讲义 第6章 反馈与振荡电路

1、第6章 反馈与振荡电路放大电路引入反馈后，称为反馈放大电路，或闭环电路。反馈电路又分负反馈电路和正反馈电路。负反馈能改善放大电路的各种性能指标，广泛应用在模拟电子技术中。放大电路接入正反馈可以构成振荡电路。（本章只介绍反馈）6.1 反馈的基本概念6.1.1 反馈的基本概念的引出在第二章讨论过工作点稳定的共射极放大电路，如图6-1所示。图中电阻称为温度补偿电阻，的作用是稳定静态工作点。静态工作点稳定的实质： 把输出端的静态电流返送到输入端，进而稳定的变化。这个稳定过程是直流负反馈的过程。1、反馈：将输出信号（电压或电流）的一部分或全部以某种方式回送到电路的输入端，使输入量（电压或电流）发生改变，

2、这种现象称为反馈2、反馈放大电路具有反馈的放大电路包括基本放大电路及反馈网络两个部分。其组成框图如图6-2所示基本放大电路：未加反馈的单级、多级放大电路，或者是集成运算放大器。反馈网络：可由电阻。电感。电容或半导体器件组成。3、直流反馈和交流反馈（1）直流反馈：若反馈信号只包含直流分量。直流负反馈具有稳定静态工作点的作用。 （如图6-1所示就是直流反馈电路）（2）交流反馈：若反馈信号只包含交流分量。（3）判断交流与直流反馈：看反馈元件是在交流通路中还是在直流通路中起作用。（去掉旁路电容，如图6-3所示电路，就包含有交流反馈）有时反馈既有直流分量，又有交流分量，称之为交、直流反馈。图6-3所示电

3、路就是既有交流反馈又有直流反馈。4、正反馈与负反馈（1）正反馈：若反馈信号在输入端与输入信号相加，使净输入信号增加，称为正反馈；（2）负反馈：若反馈信号在输入端与输入信号相加，使净输入信号减小，称为负反馈。（负反馈使放大倍数下降，但使得其他许多性能得到改善，因此在放大电路中得到广泛应用。正反馈虽然提高了放大倍数，但使得其他性能降低，因此在放大电路中很少采用，主要用于振荡电路和数字电路的暂态过程。）（我们主要介绍负反馈电路）6.1.2 反馈的分类在负反馈电路中，为了达到不同的目的，可在输出回路和输入回路中采用不同的连接方式，形成不同类型的负反馈放大电路。图6-4给出了负反馈放大电路的四种基本类型

4、：（a）电压串联负反馈；（b）电流串联负反馈；（c）电压并联负反馈；（d）电压串联负反馈。1、电压反馈和电流反馈按照反馈信号的取样对象，负反馈可以分为电压反馈和电流反馈。当反馈信号取自输出电压为电压反馈；当反馈信号取自输出电流为电流反馈。（电压反馈可稳定输出电压，电流反馈可稳定输出电流。）2、串联反馈和并联反馈根据反馈信号在输入端的联接方式，负反馈可以分为串联反馈和并联反馈。如果在输入端反馈信号以电压形式叠加，称为串联反馈；若以电流形式叠加，称为并联反馈。3、各类反馈的表达式（1）基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数）：当反馈网络断开，具有反馈的放大电路处于开环工作状态时，输出量与净输入量之比

5、：（2）闭环放大倍数：当反馈网络接通时，具有反馈的放大电路处于闭环工作状态，相应的输出、输入比称为闭环放大倍数：（3）反馈系数：反馈信号与输出信号之比： 。（表6-1给出了负反馈放大电路的四种基本电路的的表达式）6.1.2 反馈放大器类型的判别1、反馈类型的判断步骤：（1）确定有无反馈；（2）判别反馈极性（正反馈还是负反馈）；（3）判别是串联反馈还是并联反馈；（4）判别是电压反馈还是电流反馈。2、反馈类型的判断（1）确定有无反馈：判断电路有无反馈，可以根据输入端与输出端是否存在反馈网络来判断。（2）反馈极性的判别：通常采用瞬时极性法。 若反馈信号与输入信号在同一个节点比较，则两者的极性相同为正

6、反馈；极性相反为负反馈。 若反馈信号与输入信号在不同节点比较，则两者的极性相同为负反馈；极性相反为正反馈。例：如图6-5（a）所示电路（集成运放构成的电路）输入信号接同相端，当输入信号增大时，由同相输入端的含义，放大器的输出也增大，输出反馈到输入端，反馈信号增大，使差模输入（净输入）减小：。可见，级间反馈极性为负反馈（反馈元件为）。注意：对于晶体管，集电极信号与其基极信号的相位相反，发射极信号与其基极信号相位相同。（3）串联反馈和并联反馈的判别串联反馈不论反馈信号取自输出电压或者输出电流，反馈信号在放大电路的输入端总是以电压的形式出现（比较）。凡是并联反馈，反馈信号在放大电路的输入端总是以电流

7、的形式出现（比较）。 集成运放构成的电路输入信号和反馈信号均加在反相输入端，为并联反馈；输入信号和反馈信号均加在不同的输入端，为串联反馈。 分立元件构成的电路对于共射电路和共集电路，其输入端都为基极。反馈信号接于晶体管基极为并联反馈；反馈信号接于晶体管发射极为串联反馈。例：如图6-5（a）所示电路（集成运放构成的电路）反馈信号加在反相端，输入信号加在同相端，输入信号和反馈信号均加在不同的输入端，为串联反馈（4）电压反馈和电流反馈的判别当反馈信号取自输出电压为电压反馈；当反馈信号取自输出电流为电流反馈。若输出电压为零，反馈信号也为零，此反馈为电压反馈；若反馈信号不为零，则为电流反馈。 集成运放构

8、成的电路 （从结构上判别）反馈信号直接从输出端引出，为电压反馈；从负载电阻靠近“地”端引出，是电流反馈。 分立元件构成的电路 （从结构上判别）反馈从后级放大器的集电极引出，为电压反馈；反馈从后级放大器的发射极引出，为电流反馈。例：如图6-5（a）所示电路（集成运放构成的电路）反馈信号直接从输出端引出，为电压反馈。（书上95页，例题6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6）6.2 负反馈放大器的一般表达式负反馈放大电路的框图如图6-2所示。1、信号的表示：表示信号（可以是电压或电流），设为正弦量，所以用相量表示。：输入信号 ； ：输出信号 ；：反馈信号 ； ：净输入信号，（它们可以是电压和

9、电流，箭头表示信号传递方向。）2、基本放大电路的放大倍数：当反馈网络断开，具有反馈的放大电路处于开环工作状态时，输出量与净输入量之比：。又称为开环放大倍数。3、反馈系数： （反馈信号与输出信号之比。）4、闭环放大倍数：当反馈网络接通时，具有反馈的放大电路处于闭环工作状态，相应的输出、输入比称为闭环放大倍数：。（）若放大电路工作在中频段，并且反馈网络中无电抗元件（为纯电阻网络），则和均为实数，则有：6.2.2 反馈深度（我们先来分析一下净输入信号与输入信号之间的关系。）由此可知：净输入信号是输入信号的倍，所以闭环放大倍数下降到开环放大倍数的倍。也就是说，引入负反馈后放大倍数降低了。的大小，直接影

10、响闭环放大倍数的大小。1、反馈深度（1）反馈深度：表示负反馈的强弱程度，称为反馈深度，即：。反馈深度，其值越大，负反馈作用越强，也就越小。（2）深度负反馈：在一个负反馈电路中，如果反馈深度时，称为深度负反馈。深度负反馈时： （）可见：在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。说明闭环放大倍数只与反馈系数（反馈电路的电阻、电容）有关，与晶体管的特性无关，基本不受外界因素变化的影响，这时放大电路的工作相当稳定。（具有反馈网络的运放电路一般均满足）（3）当时，电路工作在正反馈状态。 时，电路工作在自激振荡状态； 时。电路相当于无反馈工作状态。6.3 负反馈对放大电路性能的影响6.3.1 提高放

11、大倍数的稳定性在放大电路中，放大倍数受环境温度、管子及元器件参数电源电压波动等外部因素的影响。如果引入负反馈，就可以稳定输出电压或输出电流，进而使放大倍数稳定。在深度负反馈条件下：，闭环放大倍数只与反馈系数（反馈电路的电阻、电容）有关，与晶体管的特性无关，基本不受外界因素变化的影响，使放大倍数更加稳定。（我们通过比较开环放大倍数与闭环放大倍数的相对变化量来说明负反馈对放大倍数的稳定作用。），对求导可得：则其相对变化量为：可见，引入负反馈后，的相对变化量仅为的相对变化量的。即放大倍数的稳定性提高了倍。结论：只要开环放大倍数足够高，就可以通过引入负反馈获得满意的闭环放大倍数及其稳定性。6.3.2

12、扩展通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：6.3.3 减小非线性失真负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。6.3.4 抑制放大电路内部的干扰和噪声（自己看）6.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响引入负反馈后，由于反馈类型和反馈深度不同，可以不同程度的改变反馈放大电路的输入电阻和输出电阻。1、对输入电阻的影响（1）串联负反馈使电路的输入电阻增大 （如图6-15所示）理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。分析：基本放大电路的输入电阻：反馈放大电路的输入电阻：反馈电压：（因为是串联反馈，反馈信号是，净输入信号为，则有，对于电压反馈

13、，则，对于电流反馈，则）则输入电阻为：结论：无论是电压反馈还是电流反馈，只要是串联负反馈，就使反馈环路内的输入电阻增大到开环时的倍。（2）并联负反馈使电路的输入电阻减小 （如图6-16所示）理解：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。分析：基本放大电路的输入电阻：反馈放大电路的输入电阻：反馈电流：（因为是并联反馈，反馈信号是，净输入信号为，则有，对于电压反馈，则，对于电流反馈，则）则输入电阻为：结论：无论是电压反馈还是电流反馈，只要是并联负反馈，就使反馈环路内的输入电阻减小到开环时的倍。2、对输出电阻影响（1）电压负反馈使输出电阻减小 （如图6-17所示）理解：电压负反馈

14、目的是阻止的变化，稳定输出电压。基本放大电路可等效为内阻很小的电压源，等效后电压源的端电压为，内阻为。分析：采用输入信号为零（），输出端外加电压来求输出电阻。：时的开环放大倍数，：基本放大电路的输出电阻。反馈放大电路的输出电阻为：忽略反馈网络对的分流作用，则有：反馈信号：（因为是电压反馈，输出信号为，则有，对于串联反馈，则、为、；对于电流反馈，则、为、；）则有：则输出电阻为：结论：无论是串联反馈还是并联反馈，只要是电压负反馈，就使反馈环路内的输出电阻减小到开环时的倍（2）电流负反馈使输出电阻增大 （如图6-18所示）理解：电流负反馈目的是阻止的变化，稳定输出电流。基本放大电路可等效为内阻很小的

15、电流源，等效后电流源的电流为，内阻为。分析：采用输入信号为零（），输出端外加电压来求输出电阻。（不考虑反馈环外电阻，只分析反馈环内的输出电阻）：时的开环放大倍数，：基本放大电路的输出电阻。反馈放大电路的输出电阻为：忽略反馈网络对的分流作用，则有反馈信号：（因为是电流反馈，输出信号为，则有，对于串联反馈，则、为、；对于电流反馈，则、为、；）则有：则输出电阻为：结论：无论是串联反馈还是并联反馈，只要是电流负反馈，就使反馈环路内的输出电阻增加到开环时的倍整个反馈放大电路的输出电阻，需要考虑，则输出电阻为：6.4 负反馈放大电路的近似估算本节介绍对深度负反馈电路的主要指标、和的定量计算。1、估算闭环电压放大倍数（1）应用公式近似估算，则有：电压并联负反馈：；电压串联负反馈：；电流并联负反馈：；电流串联负反馈：（电压反馈和电路反馈决定输出信号是还是；串联反馈和并联