放大电路性能改善

1、二二 放大电路性能改善放大电路性能改善1 12 23 34 41.2 反馈的分类及判断反馈的分类及判断1.1 反馈的定义反馈的定义1.1 反馈的定义反馈的定义1. 表述表述 所谓反馈就是将放大所谓反馈就是将放大电路电路的输出量（电压或的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回到电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回到放大放大电路电路的输入端的过程。的输入端的过程。2. 反馈的框图表示反馈的框图表示 xi 输入信号输入信号( (ii 或或 ui ) )xf 反馈信号反馈信号( (if 或或 uf ) )xid 净输入信号净输入信号( (iid 或或 uid) ) xo 输出信号输

2、出信号( (io 或或 uo ) )AidxoxixfxF无反馈无反馈反馈电路反馈电路1. 交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈直流反馈直流反馈 直流信号的反馈。直流信号的反馈。交流反馈交流反馈 交流信号的反馈。交流信号的反馈。1.2 反馈的分类及判断反馈的分类及判断 (a) (b)（反馈量）（反馈量）+2 2、电压反馈与电流反馈、电压反馈与电流反馈电压反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。反馈信号取自输出电压的部分或全部。判别法：判别法：使使 uo = 0 ( (RL 短路短路) )， 若若反馈消失则为电压反馈反馈消失则为电压反馈。电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取

3、自输出电流。判别法：判别法：使使 io = 0( (RL 开路开路) )， 若反馈消失则为电流反馈。若反馈消失则为电流反馈。AFRLuo电压电压反馈反馈电流电流反馈反馈iouoFARLio（从输出端看）（从输出端看）3 3、串联反馈和并联反馈、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以电压相加减的形式在输入端出现。反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。uid = = ui u f （影响电压量）（影响电压量）并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。iid = = ii if （影响电流量

4、）（影响电流量）AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus( (从输入端看从输入端看) )4 4、正反馈与负反馈、正反馈与负反馈正反馈正反馈 如果引入到输入端的反馈信号如果引入到输入端的反馈信号f f增强了外加输入信增强了外加输入信 号号i i的作用，使放大电路的放大倍数得以提高，这样的反馈的作用，使放大电路的放大倍数得以提高，这样的反馈为正反馈。为正反馈。 负反馈负反馈 如果反馈信号削弱输入信号如果反馈信号削弱输入信号i的作用，继而影响的作用，继而影响放大电路的输出，则称为负反馈。放大电路的输出，则称为负反馈。 （反馈的作用）（反馈的作用）AidxoxixfxF+idxoxidxo

5、x判断方法：瞬时极性方法判断方法：瞬时极性方法瞬时极性法瞬时极性法假设输入的瞬时变化假设输入的瞬时变化标记各相关部分的极性标记各相关部分的极性依反馈在输入端的连接形式确定需计算的依反馈在输入端的连接形式确定需计算的xidxid idx串联串联 uid = = ui uf并联并联 iid = = ii if依依xidxid 与与xixi的关系判断正、负反馈的关系判断正、负反馈+C1+ui RERB+VCCC2RL+uo+ uid uf uid = = ui uf 瞬时极性法瞬时极性法例例 5.1输入输入回路回路输出输出回路回路判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直判断电路是否存在反馈。是正

6、反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？反馈还是交流反馈？+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+us+uo+ uid RE 介于输入输出回路，有反馈。介于输入输出回路，有反馈。反馈使反馈使 uid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。例例 5.2 uo 经经 Rf 与与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。分压反馈到输入回路，故有反馈。AF 从输入端看，反馈信号送至输入回路为串联反馈。从输入端看，反馈信号送至输入回路为串联反馈。RL = 0，反馈不存在，故为电压反馈。，反馈不存在，故为电压反馈。uid = ui uf uid不加强不加强ui

7、的变化为负反馈。的变化为负反馈。电压串联电压串联负负反馈反馈反馈组态判断一反馈组态判断一例例 5.3 Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。介于输入回路和输出回路，故有反馈。 从输入端看，反馈信号送至输入端口为并联反馈。从输入端看，反馈信号送至输入端口为并联反馈。RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。，反馈存在，故为电流反馈。iid = ii if ， iid不加强不加强ii的变化为负反馈。的变化为负反馈。AF电流并联电流并联负负反馈反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈 RE 引入本级电流串联负反馈；引入本级电流串联负反馈；RF 引入级间电流并联负反馈。引入级间电流

8、并联负反馈。例例 5.4 例例 5.5 反馈信号反馈信号与输入信号与输入信号在不同节点为串在不同节点为串联反馈，在联反馈，在同一个节点为并联反馈。同一个节点为并联反馈。反馈取自输出端或输出分压端为电压反反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。馈，反馈取自非输出端为电流反馈。规规 律：律：本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中反馈存在于两级以上的放大器中例例5.6VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1级间反馈级间反馈本级反馈本级反

9、馈本级反馈本级反馈分析下面题目，判断反馈类型。分析下面题目，判断反馈类型。uiuuOu+uid=（u u + ）uiuuOifiid=（iiif）反馈组态判断二反馈组态判断二2.1 反馈放大电路的表达式反馈放大电路的表达式2.2 反馈放大电路的组态反馈放大电路的组态Aidxoxix+比较比较环节环节2.1 反馈放大电路的一般表达式反馈放大电路的一般表达式1. 表达式及其推导表达式及其推导基本放大电路基本放大电路fxF反馈电路反馈电路开环放大倍数开环放大倍数idoxxA = =反馈系数反馈系数ofxxF = =iofxxA = =闭环放大倍数闭环放大倍数净输入量净输入量 xid = xi xf2

10、. 公式的意义公式的意义AFAA=1f1 + AF 反馈深度。反馈深度。（1 1）当）当1+AF1+AF时，时， A Af f A A。即引入负反馈后放大倍数下降。即引入负反馈后放大倍数下降。当当1+AF 1+AF 1 1时，为深度负反馈，时，为深度负反馈， 此时此时A Af f1/F。 （2 2）当）当1+AF1+AF 1 1时，时，A Af f A A ，即闭环放大倍数增加，电路转，即闭环放大倍数增加，电路转为正反馈，使其性能不稳定。为正反馈，使其性能不稳定。（3 3）当）当1+AF =01+AF =0，A Af f趋近无穷大，反馈放大电路在没有输趋近无穷大，反馈放大电路在没有输入信号时，

11、也产生输出信号，这种现象称为自激振荡，简入信号时，也产生输出信号，这种现象称为自激振荡，简称自激。称自激。 2.2 反馈放大电路的组态反馈放大电路的组态1.1.电压串联负反馈电压串联负反馈 uo 经经 Rf 与与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。分压反馈到输入回路，故有反馈。反馈送至输入回路为串联反馈。计算电压量反馈送至输入回路为串联反馈。计算电压量 uid = ui uf RL = 0，无反馈，为电压反馈。，无反馈，为电压反馈。 u0ufuid （= ui uf ） u0电压负反馈具有恒压源输出特性，输出电阻小，带负载能力强。电压负反馈具有恒压源输出特性，输出电阻小，带负载能力强。 2.

12、2.电压并联负反馈电压并联负反馈 uo 经经 Rf 与与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。分压反馈到输入回路，故有反馈。反馈送至输入端口为并联反馈。计算电流量反馈送至输入端口为并联反馈。计算电流量 iid = ii if RL = 0，无反馈，为电压反馈。，无反馈，为电压反馈。电压负反馈具有恒压源输出特性，输出电阻小，带负载能力强。电压负反馈具有恒压源输出特性，输出电阻小，带负载能力强。 3.3.电流串联负反馈电流串联负反馈 R3 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈送至输入回路为串联反馈。计算电压量反馈送至输入回路为串联反馈。计算电压量

13、uid =ui uf RL = 0，反馈存在反馈，为电流反馈。，反馈存在反馈，为电流反馈。电流负反馈放大电路输出具有恒流特性，输出电阻很大。电流负反馈放大电路输出具有恒流特性，输出电阻很大。 i0ufuid（= ui uf ） i04.4.电流并联负反馈电流并联负反馈 输入回路和输出回路有公共电阻，故有反馈。输入回路和输出回路有公共电阻，故有反馈。反馈送至输入端口为并联反馈。计算电流量反馈送至输入端口为并联反馈。计算电流量iid =ii if RL = 0，反馈存在反馈，为电流反馈。，反馈存在反馈，为电流反馈。电流负反馈放大电路输出具有恒流特性，输出电阻很大。电流负反馈放大电路输出具有恒流特性

14、，输出电阻很大。 例例7 判断下图中各电路的反馈类型。判断下图中各电路的反馈类型。图（图（a）中，）中，R3、R8是反馈元件，是反馈元件，从输出端看，短路后反馈电压从输出端看，短路后反馈电压uf=0，反馈量不存在，故为电压反馈；在反馈量不存在，故为电压反馈；在输入端连接至输入回路，影响电压输入端连接至输入回路，影响电压量，故为串联反馈；利用瞬时极性量，故为串联反馈；利用瞬时极性法如图标注，法如图标注，ui， uA，uR3，uf，故净输入量故净输入量uid= uiuf增大，为正反增大，为正反馈。馈。 (b)图中图中R6为反馈元件，一端为反馈元件，一端接输出端口，短路后反馈量不接输出端口，短路后反

15、馈量不存在，故为电压反馈；另一端存在，故为电压反馈；另一端接输入端口，影响电流量，故接输入端口，影响电流量，故为并联反馈。瞬时极性法如图为并联反馈。瞬时极性法如图标注，为负反馈。标注，为负反馈。viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1T2T3例例8 8 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。 viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf + + - - - - + + + + + +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viVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2RfviVCCRD1vo+-

16、+-RS1RGRD2RS2Rf例例9 9 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。 + + + + + + + + - -电压并联正反馈电压并联正反馈 - - + +电压串联负反馈电压串联负反馈反馈类型及判别方法总结反馈类型及判别方法总结1.1.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交”作用作用 例例10 试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？还是交流反馈？+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C42.2.反馈极性：正反馈与负反馈反馈极性：正反

17、馈与负反馈判定方法判定方法“瞬时极性法瞬时极性法”例例11 试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。串联反馈：串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。并联反馈：并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1

18、C2C4uu+RofA+i1RVVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6VV+A+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu3. 取样方式取样方式电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（RL=0），即），即uo=0，若，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。然存在，则为电流反馈。电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比 例。例。判断方法判断方法输出短路法输出短路法电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流

19、成比 例。例。例例12 试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。是电流反馈。+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56Ru-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi 4. 比较方式比较方式串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输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。有：入回路的同一个电极。有

20、：id = ii -if 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输反馈信号与输入信号加在放大电路输 入回路的两个电极。有：入回路的两个电极。有：ud = ui -uf 对于三极管电路：对于三极管电路：T输入量反馈量输入量反馈量T 若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。或发射极，则为并联反馈。 若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在若反馈信号与输入信号

21、一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。发射极则为串联反馈。T输入量反馈量T输入量反馈量 对于运放电路：对于运放电路： 若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。端为并联反馈。 若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。在反相端则为串联反馈。反馈量+u+uA输入量反馈量u+输入量u+A输入量+A+u反馈量u+uA+u输入量反馈量例例13 试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。还是并联反馈。VV+A+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_

22、+ccuOui1RR23R4RVVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu例例5.14 试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。解解: 电压串联负反馈。电压串联负反馈。_+VRCCVuTV+R2R2i1TEEIsf1uRRA+o12VVVfARi+uu-f-R+u1+Ro1解解: 电压并联负反馈。电压并联负反馈。例例15 试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。+_V1fI12R12TiR2+uRTRRsR34RCCVVEEuoT3VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEuiuRf+Ao1R3.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的

23、稳定性3.2 减小非线性失真和抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰3.3 展宽放大电路的频带展宽放大电路的频带3.4 改变输入输出电阻改变输入输出电阻3.5 引入负反馈的原则引入负反馈的原则3.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性AFAA = =1f )1(dd2fAFAA = =AAAFAAd11dff = =Af 的相对变化量的相对变化量A 的相对变化量的相对变化量放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高AAAAAF dd 11 f f 负负反反馈馈，另一方面，在深度负反馈条件下：另一方面，在深度负反馈条件下：即闭环增益只取决于反馈电路。当反馈电路由稳定的线性元件组成时，即闭环增益只取决于

24、反馈电路。当反馈电路由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。闭环增益将有很高的稳定性。例例 16 A = 103 ，负反馈使，负反馈使放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高 100 倍，求倍，求 F、Af 、A 变化变化 10% 时的时的 A f ，以及，以及 dAf /Af 。解：解： 1) ) 1 + AF = 100，则则 F = (100 1) / A = 0.0992) )AFAA = =1f = 103 / 100 = 103) )%1 . 0)1 . 01001d11df f = = = =（AAAFAA此时的此时的 A f =%)1 . 01(10d1)f f (f =

25、 =AAA负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。3.2 减小非线性失真和抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰1、减少非线性失真、减少非线性失真uf2、加入、加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大大小小uiA接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真减小非线性失真减小非线性失真3.3 展宽放大电路的频带展宽放大电路的频带上限频率扩展上限频率扩展1+AF倍倍下限频率降低下限频率降低1+AF倍倍)1 (HH AFff=AFff=1LL fA(f)OAm0707AmfLfHBWAf(f)Amf0707AmffLff

26、HfBWf3.4 改变放大电路的输入和输出电阻改变放大电路的输入和输出电阻1、对输入电阻的影响、对输入电阻的影响1） 串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大Rif )1(i ifRAFR = =深度负反馈：深度负反馈： ifR2）并联负反馈使输入电阻减小）并联负反馈使输入电阻减小RifAFRR = =1i if深度负反馈：深度负反馈：0ifRii A FuiuidufRiAFuidifiidii A FuiRiAFiid2、对输出电阻的影响、对输出电阻的影响1） 电压负反馈电压负反馈 F 与与 A 并联，使输出电阻减小。并联，使输出电阻减小。AFRoRofFARR = =1o ofA

27、 为负载开路时的源电压放大倍数。为负载开路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：0ofR2） 电流负反馈电流负反馈 F 与与 A 串联，使输出电阻增大串联，使输出电阻增大AFRoRof )1(o ofRFAR = =A 为负载短路时的源电压放大倍数。为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈： ofR3.5 放大电路引入负反馈的一般原则放大电路引入负反馈的一般原则1、欲稳定某个量，则引该量的负反馈、欲稳定某个量，则引该量的负反馈稳定直流，稳定直流，引直流反馈；引直流反馈；稳定交流，稳定交流，引交流反馈；引交流反馈；稳定输出电压，稳定输出电压，引电压反馈；引电压反馈； 稳定输出电流，稳定输出电流， 引电流反馈。引电流反馈。2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，欲提高输入电阻，采用串联反馈；采用串联反馈；欲降低输入电阻，欲降低输入电阻，