管反相， 集电极电位为， 由反响电阻Rf送回三极管的基极， 根据瞬时极性判别为负反响。假设输出电压

19、短路， 那么反响消逝， 采样方式为电压反响； 输出信号送回原输入端， 比较方式为并联反响， 反响电流使净输入电流减小。 因此， 该电路的交流反响类型为电压并联负反响， 反响电流为Rf上的电流， 方向如图4-12中所示。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-13 例4-2的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-2 集成运算放大器电路如图4-13所示， 判别该电路的交流反响类型， 并标出反响信号。 解 瞬时极性标于图4-13中， 输入信号从集成运放同相输入端输入， 当输入信号的瞬时极性为 时， 输出的瞬时极性也为 ， 经反响电阻反响回集成运放的反相输入端，

20、 和原输入信号在不同的输入端且瞬时极性一样， 为负反响。 从图中可以看出， 反响电压 减弱了原来的输入电压信号 。 fUiU第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-3 分析判别图4-14中两级放大电路的反响类型和反响极性。 解 图4-14两级放大电路的反响网络由Rf、 Re1和Cf构成级间交流反响。 将瞬时极性标于图4-14中。 由瞬时极性法可以看出， 该反响为负反响。 很明显， 反响信号采样于输出电压， 由反响网络送回输入端三极管V1的发射极， 由于输入信号从三极管V1的基极参与， 和反响信号不在同一个输入端， 因此构成了串联比较方式。由此可见， 该电路为电压串联负反响。 第

21、第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-14 例4-3的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-15 例4-4的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-4 两级放大电路如图4-15所示， 第一级是由V1和V2构成的差动放大电路， 第二级是共发射极放大电路， 试判别电路的交流反响类型。 解 R5 、 R6构成级间的交流反响。 将瞬时极性标于图4-15中， 设V1基极的瞬时极性为正， 那么将瞬时负极性送至V3的基极， V3的集电极为正， 经R5 、 R6送回V2的基极。 由于差动放大电路的净输入信号是V1和V2基极输入信号之差， 因此反响电压

22、 使净输入电压减小， 为负反响。 fU第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 反响信号采样于输出电压的一部分， 即反响电压为 。 用输出电压短路法判别时， 输出电压短路， 反响受影响而消逝， 是电压反响。 反响信号由反响网络送回输入端三极管V2的基极， 构成了电压比较方式。 因此， 该电路为电压串联负反响。 oURRR656第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-16 例4-5的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-5 判别图4-16中多级放大电路的反响类型和反响极性。 解 图4-16所示电路， 电阻Rf和Re3构成级间交直流反响支路， 根据瞬时

23、极性法在图中标出各有关节点信号的瞬时极性。 可以看出这是一个正反响电路， 净输入电流信号为 ， 反响信号使净输入信号增大。 对于正反响， 当然也可以相应地得出该电路为电流并联正反响的结论， 但由于正反响对放大电路的性能没有改善， 反而破坏放大电路的稳定性， 所以放大电路中并不采用正反响。 因此， 不用区分它的类型， 只判别出极性即可。 fibIII第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.2 引入负反响对放大电路性能的影响引入负反响对放大电路性能的影响 4.2.1 降低放大电路的放大倍数 我们知道， 闭环放大倍数 ， 负反响使放大电路的闭环放大倍数减小了1+ 倍。 反响越深， 1+

24、越大， 放大倍数下降得越多， 负反响对放大电路性能的改善是以牺牲放大才干来获得的。 )1 (FAAAfFAFA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.2 提高放大倍数的稳定性 放大电路的放大倍数常因某些缘由导致不稳定， 比如温度的变化、 器件老化要素的影响等等， 假设引入了负反响， 可使放大倍数相对稳定。 为从数量上衡量放大倍数的稳定程度， 常用放大倍数绝对值不思索相位关系的相对变化量来表示在不思索相位关系的情况下， 用正实数A和F分别表示开环放大倍数 和反响系数 ， 即用dA/A的大小来评定。 AF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈将式4-5对A求导数， 得

25、2)1 (AEdAdAf22)1 (1)1 (1AFAFAFAFdAdAf所以有 将上式两边同除以Af， 得到 AdAAFAAFAFdAAdAff111)1 (2 4-6 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式4-6阐明， 放大电路引入负反响后， 闭环放大倍数的相对变化量是未加负反响时开环放大倍数相对变化量的1/(1+AF)， 即放大倍数的稳定性提高了。 当深度负反响时， 1+AF1， 那么放大倍数的稳定性提高得更多。 例如， 在某种外界要素的作用下， 开环放大倍数有了10%的相对变化， 但引入1+AF=10 的深度负反响普通比较容易满足这个条件后， 闭环放大倍数的相对变化减小到

26、只需1%。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 另外， 从数学表达式来看， 当负反响的程度较深， 即1+AF1时， 闭环放大倍数的表达式可近似为FFAAFAAAf11 4-7 即深度负反响时的闭环放大倍数约为反响系数的倒数。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式4-7阐明引入的负反响程度较深时， 闭环放大倍数几乎仅取决于反响网络， 而与根本放大电路无关。 经过反响放大电路例子的分析我们知道， 反响网络大多是由电阻、 电容这些相当稳定的无源器件构成， 几乎不随温度等外界要素变化。 因此， 深度负反响时的闭环放大倍数虽然下降较多， 但反响放大电路会非常稳定， 这正是我

27、们所需求的。 而且， 这也指点了我们在设计放大器时， 如何思索使放大器更加稳定。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 需求指出的是， 由于输入、 输出信号的性质能够是不同的， 有能够是电压量， 也有能够是电流量。 因此， 开环放大倍数、 反响系数和闭环放大倍数的含义都是广义的， 不一定是电压放大倍数， 详细是什么量纲， 要由反响的组态来决议， 如表4-1所示。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈表4-1 反响放大器中各种符号和普通表达式的含义 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-6 知某负反响放大电路的开环放大倍数A=10 000， 反响系数F=

28、0.01， 由于三极管参数的变化使开环放大倍数减小了10%， 试求变化后的闭环放大倍数Af及其相对变化量。 解 三极管参数变化后的开环放大倍数为 A=10 0001-10%=9000 闭环放大倍数为9 .9801. 09000190001AFAAf第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈闭环放大倍数Af的相对变化量为 %)10(01. 090001111AdAAFAdAff由此可见， 引入负反响后， 电压放大倍数下降， 但其相对变化量却大大减小了， 从而提高了电压放大倍数的稳定性。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.3 减少非线性失真 由于三极管的非线性， 当放

29、大电路的静态任务点选择不当或输入信号幅度过大时， 会使三极管的动态任务范围进入非线性区域， 呵斥输出信号的非线性失真， 如图4-17a所示。 图中输出波形的失真是由三极管固有的非线性所呵斥的， 下面以输出波形出现上大下小为例， 阐明负反响对非线性失真的改善作用。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-17 负反响对非线性失真的改善a 开环放大电路的非线性失真； b 负反响对放大电路非线性失真的改善 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 引入负反响后， 反响网络将输出端失真后的信号 上大下小送回到输入端， 由于反响信号 与输出信号 成比例关系， 所以仅有大小的变化，

30、 外形依然一样上大下小。 净输入信号 为输入信号 与反响信号 之差， 因此， 净输入信号发生了某种程度的预先失真上小下大， 经过根本放大电路放大后， 由于根本放大电路本身的失真和净输入信号的失真相反， 在一定程度上相互抵消， 输出信号的失真可大大减小， 如图4-17b所示。 实际证明， 由于三极管的非线性失真而产生的谐波， 在引入负反响后， 谐波幅度将减小为开环时的1/(1+AF)。 oXoXfXdiXiXfX第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.4 扩展带宽 根据前面对放大电路频率特性的分析可知， 由于电路中电容要素的影响， 在高频段和低频段放大电路的电压放大倍数都要随频

31、率的增高或减小而下降。 假设我们把信号频率的变化看作变动要素， 当频率的变动引起放大倍数的下降时， 引入负反响， 那么负反响具有抑制放大倍数下降的作用。 这样可使放大倍数在高频段或低频段下降的速度变缓， 意味着闭环放大倍数比中频时下降3 dB所对应的上限频率将增大， 下限频率将减小， 因此使放大电路的带宽扩展。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 实际证明， 反响放大电路的上限频率fHF为开环时上限频率的 倍， 反响放大电路的下限频率fLF为开环时下限频率的 。 上限频率增大， 下限频率减小， 因此， 反响放大器的带宽展宽了。 FA1FA11第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路

32、中的负反馈 普通， 对于低频放大电路来说， 有FhffLF， 尤其是集成运算放大器电路， 由于集成运放内部采用直接耦合， 其下限频率可以看作0， 因此对于低频放大电路可以有 WHHFLFHFWBFAfFAfffB114-8 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.5 对反响放大电路输入电阻和输出电阻的影响 放大电路引入负反响后， 对输入电阻和输出电阻均呵斥影响， 详细的情况与反响的类型有关。 其中， 比较方式的不同表如今放大电路的输入端， 因此， 比较方式影响反响放大电路的输入电阻； 采样方式的不同表如今放大电路的输出端， 所以， 采样方式影响放大电路的输出电阻。 在运用中，

33、 应根据放大电路对输入、 输出电阻的要求来选择不同的反响方式。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1 对输入电阻的影响 串联反响和并联反响方式影响放大器的输入电阻， 为分析计算方便， 将串联反响和并联反响的框图重画于图4-18中。 1 串联负反响使输入电阻增大 图4-18a为串联负反响的框图。 根据输入电阻的定义， 根本放大电路的开环输入电阻为 idiiIUr第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-18 比较方式对输入电阻的影响第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈参与串联负反响后的闭环输入电阻为 iidiididiifdiififrFAIUFAIUFA

34、UIUUIUr)1 ()1 ( 4-9 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式4-9阐明， 引入串联负反响后， 反响放大电路的闭环输入电阻增大， 并且为开环时根本放大电路输入电阻的(1+ )倍， 反响越深， 输入电阻变得越大， 理想情况下可以看成是无穷大。 串联负反响使放大电路输入电阻增大， 便于从内阻较小的电压源获取信号， 这和前面得出的串联反响适用低内阻信号源的结论是一致的。 FA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 并联负反响使输入电阻减小 图4-18b为并联负反响的框图。 根本放大电路的开环输入电阻为diiiIUr引入并联负反响后的闭环输入电阻为 iidi

35、didiifdifiiifrFAIUFAIFAIUIIUIUr)1 (1)1 (14-10 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式4-10阐明， 引入并联负反响后， 反响放大电路的闭环输入电阻减小， 并且为开环时根本放大电路输入电阻的1/1+ ， 反响越深， 输入电阻变得越小， 理想情况下可以看成是零。 并联负反响使放大电路的输入电阻变小， 便于从内阻较大的电流源获取信号， 这和前面得出的并联反响适用高内阻信号源的结论也是一致的。 FA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 对输出电阻的影响 采样方式影响放大电路的输出电阻， 下面分别讨论电压反响和电流反响对放大电路

36、输出电阻的影响。 1 电压负反响使输出电阻减小 电压负反响具有稳定输出电压才干， 而输出电压的恒定比如在负载变化的时候意味着输出电阻较小， 因此电压反响使放大电路的输出电阻减小。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 和负反响时输入电阻的分析一样， 利用电压负反响的框图和输出电阻的定义， 可以推导出闭环输出电阻的表达式为oofrFAr)1 (1 4-11 详细推导过程不再赘述。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 电流负反响使放大电路的输出电阻增大 电流负反响具有稳定输出电流的才干， 而输出电流的恒定比如在负载变化的时候意味着输出电阻较大， 因此电流反响使放大电路

37、输出电阻增大。 同样， 利用电流负反响的框图和输出电阻的定义， 可以推导出串联负反响时闭环输出电阻的表达式为oof)rFA(1r4-12 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式4-12阐明， 引入电流负反响后， 反响放大电路的闭环输出电阻增大， 为开环时根本放大电路输出电阻的(1+ )倍， 反响越深， 输出电阻变得越大， 理想情况下可以看成是无穷大。 FA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 必需留意的是， 以上讨论的反响放大电路的输入和输出电阻， 均为反响环路以内的电阻， 也就是说， 负反响不能影响反响环路以外的电阻， 这是在实践运用中要留意的问题。 比如图4-19

38、所示电路的输入端口为并联反响， 当反响深度足够的情况下， 假设闭环输入电阻rif0， 那么， 整个放大电路的输入电阻ri为电阻R1与闭环输入电阻的串联， 即ri =R1+0=R1。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-19 反响放大电路输入电阻的计算 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 综上所述， 反响放大电路牺牲了放大倍数， 但换来了对性能的改善， 可以使放大电路的放大倍数稳定性提高， 减小了非线性失真， 扩展了带宽， 减小了环内的噪声和干扰， 还可以改动输入电阻和输出电阻。 反响越深， 放大倍数的下降越多， 但对放大电路性能的改善也越多。 因此， 在实践的放

39、大电路中， 几乎无一不采用负反响。 下面将负反响对放大电路性能的影响列于表4-2中， 便于读者比较和运用。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈表4-2 负反响对放大电路性能的影响 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.3 深度负反响放大电路的分析计算方法深度负反响放大电路的分析计算方法 4.3.1 什么是深度负反响 1深度负反响的概念 反响深度1+ 是衡量负反响程度的重要目的， 1+ 越大， 负反响的程度就越深。 因此规定， 当1+ 1普通取1+ 10时的负反响为深度负反响， 且深度负反响条件下的闭环放大倍数的表达式可

40、近似为 FAFAFAFAFAf1第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 深度负反响条件下闭环放大倍数的近似估算 由于深度负反响时有 ， 所以FAf/10fidifoioXXXXXXX可得 ， 即 fiXX4-13 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 *4.3.2 深度负反响放大电路的分析计算 本节经过几个例题对深度负反响条件下的闭环电压放大倍数进展分析计算， 以下的分析均是对放大电路的交流通路而言的， 为表达方便， 交流通路不再画出。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1电压串联负反响 例4-7 估算图4-14所示电路的闭环电压放大倍数、 输入电阻和

41、输出电阻。 解 1电压放大倍数。 由前面的分析可知， 反响电阻Rf、 Re1和反响电容Cf构成了级间交流反响， 反响的类型为电压串联负反 响 。 对 于 电 压 串 联 负 反 响 ， 在 输 入 端有 ， ， 反响电压 取的是射极电阻Re1对输出电压 的分压， 即fiUU0UdifUoU第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 对于三极管来说， 就是三极管的发射结压降， 所以有 0， 那么oefefURRRUU111RebeUdiUoefefiURRRUUU111Re可求出闭环电压放大倍数为 11efioufRRUUA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 输入电阻。

42、输入电阻ri=Rb1Rb2rif。 由于是串联反响， 所以rif较大。 ri主要由Rb1Rb2决议。 3 输出电阻。 输出电阻ro=Rc2rof0。 由于电压串联负反响放大电路的输入电阻高， 对输入电压信号源的衰减小， 输出电阻小， 带负载才干强， 所以这种负反响组态的运用最广泛。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2电压并联负反响 例4-8 利用深度负反响的近似条件， 估算图4-20所示集电极基极偏置反相放大电路的闭环电压放大倍数。 解 图4-20中的反响电阻Rf构成了电压并联负反响。 对于电压并联负反响， 在输入端有 ， 反响电阻上的电流就是反响电流。 0I ,IIdifi

43、第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 对于三极管来说， 就是三极管的基极输入电流， 所以有 0，那么 。 可求出闭环电压放大倍数为diIbINoImagefofiiRUIIRU0011RRUUAfiouf第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-20 例4-8的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3电流串联负反响 例4-9 利用深度负反响的近似条件估算图4-21所示电路的闭环电压放大倍数和输入、 输出电阻。 解 图4-21是我们熟习的分压式射极偏置放大电路， 反响电阻Re构成了电流串联负反响。 对这个电路， 我们曾经知道了用微变等效电路法分析的过程

44、和结果， 下面， 将进展深度负反响条件下的近似估算。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-21 例4-9的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1 电压放大倍数。 对于电流串联负反响， 在输入端有 ， 反响电压 为射极电阻上的压降 对于三极管来说， 就是三极管的发射结压降， 所以有0U UUdifi,eoeeRefRIRIUUfUdiUeLceeLcoioufRRRRIRRIUUA/)/(第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 输入电阻。 输入电阻ri=Rb1Rb2rif， 由于串联反响的rif较大， ri的大小主要取决于Rb1Rb2 。 3

45、 输出电阻。 输出电阻ro=Rc/rof， 由于是电流反响， rof更大， 所以输出电阻为Rc。 表4-3列出了上述近似估算的结果与微变等效电路分析得到的结果的比较， 只需输入电阻的误差稍大。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈表4-3 微变等效电路分析法和深度负反响下的近似估算法结果的比较 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4电流并联负反响 例4-10 估算图4-22所示电路的闭环电压放大倍数。 解 图4-22中的反响电阻Rf构成了电流并联负反响。 对于电流并联负反响， 在输入端有 ， ， 流过反响电阻Rf的电流就是反响电流。 深度负反响时， 三极管的基极输入电

46、流 ， 那么fiII0Idi0IbfiiIIRU1第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-22 例4-10的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-23 直流电压源去耦电路 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 而反响电流 可表示为 fI2222222eofeeofeee2feefRURRRIRRRIRRRI故闭环电压放大倍数为 1222RRRRRUUAeefeiouf第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 电流并联负反响放大电路的输出电阻高， 具有稳定输出电流的作用。 输出电流ieffeffefffeoIRRIRRIRRIIIII2222Re211 即输出电流与输入电流成比例， 与负载参数无关， 在电子电路中， 可以作为电流电流放大器运用。 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈习习 题题 4.1 判别图4-24所示各电路中有无反响？是直流反响还是交流反响？哪些构成了级间反响？哪些构成了本级反响？第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-24 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-24 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-24 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-