负反馈放大电路基础知识教案

1、应用电子技术专业国家教学资源库讲稿1：负反馈放大电路基础知识（2课时）目标：几乎所有实用的放大器都是负反馈放大器，因此掌握负反馈对放大电路的作用是非常重要的。理解反馈的基本概念、类型、作用。讲解目录1放大器中反馈的概念2反馈放大器的四种基本结构3反馈类型的认识（1）反馈元件的确认（2）交流反馈和直流反馈的确认（3）正反馈和负反馈的确认（4）低频反馈和高频反馈的确认（5）电压反馈和电流反馈类型的确认（6）串联反馈和并联反馈类型的确认4负反馈的功能（1）负反馈提高了电路增益的稳定性（2）负反馈减小了放大器的非线性失真（3）负反馈对放大输入电阻的影响和输出电阻的影响5例题6作业讲课要点利用负反馈来改

2、变放大器性能或改变放大器的电路参数，是放大器适应实际需要的一种基本方法和手段。负反馈以损失放大器的一定增益为代价，换取了提高电路增益稳定度，减小电路失真，改变输入、输出电阻等一系列好处，可以毫不夸张的说，几乎所有实用的放大器都是负反馈放大器。1放大器中反馈的概念反馈放大器的电路简化模型图如图1-32所示。由于放大器输入端和输出端的信号，可以是电压信号，也可以是电流信号，故用一般化符号x来表示信号量。图 1-32 反馈放大器的电路简化模型图所谓反馈，系指将放大电路的输出量（电压或电流信号）的部分或全部，通过一定方式返送到输入回路的过程。那么具有反馈功能的放大器则称为反馈放大器。它的相关概念和公式

3、的介绍如表1-12所示。表 1-12 反馈放大器的基本概念名称公式说明正反馈 反馈使放大器净输入信号增强，主要应用于振荡器负反馈 反馈使放大器净输入信号减小，主要应用于改善放大器的性能开环增益Ao表示基本放大器的增益（或称为反馈放大器的开环增益）放大器开环时反馈系数F表示反馈网络的反馈系数闭环增益（负反馈）由图1-32可见，反馈放大器是由Ao和F所组成的闭合系统（或称为闭合环路）。因此将负反馈的增益有时称为闭环增益，将基本放大器和反馈网络组成的闭合环路叫做反馈环路反馈深度1+AoF负反馈放大器的（1+AoF）愈大，它的闭环增益下降愈多，因此（1+AoF）是衡量负反馈作用强弱程度的量，通常称为反

4、馈深度深度负反馈当1+AoF1时（一般认为10倍以上），这是一个很重要的表达式，它表明在深度负反馈情况下，负反馈放大器的闭环增益与晶体管的参数以及基本放大器的增益无关，仅取决于反馈网络的反馈系数，给我们在调整、分析和计算负反馈电路相关参数时带来了极大的方便2反馈放大器的四种基本结构反馈放大器的基本结构如表1-13所示。表1-13 反馈放大器的基本结构反馈组态电路结构与说明反馈组态电路结构与说明电压串联电压并联电流串联电流并联注：从充分发挥负反馈性能的角度出发，串联负反馈对信号源的要求为恒压电源，并联负反馈对信号源的要求为恒流源。3反馈类型的认识分析一个放大器是否存在反馈，首先可通过分析它有无反

5、馈通路来判定，即从电路中看能否找到联系输出端和输入端的反馈元件。若存在反馈元件，就存在反馈；否则，就没有反馈。至于确认反馈电路的具体类型，则需一步步来进行分析，大致步骤如下。（1）确认反馈元件根据反馈的定义可知：反馈元件必然跨接在放大器输入、输出回路之间（输入、输出回路的公共元件），根据这个特点可迅速地确认反馈元件。【例1】本级反馈（1）如图1-33(a)所示。【例2】本级反馈（2）如图1-33(b)所示。【例3】越级反馈（1）（级间反馈）如图1-33(c)所示。【例4】越级反馈（2）如图1-33(d)所示。 （a ）本级反馈（1） （ b ） 本级反馈（2） （c） 越级反馈（1） （d）

6、越级反馈（2） 图 1-33 反馈电路进一步说明：有时为了方便起见，常将多级基本放大器和集成运算放大器统一用集成运算放大器（如图1-34所示）的符号来表示。如图1-34（a）所示，信号从输入端正向输到输出端，没有跨接在输出端和输入端之间的反馈元件，因而也就没有反馈存在，这种情况又称为放大器的开环工作状态。如果在基本放大器输出端和输入端之间外接电阻Rf，如图1-34（b）所示，则Rf和R1就构成了反馈网络。这种情况又称为放大器的闭环工作状态。（a） （b）图 1-34集成运算放大器（2）交流反馈和直流反馈的确认交流反馈电路和直流反馈电路如图1-35(a)、1-35、（b)所示。 （a） （b）注

7、：直流负反馈在交流放大器中的作用一般是调整和稳定放大器的静态工作点。图 1-35 交流反馈和直流反馈（3）正反馈和负反馈判别反馈极性，一般都采用瞬时极性法来加以判别，即假设某一瞬间输入电压为“+”（正极性上升），看返送到输入回路的反馈信号对净输入信号的影响，若净输入信号加强，则为正反馈；否则，则为负反馈。【例5】正反馈和负反馈的辨别电路（1）（如图1-36（a）所示）。【例6】正反馈和负反馈的辨别电路（2）（如图1-36（b）所示）。 （a） 正反馈和负反馈的辨别（1） （b） 正反馈和负反馈的辨别（2） 图 1-36 反馈电路（4）低频反馈和高频反馈的确认电容器的容抗与频率、容量之间的关系（

8、复习电工学知识）在电工学知识中，电容对交流电的阻碍作用称为容抗，用XC表示，且，即容抗XC的大小与电源频率，和电容器电容量成反比。a当C1>C2时,如图1-37（a）所示。两电路输入相同频率信号，由于C1>C2，则uO1幅度大于uO2幅度。b当f1>f2时，如图1-37（b）所示。两电路参数对称一致，由于f1>f2，则uO1幅度大于uO2幅度。 （a） 当C1>C2时 （b） 当f1>f2时 图 1-37 电路举例说明【例7】如图1-38（a）所示，由于C1的电容量很小，因此只对频率比较高的信号呈现通路，而对频率比较低的信号呈开路状态。所以C1为高频反馈电容

9、。【例8】如图1-38（b）所示，当Ce的电容量很小时，Ce对低频信号相当于开路，故Re存在低频反馈。 （a） 高频反馈 （b） 低频反馈 图 1-38 反馈电路（5）电压反馈和电流反馈类型的确认将放大器输出端短路，则uo=0，若此时uf=0，根据反馈的定义，可判定电路为电压反馈，如图1-39（a）所示；若uf0，可认为电路为电流反馈，如图1-39（b）所示。（a） （b）图 1-39电压反馈和电流反馈（6）串联反馈和并联反馈类型的确认一般可根据上表结构图可直观得出结论，对具体电路的分析同学们可参照文中的电路去理解体会。4负反馈的功能前面已经指出，负反馈以损失电路增益为代价，换取一系列性能的改

10、善，现分述如下。（1）负反馈提高了电路增益的稳定性当器件参数、电源电压、环境温度或者负载变动时，开环放大器的输出电压uo或输出电流io将随之变化，从而导致增益A发生变化，输出电量发生了不稳定的情况。但放大器引入了负反馈这后，将使增益Af维持在相对稳定状态。具体来讲，若引入电压负反馈就能稳定输出电压，引入电流负反馈就能稳定输出电流。为了定量说明放大器增益稳定性，常闭环增益相对变化量Af/Af与开环增益相对变化量A/A的比值来评定。通过数学推导指出，上述两者的关系如下所示：上式表明，引入负反馈后增益的相对变化量是无反馈时增益的相对变化量的。例如，由于某种原因无反馈放大器的增益变化了5%，若引入负反

11、馈后，当反馈深度（1+AF）=10时，闭环增益相对变化量则为Af/Af=1/10×5%=05%。可见，闭环增益的稳定性大为提高，但这是以降低闭环增益为代价的。（2）负反馈减小了放大器的非线性失真负反馈减小了非线性失真的物理过程，可以用图来进行解释。例如，由于放大器工作点的不恰当，而出现了一定的非线性失真，如图1-40（a）所示。在电路引入反馈后，送到比较环节的反馈信号Xf波形与输出波形相似，也是上半周大下半周小。它与输入正弦信号Xi相减，得到的净输入信号必然是上半周幅度小下半周幅度大，这样的信号再送到基本放大器进行放大，就会阻止输出信号上半周变大下半周变小的趋势，结果使输出波形接近于正弦波，于是便减小了非线性失真，如图1-40（b）所示。（a） 引入负反馈前的非线性失真（b） 负反馈减小了放大器的非线性失真图 1-40非线性失真（3）负反馈对放大输入电阻的影响和输出电阻的影响通过大量的数学分析结果有如下的结论：负反馈对输入电阻的影响，只取决于输入端反馈方式是串联还是并联，串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻降低，增大或降低的倍数都是反馈深度（1+AF）倍。