第七章 反馈放大电路

1、电子技术基础电子技术基础 第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路模拟电路部分模拟电路部分7.1 反馈的概念与分类反馈的概念与分类凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为迭加，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相

2、断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是位关系，同相是正反馈正反馈(positive feedback )，反相，反相是是负反馈负反馈(negative feedback )。7.1 .1 什么是反馈什么是反馈放大器放大器输出输出输入输入取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取 - 削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络反馈网络叠加叠加

3、反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈框图：反馈框图：7.1.2 交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈交流反馈：交流反馈：反馈只对交流信号起作用。反馈只对交流信号起作用。直流反馈：直流反馈：反馈只对直流起作用。反馈只对直流起作用。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、

4、馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。直流信号均起作用。增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCvovi+T1T2RfRE1C增加旁路电容增加旁路电容C后，后，RE1只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCvovi+T1T2RfRE1判断负反馈的方法判断负反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法假设输入端信号有一定极性的瞬时变化，依假设输入端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过放大、比较、反馈后，再回到输入端，次经过放大

5、、比较、反馈后，再回到输入端，若反馈信号削弱了输入信号的变化，则为负反若反馈信号削弱了输入信号的变化，则为负反馈。反之为正反馈。馈。反之为正反馈。也可以从输出端开始。如果是电压反馈，则要也可以从输出端开始。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。要从输出电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。号的比较关系。7.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈例例R2引回引回负反馈负反馈反馈通路反馈通路+ivov1R2RLR净输入量减小净输

6、入量减小 +ivov1R2RLR 净输入量增大净输入量增大R2引回引回正反馈正反馈级间负反馈级间负反馈+iv1R2R+ov3R5R4R 净输入量减小净输入量减小级间反馈级间反馈通路通路本级反馈本级反馈通路通路 +VCCRSR1R3R2RLRE2RC2T1RE1CET2SVoViVfRRC1 Rf引回正反馈引回正反馈 反馈信号与输入信反馈信号与输入信号极性相同号极性相同F 由集成运放（差动放大电路）组成的反馈电路由集成运放（差动放大电路）组成的反馈电路，可通过分析运放的净输入信号可通过分析运放的净输入信号“vid”或或“iid”因反馈因反馈的引入是大了还是小了来判断反馈的极性；的引入是大了还是小

7、了来判断反馈的极性；F 由分立元件组成的反馈电路由分立元件组成的反馈电路，可通过分析输入级，可通过分析输入级放大管的净输入信号放大管的净输入信号“vbe”或或“ib”因反馈的引入是因反馈的引入是大了还是小了来判断反馈的极性；大了还是小了来判断反馈的极性；两种放大电路判断的方法：两种放大电路判断的方法：总结总结特别注意特别注意应当特别指出，应当特别指出，反馈量是仅仅决定于输出量的物理量，反馈量是仅仅决定于输出量的物理量，而与输入量无关而与输入量无关。+1R2Rovivfv例例反馈电压反馈电压vf不表示不表示R1上上的实际电压，而只表的实际电压，而只表示输出电压示输出电压vo作用的结作用的结果。果

8、。因此在分析反因此在分析反馈极性或计算反馈馈极性或计算反馈量时，可将输出量量时，可将输出量视为作用于反馈网视为作用于反馈网络的独立源。络的独立源。根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压信号与输入信号电压电压比较。比较。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号信号电流与输入信号电流电流比较。比较。7.1.4串联反馈和并联反馈串联反

9、馈和并联反馈串联反馈和并联反馈是看电路的串联反馈和并联反馈是看电路的输入端输入端iifibib=i-if并联反馈并联反馈vfvivbevbe=vi-vf串联反馈串联反馈并联反馈：反馈端与输入端在同一电极。并联反馈：反馈端与输入端在同一电极。串联反馈：反馈端与输入端不在同一电极。串联反馈：反馈端与输入端不在同一电极。7.1.5 电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈电压反馈：电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反

10、馈。和电流反馈。电压反馈和电流反馈是看电路的电压反馈和电流反馈是看电路的输出端输出端RLvoRLvo电压反馈采样的两种形式（分立元件）电压反馈采样的两种形式（分立元件） ：电压反馈采样的两种形式（集成运放）电压反馈采样的两种形式（集成运放） ：+LR+LR电压反馈取自于输出电压，电压反馈取自于输出电压， 并接在输出回路，因并接在输出回路，因此反馈端与输出端此反馈端与输出端接在同一电极上接在同一电极上。电压反馈：将电压反馈：将负载负载短路，反馈量为零。短路，反馈量为零。电流反馈采样的两种形式（分立元件）：电流反馈采样的两种形式（分立元件）：RLioie电流反馈：将电流反馈：将负载负载短路，反馈量

11、仍然存在。短路，反馈量仍然存在。RLioieRov+电流反馈采样的形式（集成运放）：电流反馈采样的形式（集成运放）：电流反馈取自于输出电流，电流反馈取自于输出电流， 串接在输出回路，因此反串接在输出回路，因此反馈端与输出端馈端与输出端不在同一电极上不在同一电极上。RLioifR+ov+负负反反馈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7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态(feedback configuration) 反馈反馈网络网络7.2.1 电压串联电压串联(voltage-series )负反馈

12、负反馈 是电压负反是电压负反馈，馈，它稳定它稳定了输出电压了输出电压vO fv idovv串联负反馈电路中，信号源内阻串联负反馈电路中，信号源内阻RS越小反馈效果越好越小反馈效果越好 LR ovivfvOvidv2R1RLRSv SR7.2.2 电压并联电压并联(voltage-parallel )负反馈负反馈fiiiOvfRLRSi SRidi 7.2.3 电流串联电流串联(current-series )负反馈负反馈ivfvoiIDvfRLRSv SR 是电流负反是电流负反馈，馈，它稳定它稳定了输出电流了输出电流io fv idovi LR oi电流并联负反馈电路中，信号源内电流并联负反馈

13、电路中，信号源内阻阻RS越大反馈效果越好越大反馈效果越好7.2.4 电流并联电流并联(current-parallel )负反馈负反馈idiiifiOifRRLRSi SR 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。 当为当为交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相相位的关系位的关系。中频放大电路中两个信号的相位。中频放大电路

14、中两个信号的相位不不是同相就是反相是同相就是反相，因此若两个信号都上升，它，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。它们一定反相。例例1：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组是否负反馈，若是，判断反馈的组态。态。vfvbevc1vb2vc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+VCCvovi+T1T2Rf此电路是电压串联负反馈此电路是电压串联负反馈 净输入量净输入量vbe减小减小例例2：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组是否负反馈，若是，判断反馈的组态。态。电压反馈电

15、压反馈并联反馈并联反馈 净输入量净输入量ib减小减小此电路是电压并联负反馈此电路是电压并联负反馈+VCCRCC2C1RfvsvoiibifRS问题：问题：三极管的静态工作点如何提供？三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？能否在反馈回路加隔直电容？不能！不能！Rf为三极管提供静态电流！为三极管提供静态电流！Rf 的作用：的作用：1. 提供静态工作点提供静态工作点2. 直流负反馈，稳定直流负反馈，稳定静态工作点。静态工作点。3. 交流负反馈，稳定交流负反馈，稳定放大倍数。放大倍数。+VCCRCC2C1RfvsvoiibifRS例例3：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。

16、是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈净输入量净输入量ib减小减小 此电路是电流并联负反馈此电路是电流并联负反馈vovsiibifvfRE2RfRE1RC1RC2+VCCie2RS例例4：判断如图电路中：判断如图电路中RE3的反馈作用。的反馈作用。净输入量净输入量vbe减小减小 电流串联负反馈电流串联负反馈电流电流反馈反馈串联反馈串联反馈+VCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3vivbe1vfie3ov反馈电路的三个环节：反馈电路的三个环节：放大：放大：idoXXA 反馈：反馈：ofXXF 叠加：叠加：fiidXXX 负反馈框图：负反馈框图：输

17、出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式基本放大基本放大电路电路AidXoX反馈回路反馈回路FfXiX+idoXXA 开环放大倍数开环放大倍数ioFXXA 闭环放大倍数闭环放大倍数ofXXF 反馈系数反馈系数基本放大基本放大电路电路AidXoX反馈回路反馈回路FfXiX+负反馈放大器的一般关系：负反馈放大器的一般关系：AFXXXXXXXXXAoidofidfoioF111 FAA 1FA 1反馈深度反馈深度定义：定义：基本放大基本放大电路电路AidXoX反馈回路反馈回路FfXiX+负反馈放大器的闭环放大倍

18、数负反馈放大器的闭环放大倍数FAAAF 1若若 ，引入反馈后，增益减小了，这种反馈，引入反馈后，增益减小了，这种反馈称为称为负反馈。负反馈。11 FA11 FA若若 ，引入反馈后，增益增大了，这种反，引入反馈后，增益增大了，这种反馈称为馈称为正反馈。正反馈。01 FA若若 ，则，则 ，这就是说放大电路在没，这就是说放大电路在没有输入信号时也有输出信号，叫做放大电路的有输入信号时也有输出信号，叫做放大电路的自激。自激。 FA1.电压串联负反馈电压串联负反馈idovVVA 开环放大倍数开环放大倍数ofvVVF 反馈系数反馈系数闭环闭环电压电压放大倍数放大倍数vvvvFFAAA 1不同反馈组态放大倍

19、数和反馈系数的含义不同反馈组态放大倍数和反馈系数的含义2.电流串联负反馈电流串联负反馈开环放大倍数开环放大倍数idogVIA （互导放大倍数，电导量纲）（互导放大倍数，电导量纲）ofrIVF 反馈系数反馈系数（电阻量纲）（电阻量纲）grggFAFAA 1闭环闭环互导互导放大倍数放大倍数3.并联电压负反馈并联电压负反馈idorIVA 开环放大倍数开环放大倍数ofgVIF 反馈系数反馈系数（互阻放大倍数，电阻量纲）（互阻放大倍数，电阻量纲）（电导量纲）（电导量纲）rgrrFAFAA 1闭环闭环互阻互阻放大倍数放大倍数4. 并联电流负反馈并联电流负反馈idoiIIA 开环放大倍数开环放大倍数ofiI

20、IF 反馈系数反馈系数iiiiFAFAA 1闭环闭环电流电流放大倍数放大倍数7.4 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idoXXA ofXXF fiidXXX 反馈电路的反馈电路的基本方程基本方程基本放大基本放大电路电路AidXoX反馈回路反馈回路FfXiX+在深度负反馈的情况下，放大倍数只与在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。反馈网络有关。引入负反馈使电路的稳定性提高。引入负反馈使电路的稳定性提高。AFAAF 1(2) 定量分析定量分析AFAAdAAdFF 117.4.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性FAAXXAioF 1(1)定性分析定性分析1 F

21、A称为深度负反馈，此时称为深度负反馈，此时FAF1 若若 %1 . 0%1001. 010114 FFAdA即即A变化了变化了10% 情况下，情况下，AF只变化只变化了了0.1%例例1 某反馈放大电路某反馈放大电路 A=104， F=0.01。由于由于某些原因，使某些原因，使A变化了变化了10%，求求AF的相对变的相对变化量。化量。解：解：AdAAFAdAFF 11得得205 . 0101 FFvvvvAAAAFA 而而vvvvFFAAA 1Av=（1+AvFv）AvF=20100=2000Fv=19/Av=19/2000=0.0095例例2： 对一对一串联电压负反馈串联电压负反馈放大电路，放

22、大电路，AvF=100，若要求当若要求当Av变化变化10%时，闭环增益时，闭环增益AvF变化变化0.5%，求求Av及反馈系数及反馈系数F解：解：AvFv=197.4.2 减小非线性失真减小非线性失真Avivo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后vfvivdAF+ 改善改善vovo7.4.3 对输入、输出电阻的影响对输入、输出电阻的影响1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加：串联负反馈使电路的输入电阻增加：iifrFAr)1( 2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小：并联负反馈使电路的输入电阻减小：)1(FArriif 理解：理解：串联负反馈相当于在输入回路中串串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻

23、，故输入电阻增加。联了一个电阻，故输入电阻增加。理解：理解：并联负反馈相当于在输入回路中并并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。联了一条支路，故输入电阻减小。3. 电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小：)1(AFrroof 理解：理解：电压负反馈目的是阻止电压负反馈目的是阻止 vo的变化，的变化，稳定输出电压稳定输出电压。放大电路空载放大电路空载时可等效右图时可等效右图框中为电压源：框中为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roVsoVoRL理解：理解：电流负反馈目的是阻止电流负反馈目的是阻止

24、io的变化，稳定的变化，稳定输出电流输出电流。放大电路空载时放大电路空载时可等效为右图框可等效为右图框中电流源：中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：oofrAFr)1( roisoioRL7.4.4 扩展通频带扩展通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：引入负反馈使电路的通频带宽度增加：ofBAFB)1( fABoAAFBF思考题思考题为稳定输出电流，应引入为稳定输出电流，应引入_；为稳定输出电压，应引入为稳定输出电压，应引入_；为稳定静态工作点，应引入为稳定静态工作点，

25、应引入_；为扩展放大电路通频带，应引入为扩展放大电路通频带，应引入_；电流负反馈电流负反馈电压负反馈电压负反馈直流负反馈直流负反馈交流负反馈交流负反馈能提高放大倍数的是能提高放大倍数的是_反馈；反馈；能稳定放大倍数的是能稳定放大倍数的是_反馈；反馈；正正负负思考题思考题要求输入电阻要求输入电阻ri大，输出电流稳定，应选用大，输出电流稳定，应选用_负反馈；负反馈；某传感器产生的是电压信号（几乎不提供电流），某传感器产生的是电压信号（几乎不提供电流），经放大后要求输出电压与信号电压成正比，该放大电经放大后要求输出电压与信号电压成正比，该放大电路应选用路应选用_负反馈；负反馈；需要一个阻抗变换电路，

26、要求需要一个阻抗变换电路，要求ri小，小，ro大，应选用大，应选用_负反馈负反馈电流串联电流串联电压串联电压串联电流并联电流并联FAAAF 1FAF1 引入深度负反馈后引入深度负反馈后AF仅与仅与F有关，而与基有关，而与基本放大电路的开环放大倍数本放大电路的开环放大倍数A无关。无关。ioFXXA ofXXF 7.5 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ifXX 0 idIifII 对于并联负反馈对于并联负反馈深负反馈时，其基本放大电路的深负反馈时，其基本放大电路的Av均很大，所以均很大，所以 Vid 0在并联负反馈时也满足。在并联负反馈时也满足。从此找出从此找出Vo与与 Vi的

27、关系，从而估算出的关系，从而估算出AvF。下面讨论四种组态反馈的近似估算法。下面讨论四种组态反馈的近似估算法。对于串联负反馈，对于串联负反馈，ifVV 0 idV从此找出从此找出Vo与与 Vi的关系，从而估算出的关系，从而估算出AvF。虚短虚短虚断虚断近似计算下面深度负反馈电路的增益近似计算下面深度负反馈电路的增益1.电压串联负反馈电压串联负反馈22bfbofVRRRVVF FAF1 21bfVFRRA 211RRRVVFofV FAF1 121RRAVF iVfVOVidV2R1RLR +例：例：判断下面电路的反馈组态，并求判断下面电路的反馈组态，并求放大倍数放大倍数2.电流并联负反馈电流并

28、联负反馈212RRRIIFofI FAIF1 )1(21RR idIiIfIOI1R2RLRSV SR+oV若求电压放大倍数该如若求电压放大倍数该如何求？何求？soVSFVVA sfLoRIRI sLIRRF1 sLRRRR )1(213.电压并联负反馈电压并联负反馈fofGRVIF1 fRFRFA 1若求电压放大倍数该如何求？若求电压放大倍数该如何求？soVSFVVA sfoRIV sGRF11 sfRR fIiIOVfRLRSV SRidI 0 VfofRVI 4.电流串联负反馈电流串联负反馈fofoofRRIRIIVF fGFRFA11 若求电压放大倍数该如何求？若求电压放大倍数该如何求

29、？ioVFVVA fLoVRI LIRF1 fLRR fVOIidVfRLRiV + 例例1判断电路中判断电路中Rf构成的反馈组态，计算电构成的反馈组态，计算电路的电压增益，定性分析电路的输入输路的电压增益，定性分析电路的输入输出电阻。出电阻。 电压并联负反馈电压并联负反馈sIsR1cR2cR3cR2RfRLRfI1bI1T2T3T1RoVofGVIF fofoRVRV1 sIsR1cR2cR3cR2RfRLRfI1bI1T2T3T1RoV求电压增益求电压增益soVSFVVA sfsfoRRRIV 并联负反馈：输入电阻并联负反馈：输入电阻Rif很小，很小， Rif=0电压负反馈：输出电阻电压负

30、反馈：输出电阻Rof很小，很小， Rof=0求下面电路的电压放大倍数求下面电路的电压放大倍数VfRe3RfRe1Io+-IfoeefeeeffIRRRRRRIV31311 例例2+Rb11Rb12Re1Rb21Rc2Re2Rc3Rb32Rc1Re3Rb31RLRfRb22V1V3V2Vo+ VccVi-LcLRRR/3 LeeeeffLoiOVFRRRRRRVRIVVA 3131vfRe3RfRe1io+-If反馈网络反馈网络3131eefeeofGRRRRRIVF oeefeeeffIRRRRRRIV31311 例例3判断电路的反馈组态，计算电路的电压增益判断电路的反馈组态，计算电路的电压增

31、益CCVEEVOv1R2R3R4R5R6RsRsvFv0IIvvid减小减小电压串联负反馈电压串联负反馈656RRRvvFof 6511RRFAF 7.8 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡输入端不加信号，输出端也会有一定频率和幅输入端不加信号，输出端也会有一定频率和幅度的信号输出，这种现象叫自激振荡。度的信号输出，这种现象叫自激振荡。一、产生自激振荡的原因及条件一、产生自激振荡的原因及条件FAAAF 1当当 时，即时，即01FA1FA 在高频区或低频区产生的在高频区或低频区产生的附加相移附加相移达到达到180 ，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。FA和和self excited oscillationLf1.00LfHfdB/lg20vAHz/fdB3-20dB/十倍频程十倍频程Hf1.0Hf10Lf10 180 Hz/f 135 90 225 270单级共射放大电路在整个频段范围内的波特图如下：单级共射放大电路在整个频段范围内的波特图如下：下面我们来对一个满足了下面我们来对