电子技术基础档模电第六章

1、第六章放大电路中的反馈教学内容§6.1§6.2反馈的基本概念负反馈的四种组态§6.3§6.4§6.5负反馈对放大电路性能的影响负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的自激振荡§ 6.1 反馈的基本概念反馈在电子电路系统中得到了极其广泛的应用，通过引入反馈，可以放大电路的许多性能。§6.1.1反馈概念的建立在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈：就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大电路无反 馈也

2、称开环，放大电路有反馈也称闭环。§6.1.1反馈概念的建立+放大电路A&X& oX& iX& i¢X&f反馈F&X&A& =o&X i¢ 输出量A&X& iX& i¢输入量开环放大倍数X& o净输入量X&F&反馈量反馈系数fX&X&X& oA&fF& =闭环放大倍数=&AffX&io§6.1.2一.分类：1.正反馈和负反馈反馈的分类负反馈：引回的信号削实弱际了被输放入大信

3、信号号。输出幅度下叠降加，放大倍数下降，性能正反输馈入：引回的信号增强了放输大入器信号。输出输出幅度增加，反放馈大倍数提高，性能 信号振荡电路。反馈取+加强输入信号正反馈取 削弱输入信号负反馈变坏闭环开环§6.1.2反馈的分类2.直流反馈和交流反馈交流反馈：反馈只对交流信号起作用。影响放大电路的动态性能。直流反馈：反馈只对直流起作用。稳定静态工作点。交、直流反馈采用电容观察法。若在反馈中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使 其只对直流起作用。若不电容，就是交直流反馈。§6.1.2反馈的分类3.电压反馈和电流反馈电压

4、反馈：反馈信号取自输出电压。 稳定输出电压。电流反馈：反馈信号取自输出电流。 稳定输出电流。4.串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈量与输入量以电压方式叠加。并联反馈：反馈量与输入量以电流方式叠加。§6.1.2反馈的分类二、反馈的：1.正反馈与负反馈 瞬时极性法假定输入信号Vi(Ii )处于某一个瞬时极性（+，分别代表该点瞬时极性的变化为升高和降低），然后逐渐推出电路其它有瞬时信号的变化情况，的瞬时极性，使原输入反馈信号Vf (If )最后信号Vi (Ii )负反馈。作用增强还是消弱，为正反馈，为正反馈与负反馈瞬时极性法正反馈与负反馈瞬时极性法正反馈与负反馈瞬时极性法反馈信号和输入信号加

5、于输入回路同一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反 馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运 算放大器来说是同相输入端和反相输入端。以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。反馈的2. 电压反馈与电流反馈输出端短路（Uo=0)若反馈量随之为0，则是电压反馈。（Uo=0,则Xf=0)，则是电流反馈. （Uo=0,则Xf0)若反馈量依然电压反馈采样形式：RFuoR1+uI-A+R+L uO-R¢反馈的电流反馈采样形式：RFR1R+uI-iLAiEo+uOio-RR2

6、LR3反馈的3. 串联反馈与并联反馈看输入端若反馈信号与输入信号加到三极管的同一个极， 即为并联反馈。（Ii=Ii - If )若反馈信号与输入信号加到三极管上不是同一个极，即为串联反馈。（Ui=Ui Uf)RFR1ifiFAi+iiIu+uO-I+ i-bR¢ib=i-if-并联反馈形式：反馈的串联反馈形式：u+R+AuI+uu-RbeFuu-OuffiR1ube=ui - uf负反馈的分类小结稳定静态工作点直流反馈电流并联负反馈负反馈电流串联负反馈交流反馈电压并联负反馈电压串联负反馈反馈举例例1：反馈类型：R1引入：负反馈电流反馈并联反馈交直流反馈反馈举例Rf 引入：负反馈电压反

7、馈串联反馈交流反馈反馈举例例2：R3使第引入：电压并联负反馈R5、R6引入： 负反馈电压反馈串联反馈 交直流反馈§6.2.1负反馈的四种组态一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈U& i¢ = U& i - U& f净输入：R1U&U&U&oR + RRf1fF&反馈系数：=1uuU&R + Roo1f= U& oA&电压放大倍数:uuU& ¢i§6.2.1负反馈的四种组态二、电压并联负反馈I&i¢ = I&i - I& f净输入：1U

8、&-I&U&oR1ffF&反馈系数：=»= -iuU&Roof= U& oA&转移电阻:uiI&¢i§6.2.1负反馈的四种组态三、电流串联负反馈U& i¢ = U& i - U& f净输入：= U&I&o RffF&= R反馈系数：uiI&I&fooI&oA&转移电导:=iuU& ¢i§6.2.1负反馈的四种组态四、电流并联负反馈I&i¢ = I&i - I

9、& f净输入：R3I&-I&I&oR+ RRff3F&反馈系数：=»= -3iiI&R+ Rf3ooI&oA&电流放大倍数:=iiI&¢i负反馈放大电路的四种基本组态小结P231X& i 、X&表61和 X& o 可以是电压，也可以是电流。f（1）当它们都是电压时，A&、A&、 F& 是无量纲，A&fA&和f 是电压放大倍数。（2）当它们都是电流时，A&、A&、F&无量纲， A&f和 A&是电流放大倍

10、数。f（3）当它们既有电压也有电流时，A&、A&、F&有fA&量纲，A& 和f 也有专门的放大倍数称谓。§6.2.2反馈的一般表达式开环放大倍数一、净输入信号fX& oX& i¢A& =+放大电路A&X& oX& iX& i¢X&f反馈F&反馈环：由基本放大反馈系数电路和反馈组成X&的闭合环路。fF& =X& o§6.2.2反馈的一般表达式二、负反馈放大电路增益的一般表达式X& oX& oX& i

11、¢ + X&X& oX& i¢X& oA&1 + F&A&A&=X& ofX& ¢ + F&X&X&&1 + Ffioi& ¢Xi闭环放大倍数A& F&回路增益1+ A& F&反馈深度二、负反馈放大电路增益的一般表达式1 + A& F&A& fA&> 1<负反馈1 + A& F&A& fA&< 1>正反馈没有输入也有输

12、1 + A& F&A& f= 0® ¥出，自激A&1 + A& F&A&A& F&1F&深度负反馈A&1 + A& F&=»=>> 1f深度负反馈放大电路的 A& f 几乎与放大的放大倍数 A& 无关，主要决定于反馈F& 。的反馈系数因此引入深度负反馈时，放大倍数比较稳定。§6.3负反馈对放大电路性能的影响一、提高放大倍数的稳定性二、减小非线性失真*三、展宽频带四、改变输入电阻和输出电阻§6.3.1提高放大

13、倍数的稳定性A&1 + A& F&A& f=负反馈使放大倍数下降。 (1 + AF )dA - AFdA =dA= (1 + AF )dA - Ad (1 + AF )=dA(1 + AF )2f(1 + AF )2(1 + AF )2Þ dAf1· dA1· dA=(1 + AF )21 + AFAfAfA引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。例子例6.3.1：在电压串联负反馈放大电路中，&A = 10 ，R = 2 kW51RF = 18 kW 估算反馈系数F& 和反馈深度(1 + A& F& ) 估

14、算放大电路的闭环电压放大倍数A&f如果开环差模电压放大倍数 A的相对变化量为±10%，此时闭环电压放大倍数 Af 的相对变化量等于多少？例子F& = U& fR12解： 反馈系数= 0.1=U& oR1 + RF2 + 181 + A& F& = 1 + 105 ´ 0.1 » 104反馈深度 闭环放大倍数.105.AfA=1 + A& F&»104= 10 Af 的相对变化量´ dA = ±10% = ± 0.001%dAf1=1041 + AFAfA结论：当

15、开环差模电压放大倍数变化 ±10%时，电压放大倍数的相对变化量只有 ±一万倍。0.001%，而稳定性提高了§6.3.2减小非线性失真和抑制反馈环内噪声噪声产生的原因§6.3.2减小非线性失真和抑制反馈环内噪声如果输入波形本身就是失真的（有干扰），这时即使引入负反馈，也无济于事。§6.3.4改变输入输出电阻一、负反馈对输入电阻的影响1.串联负反馈使电路的输入电阻增大= U& i¢无反馈时：RiI&i引入串联负反馈：U& i¢ + U& f= U&i= (1 + A& F&

16、 )R=RifI&I&i= A& F&U& i¢U& fii例如:射极输出器 一、负反馈对输入电阻的影响2.并联负反馈使电路的输入电阻减小= U&i无反馈时RiI&¢iI&i¢ = I&i - I& fI&i= I&i¢ + I& f引入并联负反馈I& f= A& F&I&i¢U& i= U&iRi1 + A& F&=RI&¢ + I&ifI&a

17、mp;ifi§6.3.4改变输入输出电阻二、负反馈对输出电阻的影响：1.电压负反馈使电路的输出电阻减小Duo的变化，稳定理解：电压负反馈目的是输出电压。roso放大电路空载时可等效右图框中为电压源RLuoe输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。例如:射极输出器 二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈使电路的输出电阻减小令：Xi=0, RL开路输出端外加Uo= A& X& i¢ = - A& F&UoX& o- (- A& F& U o )= U& o(1 +AF )U oI&=oRoRo= U&am

18、p; oU& o11 + A& F&=RRoof(1 + A& F& )I&U&o oRo二、负反馈对输出电阻的影响2.电流负反馈使电路的输出电阻增大Dio的变化，稳定理解：电流负反馈目的是输出电流。io放大电路空载时可等效为右图框中电流源RL输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。isoro二、负反馈对输出电阻的影响电流负反馈使电路的输出电阻增大2.令：Xi=0, RL开路输出端外加Uo产生一电流IoX& i¢ = - X&= - F&I&of= A& X& i¢ =

19、- A& F&I&oX& oU& oU& o+ (- A& F&I&I&= (1 + A& F& )R=R)ooofI&oRoo结论1.反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小。2.反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。3.串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电流负反馈只增大反馈环路内的输出电阻。4.负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有

20、关。§6.4负反馈放大电路的分析计算分析负反馈放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻有两种方法：1. 深度负反馈条件下，近似估算法；2. 小信号模型分析法（微变等效电路）如： 分压式静态工作点稳定电路、射极输出器。1F&§6.4.1利用A&估算闭环电压放大倍数»fA& f是广义的放大倍数，只有反馈组态为电压串联时，它才代表电压放大倍数。1 + A& F&>>11A&»uufF&uuR1U&U&oR + RRf&1f=Fuu=1U& oU& oR

21、1 + RfR1 + RfRf1A&»= 1 +uufF&RRuu11§6.4.2 利用 X&» X& i估算闭环电压放大倍数f1F&A&»深负反馈条件下：fX&X&X& oX& iX& oX& ofA&F& =»=X&fX&foi可知：X&» X& i即：» 0ffU& f» U&iU& i¢ = U& i - U&

22、87; 0串联负反馈：fI& f» I&i并联负反馈：I&i¢ = I&i - I& f» 0例子例6.4.1 估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。解:（a）图为：电压并联负反馈电路虚短：U-=U+=0虚断：I-=I+0= U&i- U& -U& iI&=iRR11= U& - U& o= - U& oQ I&» I&I&ffiRRff U& i= - U& oU& o= - Rf= - Rf= - 2.2 =

23、-0.11 A&R1RfuufU&R20R1i1例子(b)图为电压串联负反馈电路R3U&U&=ofR + R23QU& i» U&fR3U& oR2 + R3R2U&U&=1 +=ioR + RU&RR233i3R2= 1 + 3 = 2.5A&= 1 +uufR23例子( c)图为电流并联负反馈电路= U&i- U& -= U&iI&iRR11U& oR3R3I&= -I= -×foR + RR + RR3f3fL U& i

24、83; U& oR3= -Q I&» I&R3 + RfRLR1fi= U& o+ RfRL ( R3) = - 2 ´ (5.1 + 10) = -5.9A&= -uufU&1 ´ 5.1R Ri13例子( d)图为电流串联负反馈电路U& oU&=· RfFRLQU& i » U&f U& oU& oRL» U&· R=FiRU&RLFiRL= 5.1 = 0.34A&=uufR15F输入、输出电阻的计算

25、深度串联负反馈： Rif （很大）深度并联负反馈： Rif0深度电压负反馈： Rof0（很小）（很小）深度电流负反馈： Rof （很大）反馈环内的电阻若有电阻不包括在反馈环路内，则需另考虑。如深度串联负反馈时有Rb，则总的输入电阻：Rif=Rif/RbRb 如深度电流负反馈时有Rc，则总的输出电阻：Rof=Rof/RcRc6.5负反馈放大电路的自激振荡对于多级放大电路，如果引入过深的负反馈，可能引起自激振荡。6.5.1产生自激振荡一、自激振荡的幅度条件和相位条件A&A&=放大电路的闭环放大倍数为：f1 + A& F&1 + A& F&> 1

26、在中频段在高、低频段，放大倍数 A& 和反馈系数F&的模和相角A&f。当 1 + A& F& =时01 + A& F&= ¥说明，< 1都随频率变化，使此时放大电路没有输入信号，但仍有一定的输出信号，因此产生了自激振荡。6.5.1产生自激振荡负反馈放大电路产生自激振荡的条件是：1 + A& F& = 0A& F& = -1即：A& F&= 1幅度条件相位条件arg A& F& = ±(2n + 1)p(n = 0，1，2，L)例：由单管阻容耦合共射放大电路的频率响应A& uAum 0.707AumBWOfHfHffLfLfO-90o-180o-270o6.5.1产生自激振荡结论，单级放大电路产生自激振荡；两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽然满足相位条件，但不满足幅度条件，所以也产生自激振荡；但三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于某个频率的信号，既满足相位条件，也满足幅度条件，可以产生自激振荡。二、自激振荡的方法利用负反馈放大电路回路增益 A& F& 的否同时满足自激振荡的幅度和相位条件。，分析是6.5.1产生自激振荡例：某负反馈放大电路的 A&a