第6章 放大电路中的反馈

1、第6章 放大电路中的反馈6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.1 反馈的基本概念及判断方法6.1.1 反馈的基本概念6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念一、反馈(Feedback)(Feedback)将电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路形式(反馈网络)，送回到输入回路，来影响其输入量（电压或电流）的一种措施。反馈放大电路基本放大电路反馈网络放大信号传输反馈信号 6.1

2、反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念一、反馈(Feedback)(Feedback)基本放大电路的输入信号称为净输入量净输入量与输入信号（输入量）和反馈信号（反馈量）有关。（输入量）（净输入量）（输出量） 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念二、正反馈与负反馈正反馈使放大电路净输入量增大的反馈。 反馈的结果使输出量的变化增大负反馈使放大电路净输入量减小的反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小反馈的结果净输入量输出量影响影响 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念二、正反馈与负反馈静态工作点稳定电路当温度升高时， IC增大 IE UE

3、UBQ基本不变UBE = UB - UEUBE IB IC 温度的变化集电极电流IC（输出量）变化在发射极电阻Re上产生变化的电压影响放大管b-e间的电压（输入量）基极电流IB向相反方向变化使IC向相反方向变化。反馈的结果使IC减小，说明电路中引入的是负反馈。 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念三、直流反馈与交流反馈直流反馈反馈量只含有直流量。 仅在直流通路中存在的反馈在很多放大电路中，常常是交、直流反馈共存。交流反馈反馈量只含有交流量。 仅在交流通路中存在的反馈 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念三、直流反馈与交流反馈直流反馈引入了直流反馈

4、和交流反馈 6.1 反馈的基本概念及判断方法一、反馈存在的判断是否存在反馈通路(输出端与输入端是否有相连的通路，并由此影响了放大电路的净输入)？无反馈有反馈 6.1.2 反馈的判断集成运放的输出端与同相输入端、反相输入端均无通路。R2将集成运放的输出端与反相输入端相连，净输入量取决于输入信号和输出信号。 6.1 反馈的基本概念及判断方法无反馈一、反馈存在的判断 6.1.2 反馈的判断 若反馈的结果使若反馈的结果使净输入净输入信号信号减弱减弱，则称为，则称为负反馈负反馈 若反馈的结果使若反馈的结果使净输入净输入信号信号增强增强，则称为，则称为正反馈正反馈 upuNouuuoAod运放：|uP-u

5、N| iP/iNuO =Aod (uP uN )三极管 uBE=uB-uE iB/ iEiBuBEQBQIBEQUe eb bc c净输入量 6.1 反馈的基本概念及判断方法二、反馈极性的判断 6.1.2 反馈的判断1、假设某一时刻，在放大电路输入端加入正极性(对地)的输入信号2、按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性、电流方向3、确定反馈信号的瞬时极性4、判断净输入增加还是减小，减小为负反馈；反之为正反馈“瞬时极性法”判断反馈极性(正/负) 注意：1、瞬时极性的正负： 表示信号是增加还是在减小2、信号传输方向： 反馈网络只考虑反向传输 基本放大只考虑正向传输二、反馈极性的判断 6.1.2 反

6、馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法+-uD- +uf+-净输入电压增加，正反馈二、反馈极性的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法-+净输入电流减小，负反馈iDiF二、反馈极性的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法+-uD-+ -uf+净输入电压减小，负反馈二、反馈极性的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法二、反馈极性的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法+-+-+净输入电压减小，负反馈 如果回送到输入端的只有交流信号，则称为交流反馈 如果回送到输入端的只有直流分量，则称为直流反馈 如

7、果回送到输入端既有交流信号，又有直流分量，则同时存在交、直流两种反馈三、直流反馈与交流反馈的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法通过反馈是存在于放大电路的直流通路还是交流通路之中，来进行判断。直流反馈三、直流反馈与交流反馈的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法直流通路交流通路交流反馈三、直流反馈与交流反馈的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法同时存在交、直流两种反馈三、直流反馈与交流反馈的判断 6.1.2 反馈的判断 6.1 反馈的基本概念及判断方法1.取样：反馈信号可以从输出电压/电流进行取样 从输出端看，若反馈量

8、是取自输出电压，则称为电压反馈；取自输出电流，则称为电流反馈。2.叠加：输入信号和反馈信号可以是电压/电流叠加从输入端看，反馈量与输入量以电压方式相叠加，称为串联反馈；以电流方式相叠加，称为并联反馈。 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.1 负反馈放大电路的分析要点主要介绍交流负反馈放大电路从输出端看，电压反馈；电流反馈。从输入端看，串联反馈；并联反馈。 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.1 负反馈放大电路的分析要点交流负反馈有四种组态电压串联电压并联电流串联电流并联一、电压串联负反馈 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.2 四种负反馈组态二、电压并联负反馈输出

9、端：从输出电压取样；输入端：输入量与反馈量以电压方式相叠加输出端：从输出电压取样；输入端：输入量与反馈量以电流方式相叠加三、电流串联负反馈 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.2 四种负反馈组态四、电流并联负反馈输出端：从输出电流取样；输入端：输入量与反馈量以电压方式相叠加输出端：从输出电流取样；输入端：输入量与反馈量以电流方式相叠加b、串联/并联反馈输入与反馈通路的连接点同一点，是并联反馈不同点，是串联反馈a、电压/电流反馈RL短接( uO0 )反馈消失是电压反馈反馈存在是电流反馈 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.3 反馈组态的判断方法电压串联负反馈+-uD+-瞬时极

10、性法：负反馈RL0时，无反馈 电压反馈反馈、输入连接点不同 串联反馈 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.3 反馈组态的判断方法+-uD+-电流串联负反馈+瞬时极性法：负反馈RL0时，有反馈 电流反馈反馈、输入连接点不同 串联反馈 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.3 反馈组态的判断方法电流并联负反馈LiIouoR1R2R+ +- -瞬时极性法：负反馈RL0时，有反馈 电流反馈反馈、输入连接点相同 并联反馈+- 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.3 反馈组态的判断方法电流串联负反馈瞬时极性法：负反馈RL0时，有反馈 电流反馈反馈、输入连接点不同 串联反馈 6.

11、2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.3 反馈组态的判断方法+ + +-电压串联负反馈+-+-+ 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.3 反馈组态的判断方法2RLUioUuoR1R+ +- -+ +- -+ +- -d1、电压串联负反馈 Ud =Ui - UfUoUoUfUd 电压负反馈: 稳定输出电压的作用瞬时极性法：负反馈RL0时，无反馈 电压反馈反馈、输入连接点不同 串联反馈+- 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.4 四种反馈组态的特点2、电压并联负反馈LuoRR+ +- -R12iIfIdI Id =Ii - IfUoUoIfId 电压负反馈: 稳定输出电压的

12、作用瞬时极性法：负反馈RL0时，无反馈 电压反馈反馈、输入连接点相同 并联反馈 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.4 四种反馈组态的特点3、电流串联负反馈RLUioUUoR1+ +- -+ +- -+ +- -dIoIoIoUfUd 电流负反馈: 稳定输出电流的作用瞬时极性法：负反馈RL0时，有反馈 电流反馈反馈、输入连接点不同 串联反馈+- 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.4 四种反馈组态的特点 Ud =Ui - Uf4、电流并联负反馈2RLUoR1R+ +- -iIfIdIIoIoIfId瞬时极性法：负反馈RL0时，有反馈 电流反馈反馈、输入连接点相同 并联反馈

13、Id =Ii - If 电流负反馈: 稳定输出电流的作用 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.4 四种反馈组态的特点基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络+ +X X反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号- -叠加叠加取样取样输入信号输入信号iA AF FX XdX Xf输出信号输出信号X Xo负反馈放大电路的方块图 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.1 负反馈放大电路的方块图表示法 近似分析时，认为方块图中的信号是单向流通的，即输入信号Xi仅通过基本放大电路传递到输出，而输出信号Xo仅通过反馈网络传递到输入。换言之，Xi不通过反馈网络传递到输出， Xo而也不通过基

14、本放大电路传递到输入。+基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络+ +X X反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号- -叠加叠加取样取样输入信号输入信号iA AF FX XdX Xf输出信号输出信号X Xo基本放大器的净输入量ifdXXX反馈系数foXFX环路增益fdAXFX 负反馈放大器的增益oifXAX闭环增益基本放大电路的增益odXAX开环增益 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.1 负反馈放大电路的方块图表示法 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.2 四种组态电路的方块图 将负反馈放大电路的基本放大电路与反馈网络均看成为二端口网络，则不同反馈组态时两个网络

15、的连接方式不同。四种组态（取样 叠加） 输出端 输入端电压 串联电压方式叠加电流 并联电流方式叠加不同阻态， 的表达式不同 fAAF，1、电压串联负反馈LUioUuoR+ +- -+ +- -+ +- -d+ +- -UfAuuFuu闭环电压增益开环电压增益电压反馈系数ouufiUA=UouudUA =UfuuOUF =U 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.2 四种组态电路的方块图2、电压并联负反馈ouifiUA =I闭环互阻增益ouidUA =I开环互阻增益fiuoIF =U互导反馈系数LIioIuoR+ +- -dfAuiFiuI 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达

16、式 6.3.2 四种组态电路的方块图3、电流串联负反馈LUioUUoR+ +- -+ +- -+ +- -d+ +- -UfAiuFuiIo闭环互导增益开环互导增益互阻反馈系数oiufiIA =UoiudIA =VfuioUF =I 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.2 四种组态电路的方块图4、电流并联负反馈IiIdfAiiFiiILoUoR+ +- -Io闭环电流增益开环电流增益电流反馈系数oiifiIA =IoiidIA =IfiioIF =I 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.2 四种组态电路的方块图基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络+ +X X

17、反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号- -叠加叠加取样取样输入信号输入信号iA AF FX XdX Xf输出信号输出信号X Xo负反馈放大器框图11ddiffdooofXXX / XXXAXX/AXFA 1fAAAF中频段时，Af 为实数 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式1fAAFA 1|FA 反馈深度：11f|A| AAF| 11f|A| AAF| 11f|A| AAF| 反映了反馈程度的强弱负反馈正反馈无反馈 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式01f|AF |A | 电路中没有输入信号时，也会

18、有输出信号，电路产生了自激振荡深度负反馈 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式电路引入了深度负反馈11fFAAAAAFF闭环放大倍数Af几乎与开环放大倍数A无关，而仅取决于反馈系数F的倒数深度负反馈时，闭环放大倍数Af几乎仅仅取决于反馈网络，而与基本放大电路无关。由于反馈网络常为无源网络，受环境温度的影响极小，因而放大倍数具有很高的稳定性。反馈网络的参数F确定后，基本放大电路的放大能力愈强，即A愈大，则反馈愈深， Af与1/F的近似程度愈好。 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.1 深度负反

19、馈的实质111F|FA|AFA 的一般表达式：1fAAFA 11AF|深度负反馈深度负反馈的实质： 净输入量相对于反馈量而言非常小，可以忽略基本放大器的净输入量ifdXXX根据定义：闭环增益近似等于反馈系数的倒数求解深度负反馈放大电路放大倍数的步骤：找反馈网络，判断反馈组态求解反馈系数F（表示出反馈量Xf 与输出量Xo 之间的关系）利用F求解Af 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.1 深度负反馈的实质深度负反馈条件下净输入量可以忽略；串联负反馈并联负反馈 根据定义，Xf 是由Xo 经反馈网络产生，忽略直通效应，反馈网络只有反向传输。因此计算F 时，不考虑Xi和基本放大电路的影响

20、。 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.2 反馈网络的分析（F的计算）一、电压串联负反馈2RLUioUuoR1R+ +- -+ +- -+ +- -d+-212OfRURUR212OfuuRUFURR直通效应：输入信号通过反馈网络传输到放大器输出端的现象。反馈网络：输入量作用为零。N点断开N2fOIUR 21OfiuUFRI IdIiIf 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.2 反馈网络的分析（F的计算）二、电压并联负反馈反馈网络：输入量作用为零。 Ii=0，短路接地N 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.2 反馈网络的分析（F的计算）三、电流串联负反

21、馈+-OfUI RfuiOUFRI反馈网络：输入量作用为零。N点断开N2RLUoR1R+ +- - IdIiIf212fORIRIR 212OfiiIFRIRR 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.2 反馈网络的分析（F的计算）四、电流并联负反馈反馈网络：输入量作用为零。 Ii=0，短路接地N 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析11fAFFAA 闭环增益求解深度负反馈放大电路放大倍数的步骤：找反馈网络，判断反馈组态求解反馈系数F（表示出反馈量Xf 与输出量Xo 之间的关系）利用F求解Af 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大

22、倍数的分析一、电压串联负反馈2RUiouo1R+ +- -+ +- -212OfRURUR212OfuuRUFURR1221OOfifuUUUURRFAR+-ud反馈系数（电压）放大倍数 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析一、电压串联负反馈fL+VCC+TRe2Rc2c1O-RuRRCb1b1Rb2C2T1+iu-Re111eOfefRURRU11eOfefuuRFURRU111ifufOefeOUUFRRUUAR+-电压串联负反馈反馈系数：（电压）放大倍数： 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析二、电压并联负反馈uoRRfIi

23、ffOIUR 1OiuffUFRI fiOuffOOiRI RUUI RUURA1OOfiiuufifUURIIAF 反馈系数：放大倍数：电压放大倍数： 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析二、电压并联负反馈电压并联负反馈fL+VCC+RcO-RuRC1+su-C2SRffOIUR 1OiuffUFRI OfiSfSOOusfsSRI RUUUAUI RR1ifuifuFAR 反馈系数：放大倍数：电压放大倍数： 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析三、电流串联负反馈OfUI RfuiOUFRIRLUioUR+ +- -IoiLuf

24、LfOOI RRUUAUR反馈系数：放大倍数：电压放大倍数：1OiufiOfIIUAUR 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析四、电流并联负反馈If212fORIRIR 212OfiiIFRIRR122OufiOLOLLifI RIRRRI RI RRARRUU2RLUoR1R+ +- -RIi反馈系数：放大倍数：电压放大倍数：1221OiifiiiIAIFRRR 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6.4.3 放大倍数的分析四、电流并联负反馈电流并联负反馈22eOfefRIRRI 22eOfefiiRFIRRI222OLOLLCiSfSfSuseOfeR

25、I RIRRRR / RI RUAUI RRf+VCCRc1RC1+su-SRL+O-uRC3Re2Rc2Re1C2-+-221OfeiifieiiFRRIAIR反馈系数：放大倍数：电压放大倍数：放大器引入负反馈 降低了放大倍数但是其他性能得到改善：1、提高放大倍数的稳定性2、改变输入输出电阻3、扩展频带4、减小非线性失真1fAFAAA 6.5 负反馈对放大电路性能的影响1fAAAF 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.1 提高放大倍数的稳定性闭环放大倍数：1、深度负反馈条件下11fAFFAA 放大电路中引入深度负反馈时，放大倍数几乎仅取决于反馈网络，而反馈网络通常由电阻组成，因而可获

26、得很好的稳定性。一般情况下，引入交流负反馈能否稳定放大倍数Af呢？1fAAAF22111fAFAAFdAdAdAAFAF（)d()()11ffdAAFdAA() A 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.1 提高放大倍数的稳定性闭环放大倍数：2、负反馈条件下闭环放大倍数Af的相对变化量仅为其基本放大电路放大倍数A的相对变化量的1/(1+AF)，即Af的稳定性是A的(1+AF)倍。Af的稳定性是以牺牲放大倍数为代价的。求导相除例：1+AF=100，当A变化10%时，则Af变化0.1%。一 、负反馈对输入电阻的影响从Xd 与Xf 在输入端的叠加方式考虑(1)串联负反馈使输入电阻增加diiRU

27、IiifiifdUURIIU1ididRI(F)A UUAFUioUxo+ +- -+ +- -d+ +- -UfAFiRIiRif 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻闭环：开环：从Xd 与Xf 在输入端的叠加方式考虑(2)并联负反馈使输入电阻减小Ui+ +- -IioIxodfAFIiRRifiidRUIiiifidfUURIII11ddiiIUAFRAFI 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻一 、负反馈对输入电阻的影响闭环：开环：二 、负反馈对输出电阻的影响从Xo在输出端的取样方式考虑(1)电压负反馈使输出电阻减小+

28、+X =0X =0- -iX XdX XfAFuo+ +- -o-AFURoIo=FUo-FUoR Rofof+ +- -短路加压法 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻令Xi =0，在输出端加交流电压Uo ，产生电流Io ，则电路的输出电阻为：OOfOURIUo 作用于反馈网络 Xf= FUo -Xf作为净输入量作用于基本放大电路产生输出电压- AFUo二 、负反馈对输出电阻的影响(1)电压负反馈使输出电阻减小+ +X =0X =0- -iX XdX XfAFuo+ +- -o-AFURoIo=FUo-FUoR Rofof+ +- -OOOO()RIAFUU 1OOAF()UR1OOOOfRRAFIU 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻Ro为基本放大电路的输出电阻忽略F 网络的分流作用(2)电流负反馈使输出电阻增大+ +X =0X =0- -iX XdX XfAFuo+ +- -AFIoIo=FIo-FIoR Rofofo oR R短路加压法 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.5.2 改变输入电阻和输出电阻二 、负反馈对输出电阻的影响令Xi