第6章 负反馈放大电路

1、第六章第六章 负反馈放大器负反馈放大器第一节第一节 负反馈的基本概念负反馈的基本概念第二节第二节 负反馈放大器的分类及判断方法负反馈放大器的分类及判断方法第三节第三节 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第四节第四节 负反馈放大器的分析法负反馈放大器的分析法一一 反馈的定义反馈的定义第一节第一节 反馈的概念反馈的概念二二 单环反馈放大器的理想模型单环反馈放大器的理想模型三三 基本反馈方程式基本反馈方程式 （一一 ） 反馈的定义：反馈的定义：反馈反馈是将输出信号的一部分或全部通过一定的电路是将输出信号的一部分或全部通过一定的电路馈送回到放大电路的输入端，并对输入信号产生影响。馈送

2、回到放大电路的输入端，并对输入信号产生影响。开环开环放大电路无反馈也称放大电路无反馈也称开环开环。闭环闭环放大电路有反馈也称放大电路有反馈也称闭环闭环。第一节第一节 反馈的基本概念反馈的基本概念UiReRcUfUdiUo如图所示反馈电路可分为两部分如图所示反馈电路可分为两部分：简化的反馈电路简化的反馈电路1. 基本放大器基本放大器A：可由单级或多级放大器组成。可由单级或多级放大器组成。2. 反馈网络反馈网络B：一般由无源网络组成。一般由无源网络组成。上述反馈放大器的一般形式可由方框图来概括上述反馈放大器的一般形式可由方框图来概括图反馈电路的方框图图反馈电路的方框图反馈环反馈环由基本放大器由基本

3、放大器A和反馈网络和反馈网络B构成的闭合环路。构成的闭合环路。所示图为一单环反馈放大器的方框图：所示图为一单环反馈放大器的方框图：XO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXiB反馈网络；反馈网络；比较器（相加点）比较器（相加点）Xi是输入信号是输入信号；Xf是反馈信号；是反馈信号；Xdi (= XiXf) 为净输入信号；为净输入信号；X广义信号量广义信号量(电流或电压电流或电压)； 带传输方向的支路；带传输方向的支路；A基本放大器；基本放大器；反馈环反馈环XO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXi正向传输正向传输反向传输反向传输理想模型的假定：理想模型的假定：

4、（1）.正向传输正向传输:信号只经过基本放大器，信号只经过基本放大器，而不经过反馈网络。而不经过反馈网络。（2）.反向传输反向传输:信号只经过反馈网络，而不经过基本放大器。信号只经过反馈网络，而不经过基本放大器。电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压称为电压反馈；反馈；电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流称为电流反馈。反馈。（三）输出取样方式（三）输出取样方式XiRCReRbX0UCC（四）（四） 与输入连接方式与输入连接方式b反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同

5、一反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为个电极，则为并联反馈并联反馈；b否则，为否则，为串联反馈串联反馈。例如，对例如，对CECE组态放大器组态放大器来说来说: :Xf并并联联反反馈馈串联反馈串联反馈反馈信号反馈信号Xf和和Xi加到加到同一个电同一个电极（基极），则为并联反馈。极（基极），则为并联反馈。反馈信号反馈信号Xf和和Xi未加到未加到同一个同一个电极，则为串联反馈电极，则为串联反馈Xf（五）（五） 反馈极性反馈极性负反馈负反馈: :加入反馈后，净输入信号加入反馈后，净输入信号| Xdi | | | | X Xi i |, |,输出幅度输出幅度增加增加 。 （六）交流反

6、馈和直流反馈（六）交流反馈和直流反馈1.1.反馈信号中只有交流成分时为反馈信号中只有交流成分时为交流反馈交流反馈；3.3.反馈信号只有直流成分时为反馈信号只有直流成分时为直流反馈直流反馈；2.2.反馈信号中既有交流成分又有直流成分时为反馈信号中既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈交直流反馈。二二 、基本反馈方程式、基本反馈方程式基本反馈方程式：为分析反馈放大器的基本公式基本反馈方程式：为分析反馈放大器的基本公式1. 1.放大电路的开环增益：放大电路的开环增益：2. 2.反馈网络的反馈系数：反馈网络的反馈系数：3. 3.基本反馈方程式：基本反馈方程式：A=Xo/XdiB=Xf/XoAf=A/(

7、1+AB)=A/FXO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXi推导过程推导过程根据信号的不同物理意义不同。根据信号的不同物理意义不同。Xi = Xdi + Xf = Xdi+ABXd i =(1+AB) Xdi所以所以 Af=Xo/Xi=AXdi / (1 +AB) Xdi =A/(1+AB)=A/FXO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXiXf=BX0=ABXdi因为因为 A=X0/Xdi ; X0 = AXdi 推导过程推导过程索引索引4.反馈深度:深负反馈下，深负反馈下，F1（或（或AB 1），此时反馈方程式可简化为：），此时反馈方程式可简化为：因为因为

8、F=1+AB反映了反馈对放大电路影响的程度，反映了反馈对放大电路影响的程度，所以所以F称称为为反馈深度反馈深度。三三 、基本反馈方程式、基本反馈方程式其中，其中，AB称为称为环路增益环路增益。F越大，反馈深度越深；越大，反馈深度越深；Af=A/(1+AB) A/AB=1/B当当 F1时时.使使Afri 。b并联负反馈输入端并联负反馈输入端的形式如图：的形式如图：IUriiifBArAIBIUGRiRdiGdiifdiiIIU1并联负反馈对输入电阻的影响并联负反馈对输入电阻的影响(2)(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有反馈的输入电阻：有反馈的输入电阻：无反馈的输入电阻：无反

9、馈的输入电阻：diiiIUr 五 负反馈对输出电阻的影响ototfIUR0求输出电阻的等效电路：求输出电阻的等效电路：1.将输入信号源短路。将输入信号源短路。2.将负载电阻将负载电阻RL开路，在输出端加一个测试电压开路，在输出端加一个测试电压 Uot（产生测试电流（产生测试电流Iot）。）。（一）电压负反馈对输出电阻的影响USUfRcRLAUOUdiUdi+-1.电压串联负反馈电压串联负反馈RLRcRofRoffiSidiURRRUootUUSootUURRRotofUOSotdiUOototRUBARUBAURUAURUAUIiSi0001UUSoototofBARIUR01Rof=Rof/

10、Rc画求画求Ro的等效电路的等效电路0LdioRUUUA称开路电压增益称开路电压增益.2.2.电压并联负反馈电压并联负反馈求输出电阻的等效电路如图求输出电阻的等效电路如图RSIfRiR0IdiAR0IdiU0UotIot+-0LIURRAdio称开路互阻增益：称开路互阻增益：otGiSSfiSSdiUBRRRIRRRIotGRSooototGROiSSootdiRooototUBARIUBARRRRIIARIUGRSoototofBARIUR10Rof=Rof/RcRof结论：结论：电压电压负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接方式无关负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接方式无关( (二二) )

11、电流负反馈对输出电阻的影响电流负反馈对输出电阻的影响1.电流并联负反馈电流并联负反馈00LIIIRAdiootIiSSfiSSdiIBRRRIRRRI称短路电流增益称短路电流增益.otIISooototIIOiSSootdiIoototIBARUIBARRRRUIARUI0oIISototofRBAIUR01Rof=Rof/RcAI0IdiRof求输出电阻的等效电路如图求输出电阻的等效电路如图1.1.电流串联负反馈电流串联负反馈: :oRGSototofRBAIUR01Rof=Rof/Rc同理可以推得：同理可以推得：考虑考虑RC的影响的影响:结论：电流负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接方式无

12、关结论：电流负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接方式无关其中其中00GiSiGSARRRA（3 3）电压电压负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接方式无关。方式无关。（4 4）电流电流负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接方式无关。方式无关。(2)(2)并联并联负反馈使输入电阻减小，与取样内容无关。负反馈使输入电阻减小，与取样内容无关。 (1) (1)串联串联负反馈使输入电阻增加，与取样内容无关。负反馈使输入电阻增加，与取样内容无关。结论：负反馈对输入、输出电阻的影响：结论：负反馈对输入、输出电阻的影响：六六 信号源内阻对反馈

13、放大器的影响信号源内阻对反馈放大器的影响（1 1）. .串联反馈：串联反馈：信号源须采用低内阻信号源须采用低内阻R Rs s, ,才能得到才能得到 反馈效果。反馈效果。（2 2）. .并联反馈：并联反馈：信号源须采用高内阻信号源须采用高内阻Rs,Rs,才能得到才能得到 反馈效果。反馈效果。( (同理同理) )Ausf = Aus /(1+ Aus Bu)Aus =Au ri /(Rs + ri )AIsf = AIs /(1+ AIs BI)AIs =AI Rs/(Rs + ri )（Rs= = ， Aus0，F=1失去反馈效果失去反馈效果）七 负反馈对噪声、干干扰和温漂的影响b负反馈对噪声、

14、干扰和温漂有抑制作用。负反馈对噪声、干扰和温漂有抑制作用。b负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号才使抑制作用有效用，且必须加大输入信号才使抑制作用有效。b原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善。5.4.1等效电路法等效电路法是不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解负反馈放大电路的性能指标的一种方法。这种方法的优点是，不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出“精确的结果”。当然，电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难完成的，

15、需要借助于计算机辅助分析工具进行。5.4.2方框图分析法5.4.1等效电路法等效电路法是不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解负反馈放大电路的性能指标的一种方法。这种方法的优点是，不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出“精确的结果”。当然，电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。5.4.2方框图分析法方法：方法：不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解交流等效电路，列出电流电

16、压方程，再用电路分析的方法求解负反馈放大电路的性能指标的一种方法。负反馈放大电路的性能指标的一种方法。优点：优点：不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出“精确的结果精确的结果”。缺点：缺点：电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。一、等效电路法一、等效电路法基本思想：基本思想：将负反馈放大器分为基本放大器将负反馈放大器分为基本放大器A和反馈网络和反馈网络B;求得基本放大器参数求得基本放大器参数;再考虑负反馈对放

17、大器性能的影响，即可求得再考虑负反馈对放大器性能的影响，即可求得负反馈放大器的相应参数（如负反馈放大器的相应参数（如Af、Rif、Rof）。）。分析步骤：分析步骤：1.判断反馈组态；判断反馈组态；2.画基本放大器电路（需考虑反馈网络画基本放大器电路（需考虑反馈网络B对基本对基本放大电路输入放大电路输入 、输出的负载作用）；、输出的负载作用）；3.由基放电路求由基放电路求A 、Ri、Ro、B等；等；4.求求F=(1+AS0B)；5.求负反馈放大器的参数（求负反馈放大器的参数（Avf、Rif、Rof）。）。与反馈组态有关，例如对与反馈组态有关，例如对 电流串联负反馈：取电流串联负反馈：取AG、BR

18、 1. 求求B网络对基本放大器输入回路的负载作用时：网络对基本放大器输入回路的负载作用时：凡电压反馈，令凡电压反馈，令Uo = 0，从输入端看反馈网络的负载作用。，从输入端看反馈网络的负载作用。凡电流反馈，令凡电流反馈，令Io = 0， 从输入端看反馈网络的负载作用。从输入端看反馈网络的负载作用。 2. 求求B网络对基本放大器输出回路的负载作用时：网络对基本放大器输出回路的负载作用时：凡串联反馈，令凡串联反馈，令Ii = 0，从输出端看反馈网络的负载作用。，从输出端看反馈网络的负载作用。凡并联反馈，令凡并联反馈，令 Ui = 0，从输出端看反馈网络的负载作用。，从输出端看反馈网络的负载作用。基

19、本放大器电路的画法：基本放大器电路的画法：例：电压串联负反馈的一个原理图：例：电压串联负反馈的一个原理图：（一）、判别反馈类型：（一）、判别反馈类型：属电压串联负反馈；故采用电压源信号。属电压串联负反馈；故采用电压源信号。（二）、画基本放大电路：（二）、画基本放大电路：UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC电压串联负反馈（电压串联负反馈（电路图电路图）按按上述上述原则可得：原则可得：2.求输出电路：求输出电路：1.求输入电路：求输入电路：例例IsRsRe1RC2RLRfT1UoT2RC1Re1RfUo1图图04.19电压串联负反馈（电压串联负反馈（交流通路交流通路）3.

20、求出拆除反馈网络后等效电路：求出拆除反馈网络后等效电路：(三三)、基本放大电路计算：、基本放大电路计算：1 . T1级：级：11111)1 (EfeieLfeioURhhRhUUA 电压增益为：电压增益为：假定假定T1 T2参数相同参数相同T1级等效负载：级等效负载： RL1= Rc1 /hie2 ; (忽略忽略Dz影响影响)发射极电阻：发射极电阻： RE1= Re1 /RfIsRsRe1RC2RLRfT1UoT2RC1Re1RfUo12 . T2级：级：LcfeiefeieLfeooURRRRhhhRhUUA2122212)( 两级开环总增益为：两级开环总增益为：21UUioUAAUUAIs

21、RsRe1RC2RLRfT1UoT2RC1Re1RfUo12.反馈深度：反馈深度：3.基本反馈方程式：基本反馈方程式：F = 1+ B U A U；A Uf 1/ B U = (Re1 +Rf )/ Re1B U = Uf/U o = Re1 / (Re1 +Rf )；A Uf = A U / F(四四)、反馈放大电路计算：、反馈放大电路计算：1 . 反馈系数：反馈系数：UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC在深度反馈下：在深度反馈下：4. 输入阻抗：输入阻抗：(1). 基本放大器的输入电阻：基本放大器的输入电阻：ri= hie + (1+ hfe )RE1(2). 串

22、联反馈的输入电阻：串联反馈的输入电阻：rif= ri1 (1+ B U A U )(3). 考虑偏置电阻时：考虑偏置电阻时：rif= rif / Rb可见串联负反馈可见串联负反馈Rb 对输入阻抗影对输入阻抗影响很大。响很大。UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC5 . 输出阻抗：输出阻抗：ro=(Re1+Rf) /(1 /hoe) Re1+Rf21111)(iefefeUibsiLibsiULUsUsohRRhArRRrRrRRrARAA因而：因而： rof= ro /(1 +AUSO BU)；rof= rof /Rc2LcfeiefeURRRRhhA2122)(XO基

23、本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXi正向传输正向传输反向传输反向传输理想模型的假定：理想模型的假定：（1）.正向传输正向传输:信号只经过基本放大器，信号只经过基本放大器，而不经过反馈网络。而不经过反馈网络。（2）.反向传输反向传输:信号只经过反馈网络，而不经过基本放大器。信号只经过反馈网络，而不经过基本放大器。电路引入的才为负反馈同符号、，即只有 0BABAB1fAAAXO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXi正向传输正向传输反向传输反向传输。电路引入的才为负反馈同符号、，即只有 0BABA深负反馈下，深负反馈下，F1（或（或AB 1），此时反馈方程式可简化

24、为：），此时反馈方程式可简化为：B1B1fAAA5.4.3深负反馈条件下的近似计算 fidi0UUU即在串联负反馈下，有即在串联负反馈下，有在并联负反馈下，有在并联负反馈下，有fidi0IIIfidi0XXX在深度负反馈下，有在深度负反馈下，有由基本反馈方程式，在深负反馈的条件下，有由基本反馈方程式，在深负反馈的条件下，有 BA1f例例52 负反馈放大电路如图所示，设电路满足深负反馈的条负反馈放大电路如图所示，设电路满足深负反馈的条件，求电路的源电压增益件，求电路的源电压增益AUSf、输入电阻、输入电阻Rif及输出电阻及输出电阻Rof。 T1 T2 R4 R1 R3 R2 RL C1 C2 U

25、S + RS Uo UCC + + + (a)电路 图 519 电流并联负反馈放大电路 解：解：据图基本放大器电路，可得据图基本放大器电路，可得反馈系数：反馈系数：424IRRRB在深负反馈条件下，电流增益在深负反馈条件下，电流增益 442IioIf1RRRBIIA输入电阻输入电阻 0iififFRRR源电压增益源电压增益SLIfSiLoSSLoSoUSfRRARIRIRIRIUUA3o3of3of/RFRRRRR T1 T2 R4 R1 R3 R2 RL C1 C2 US + RS Uo UCC + + + 输出电阻输出电阻 本章小结本章小结1.反馈的概念（正、负、交流、直流反馈）。反馈的概

26、念（正、负、交流、直流反馈）。2.负反馈放大器四种组态的判别：负反馈放大器四种组态的判别：( 1 ) 电压、电流反馈：用电压、电流反馈：用输出电压短路法；输出电压短路法；（2）串联、并联反馈：用串联、并联反馈：用馈入信号连接方式法；馈入信号连接方式法；（3）正、负反馈：用正、负反馈：用瞬时极性法。瞬时极性法。3.负反馈对放大器性能的影响（仅对反馈环内的参数有影响）：负反馈对放大器性能的影响（仅对反馈环内的参数有影响）：4. 分析法分析法:深度负反馈下的近似计算。深度负反馈下的近似计算。（1）提高增益稳定度；）提高增益稳定度；（2）改善非线性失真、降低噪声；）改善非线性失真、降低噪声；（3）展宽频带；）展宽频带；( 4 ) 改变输入、输出电阻；改变输入、输出电阻；( 5 ) 付出的代价：增益降低（付出的代价：增益降低（1+AB）倍。）倍。根据瞬时极性法判断根据瞬时极性法判断: :经经Rf加在射极加在射极E1 1上的反馈电压为上的反馈电压为+，与输入电压极性相同，与输入电压极性相同; ;(a)(a)分立元件放大电路分立元件放大电路反馈信号与输出电压成比反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。例，是电压反馈。后级对前