第06章负反馈放大电路

1、模拟电子技术基础模拟电子技术基础电子教案电子教案 V1.0 第第6章章第第6章章 负反馈放大电路负反馈放大电路6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算6.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响36.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类6.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 6.1.2 反馈放大电路的基本表达式反馈放大电路的基本表达式 6.1.3 反馈的分类及判别反馈的分类及判别 4 所谓反馈，是指将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部，所谓反

2、馈，是指将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（称为反馈网络）送回到输入回路的过程。通过某种电路（称为反馈网络）送回到输入回路的过程。 引入反馈后，电路成为一个闭引入反馈后，电路成为一个闭合环路，称为闭环放大电路；无合环路，称为闭环放大电路；无反馈通路的放大电路也称为开环反馈通路的放大电路也称为开环放大电路。放大电路。 oX + - 反馈网络反馈网络 正向传输正向传输 iX 反向传输反向传输 idX fX 基本放大电路基本放大电路 A F 图图6.1.1 反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成 6.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念

3、及分类5fiidXXX idoXXA ofXXF iofXXA FAAXFAXXXXXXXA 1ooofidoiof称为反馈深度，其值越大，反馈深度亦越深。称为反馈深度，其值越大，反馈深度亦越深。 oX + - 反馈网络反馈网络 正向传输正向传输 iX 反向传输反向传输 idX fX 基本放大电路基本放大电路 A F 图图6.1.1 反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成 6.1.2 反馈放大电路的基本表达式反馈放大电路的基本表达式6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类开环增益开环增益 反馈系数反馈系数 求和环节求和环节 求解求解闭环增益闭环增益 |FA 1|下面简单讨论不同反馈深度情

4、况下对放大电路的影响下面简单讨论不同反馈深度情况下对放大电路的影响6即引入反馈后，增益下降了，这种反馈为即引入反馈后，增益下降了，这种反馈为负反馈负反馈。|,|AAFA |11|f (1)当当(2)当当11| |FAFA1f 说明在说明在深度负反馈深度负反馈条件下，闭环增益只取决条件下，闭环增益只取决于反馈系数，几乎与基本放大电路无关。于反馈系数，几乎与基本放大电路无关。 |,|f|01|AFA(4)当当引入的反馈为引入的反馈为正反馈正反馈。 此时意味着放大电路在没有输入信号的情况下也会有信号输出，此时意味着放大电路在没有输入信号的情况下也会有信号输出，这种情况称为放大电路的这种情况称为放大电

5、路的自激自激。 (3)当当|,|AAFA |11|f 简单讨论不同反馈深度情况下对放大电路的影响：简单讨论不同反馈深度情况下对放大电路的影响： 00oiiof XXXXA，但，但 6.1.2 反馈放大电路的基本表达式反馈放大电路的基本表达式6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类7 6.1.3 反馈的分类及判别反馈的分类及判别6.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类1正反馈与负反馈正反馈与负反馈 2交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈 3四种负反馈组态四种负反馈组态 电压串联、电压并联、电流串联、电流并联电压串联、电压并联、电流串联、电流并联 8 1. 正反馈与负反馈正反馈与负

6、反馈 6.1.3 反馈的分类及判别反馈的分类及判别 采用采用瞬时极性法瞬时极性法来判断反馈放大电路的来判断反馈放大电路的反馈极性反馈极性。 具体判断方法是：具体判断方法是： 先假设输入信号在某一时刻的瞬时极性为正，然后在电路中，先假设输入信号在某一时刻的瞬时极性为正，然后在电路中，从输入端开始，沿着信号流向（基本放大电路中信号正向传输，反从输入端开始，沿着信号流向（基本放大电路中信号正向传输，反馈通路中信号反向传输），根据放大电路输入输出的相位关系，逐馈通路中信号反向传输），根据放大电路输入输出的相位关系，逐级标出该时刻有关节点电压的瞬时极性，级标出该时刻有关节点电压的瞬时极性， 最后判断信号

7、反馈到输入端是最后判断信号反馈到输入端是削弱削弱还是还是增强增强了净输入信号，如了净输入信号，如果是削弱，则为负反馈，反之则为正反馈。果是削弱，则为负反馈，反之则为正反馈。 这里要再次强调的是，所谓瞬时极性是指某一时刻，电路中有这里要再次强调的是，所谓瞬时极性是指某一时刻，电路中有关节点电压（对参考关节点电压（对参考“地地”）变化的斜率）变化的斜率。 需要特别注意，瞬时极性不是电压的正负极性，而是电压变化需要特别注意，瞬时极性不是电压的正负极性，而是电压变化的趋势。当电压向增加的方向变化时为正斜率，即瞬时极性为的趋势。当电压向增加的方向变化时为正斜率，即瞬时极性为“正正”，用，用“（+）”号表

8、示；当电压向减小的方向变化时为负斜号表示；当电压向减小的方向变化时为负斜率，即瞬时极性为率，即瞬时极性为“负负”，用，用“（-）”号表示。号表示。 9 iid vi vo - + Rf R1 vid + - (+) (+) (-) (a) A ii if vi vo - + RL vid + - (+) (-) (-) (b) A (c) Rc1 Rc2 () (+) (+) vI Rb1 T1 T2 (+) (+) T3 +12V vO 12V Rb2 Rc3 Rf I0 vID Re3 + - 图图6.1.2 例例6.1.1的电路的电路试判断图试判断图6.1.2所示各电路中的反馈极性。所示

9、各电路中的反馈极性。例例6.1.110在判断反馈极性时，要注意以下几点：在判断反馈极性时，要注意以下几点：（1）正确划分出基本放大电路和反馈网络；）正确划分出基本放大电路和反馈网络；（2）运用瞬时极性法时，一定要沿着信号传输方向依次标注极性，）运用瞬时极性法时，一定要沿着信号传输方向依次标注极性，即在基本放大电路中从输入到输出，在反馈网络中从输出到输入；即在基本放大电路中从输入到输出，在反馈网络中从输出到输入；（3）一定熟知各种基本放大电路（如共射、共基、共集、共源、）一定熟知各种基本放大电路（如共射、共基、共集、共源、共漏电路，差分放大电路及运算放大器等）的输出信号与输入信号共漏电路，差分放

10、大电路及运算放大器等）的输出信号与输入信号间的相位关系；间的相位关系；（4）正确确定净输入量的位置。净输入量可以是电压，也可以是）正确确定净输入量的位置。净输入量可以是电压，也可以是电流。对于单管电流。对于单管BJT，电压净输入量在基，电压净输入量在基-射极之间；对于差分放大射极之间；对于差分放大电路和运算放大器，电压净输入量在两个输入端之间。电路和运算放大器，电压净输入量在两个输入端之间。 11 根据反馈到输入端的信号是交流还是直流或同时存在，还可以根据反馈到输入端的信号是交流还是直流或同时存在，还可以将放大电路中的反馈分为交流反馈、直流反馈和交直流反馈。将放大电路中的反馈分为交流反馈、直流

11、反馈和交直流反馈。 直流反馈影响电路的直流性能，如静态工作点，交流反馈影响直流反馈影响电路的直流性能，如静态工作点，交流反馈影响电路的交流性能。电路的交流性能。 2. 交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈 6.1.3 反馈的分类及判别反馈的分类及判别 判断方法判断方法12 vI vO - + C2 R1 R2 A (a) Rb1 vi + C2 Rb2 Re Rc C1 vo + RL T iC VCC vE (+) vID (+) (b) + Rb1 vi + C2 Rb2 Re Rc C1 vo + RL T iC VCC vE (+) vID (+) Ce (c) + 图图6.1.3所示

12、各电路中引入的是交流反馈还是直流反馈？所示各电路中引入的是交流反馈还是直流反馈？其反馈极性如何？设对于交流信号而言，电路中的耦合其反馈极性如何？设对于交流信号而言，电路中的耦合电容的容量足够大。电容的容量足够大。 例例6.1.2图图6.1.3 例例6.1.2的电路的电路13 3. 四种负反馈组态四种负反馈组态 6.1.3 反馈的分类及判别反馈的分类及判别电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。 oX + - 反馈网络反馈网络 正向传输正向传输 iX 反向传输反向传输 idX fX 基本放大电路基本放大电路 A F 图图6.1.1 反馈放大电路的组成反馈放

13、大电路的组成 输出回路中信号的输出回路中信号的取出方式取出方式 输入回路中的信号输入回路中的信号的接入方式的接入方式 反馈信号可以取自反馈信号可以取自电压电压，也可以取自，也可以取自电流电流。 反馈信号的接入方反馈信号的接入方式可以是式可以是串联串联，也，也可以是可以是并联并联。 14 电压反馈和电流反馈的判别方法电压反馈和电流反馈的判别方法:电压反馈的特点是反馈信号直接与输出电压成正比；电压反馈的特点是反馈信号直接与输出电压成正比；电流反馈则是反馈信号直接与输出电流成正比。电流反馈则是反馈信号直接与输出电流成正比。 通常采用通常采用负载短路法负载短路法来判别，也就是将负载短路，若反馈量来判别

14、，也就是将负载短路，若反馈量为零，则为电压反馈，否则为电流反馈。为零，则为电压反馈，否则为电流反馈。 负载短路法只是一种分析方法，不是实测方法，不能用于电负载短路法只是一种分析方法，不是实测方法，不能用于电路实际测量中，路实际测量中， 15 fX iX fX iX A (d) (f) iX (e) fX 图图6.1.4 基本放大电路输入级为不同形式时的串、并联结构样例基本放大电路输入级为不同形式时的串、并联结构样例如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的不同输入端，则为串联反馈。如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的不同输入端，则为串联反馈。 fX iX fX iX fX iX A (a)

15、(c) (b) 如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的同一输入端，则为并联反馈；如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的同一输入端，则为并联反馈； 通过反馈信号和输入信号在基本放大电路输入端的连接方式来判别。通过反馈信号和输入信号在基本放大电路输入端的连接方式来判别。 串联反馈和并联反馈的判别方法串联反馈和并联反馈的判别方法:16 vi - + A (+) vi vid (+) vf R1 Rf RL (+) vo (b) (+) vi ii if R1 iid RL Rf vo (a) vid vi io RL vo Rf vf (c) (d) iid R1 (+) if RL R2 Rf

16、 io (-) + - A (+) (+) (+) (+) + - - + A - + A ii (+) (-) vo + - (-) + - vid + - vid + - + - (-) (-) 试判断图试判断图6.1.5所示各电路中反馈的组态和极性。所示各电路中反馈的组态和极性。 图图6.1.5 例例6.1.3的电路的电路例例6.1.317 vo - + R4 R5 R3 vi R1 R2 A2 A1 - + (+) (+) (+) (+) (-) (-) (+) vid + - vid + - iid if ii 电路如图电路如图6.1.6所示，试判断电路中有几条反馈通路，所示，试判断

17、电路中有几条反馈通路，各是什么组态和极性。各是什么组态和极性。图图6.1.6 例例6.1.4的电路的电路例例6.1.418 (a) Rc1 Rc2 () (+) (+) vI Rb1 T1 T2 (+) T3 VCC vO VEE Rf3 Re3 Rf2 I0 Rc3 T3 vo Rf3 Re3 Rf2 Rc3 + - (b) Rb2 () Rf1 iI if iID iF Rf1 试判断图试判断图6.1.7a所示电路中的级间反馈组态和极性。所示电路中的级间反馈组态和极性。 图图6.1.7 例例6.1.5的电路的电路（a）反馈放大电路）反馈放大电路 （b）交流通路）交流通路例例6.1.519

18、(a) Rc1 Rc2 () (+) vI Rf T1 T2 (+) T3 VCC vO VEE Re3 Rc3 vF T3 vo Re3 Rc3 vf + - (b) Re1 Re2 Ce Rf ic (+) (+) 试判断图试判断图6.1.8a所示电路中的级间反馈组态和极性。所示电路中的级间反馈组态和极性。 图图6.1.8 例例6.1.6的电路的电路（a）反馈放大电路）反馈放大电路 （b）交流通路）交流通路例例6.1.6206.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算6.2.1 深度负反馈条件下深度负反馈条件下 放大电路闭环增益的近似计算放大电路闭环增益的近似计算6.2.2 闭

19、环输入和输出电阻估算闭环输入和输出电阻估算*21 6.2.1 深度负反馈条件下放大电路闭环增益的近似计算深度负反馈条件下放大电路闭环增益的近似计算6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算FAAA 1fFA1f ifXX 0fiid XXXfiVV fiII （串联负反馈（串联负反馈 ） （并联负反馈（并联负反馈 ） 反馈放大电路增益反馈放大电路增益的一般表达式的一般表达式 又因为又因为11| |FA深度负反馈深度负反馈idoXXA ofXXF 所以所以 近似计算的规则：近似计算的规则：虚短虚短和和虚断虚断 在深度负反馈条件下，反馈量近似等于输入量，净输入量约为零在深度负反馈条件

20、下，反馈量近似等于输入量，净输入量约为零。这就是虚短和虚断概念的理论根据。这就是虚短和虚断概念的理论根据。 由于实际的基本放大电路的输入电由于实际的基本放大电路的输入电阻都是一个确定的值，所以虚短和阻都是一个确定的值，所以虚短和虚断总是同时成立的。虚断总是同时成立的。 22 求解步骤归纳如下：求解步骤归纳如下： （1）首先判断放大电路的反馈组态和极性。注意正反馈时，虚短和虚断首先判断放大电路的反馈组态和极性。注意正反馈时，虚短和虚断是不成立的；是不成立的；（2）标出输入量、输出量和反馈量。不同的组态，这些量的表现形式是标出输入量、输出量和反馈量。不同的组态，这些量的表现形式是不同的，闭环增益的

21、形式也不同。它们的关系如表不同的，闭环增益的形式也不同。它们的关系如表6.2.1所示；所示；（4）如果需要求闭环电压增益，则可根据输入回路和输出回路电压电流如果需要求闭环电压增益，则可根据输入回路和输出回路电压电流关系，求出闭环电压增益关系，求出闭环电压增益vsfvf AA或或 6.2.1 深度负反馈条件下放大电路闭环增益的近似计算深度负反馈条件下放大电路闭环增益的近似计算6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算（3）求出反馈系数，便可通过式求出反馈系数，便可通过式 得到闭环增益。组态不同时，得到闭环增益。组态不同时，闭环增益的量纲也不同，要特别注意闭环增益的下标；闭环增益的量

22、纲也不同，要特别注意闭环增益的下标；FA/1f （5）如果仅仅求闭环电压增益，则可利用如果仅仅求闭环电压增益，则可利用 直接求出直接求出 （不必先求（不必先求 ，再求，再求 ）。）。 fifi IIVV 或或vsfvf AA或或fAF23信号及信号及传递比传递比反馈组态反馈组态电压串联电压串联电流串联电流串联 电压并联电压并联电流并联电流并联 oX特点特点idfiXXX、idfiVVV、idfiIII、idfiVVV、idfiIII、输入以电压形输入以电压形式求和，输出式求和，输出取电压，闭环取电压，闭环电压增益电压增益输入以电流形输入以电流形式求和，输出式求和，输出取电压，闭环取电压，闭环互

23、阻增益互阻增益输入以电压形输入以电压形式求和，输出式求和，输出取电流，闭环取电流，闭环互导增益互导增益输入以电流形输入以电流形式求和，输出式求和，输出取电流，闭环取电流，闭环电流增益电流增益oIoVoVoI表表6.2.1 信号信号 、反馈系数、反馈系数 和闭环增益和闭环增益 在四种负反馈组态中的具体形式在四种负反馈组态中的具体形式XFfAofXXF ofvVVF ofgVIF ofrIVF ofiIIF iofXXA iovfVVA iorfIVA iogfVIA ioifIIA 24 电路如图电路如图6.1.5所示，设电路满足深度负反馈条件，所示，设电路满足深度负反馈条件，试求各电路的闭环增

24、益和闭环电压增益。试求各电路的闭环增益和闭环电压增益。 vi - + A (+) vi vid (+) vf R1 Rf RL (+) vo (b) (+) vi ii if R1 iid RL Rf vo (a) vid vi io RL vo Rf vf (c) (d) iid R1 (+) if RL R2 Rf io (-) + - A (+) (+) (+) (+) + - - + A - + A ii (+) (-) vo + - (-) + - vid + - vid + - + - (-) (-) 图图6.1.5 例例6.2.125 Rc - + A Rc (-) T1 T2

25、Rb (+) I0 Rb -VEE Rf +VCC RL (-) (+) vO iID iI iF vI (+) 电路如图电路如图6.2.1所示，设电路满足深度负反馈条件，所示，设电路满足深度负反馈条件，试求电路的闭环增益和闭环电压增益。试求电路的闭环增益和闭环电压增益。 图图6.2.1 例例6.2.2的电路的电路例例6.2.226 VCC T1 T2 T3 Rc3 Rc2 Rc1 C2 Rf1 Rf2 Rb2 C C1 Re1 Re2 Rb3 + + vo iO vi vF 多级放大电路如图多级放大电路如图6.2.2所示，电路的增益取决于级所示，电路的增益取决于级间反馈，设电路满足深度负反馈

26、条件，试求电路的闭环间反馈，设电路满足深度负反馈条件，试求电路的闭环增益和闭环电压增益。增益和闭环电压增益。图图6.2.2 例例6.2.3的电路的电路例例6.2.327 T1 T2 T3 RL2 RL1 Rb1 Re1 Re3 vi vo vf io RL3 + - + - Rf 多级放大电路的交流通路如图多级放大电路的交流通路如图6.2.3所示，电路的增所示，电路的增益取决于级间反馈，设电路满足深度负反馈条件，试求益取决于级间反馈，设电路满足深度负反馈条件，试求电路的闭环电压增益。电路的闭环电压增益。图图6.2.3 例例6.2.4的电路的电路例例6.2.428 R2 R1 R8 R5 - +

27、 A2 A1 - + + - R7 + - A3 R6 R3 R4 vi vo vf vo3 vp vn 电路如图电路如图6.2.4所示，试判断电路中级间反馈的组态所示，试判断电路中级间反馈的组态和极性，并求电路的闭环电压增益（设电路中的反馈满和极性，并求电路的闭环电压增益（设电路中的反馈满足深度负反馈条件）。足深度负反馈条件）。图图6.2.4 例例6.2.5的电路的电路例例6.2.529 *6.2.2 闭环输入和输出电阻估算闭环输入和输出电阻估算6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算 Vi + Vid + Vf + Ii Xo ri A F (a) Rif 反馈网络反馈网络

28、 基本放大电路基本放大电路 1. 闭环输入电阻闭环输入电阻 iiifIVR ifidifIVVR ioidIFXV iididIFAVV iid)1(IVFA i)1(rFA 串联串联负反馈负反馈（a）串联负反馈）串联负反馈图图6.2.5 求闭环输入电阻的等效框图求闭环输入电阻的等效框图串联负反馈增大输入电阻，串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻；并联负反馈减小输入电阻； 30 Xo ri A F (b) 反馈网络反馈网络 基本放大电路基本放大电路 Vi + Vid + If Iid Rif Ii （b）并联负反馈）并联负反馈图图6.2.5 求闭环输入电阻的等效框图求闭环输入电阻的等

29、效框图fidiifIIVR FXIVoidi FAIIVididi FArIVFA 111iidi *6.2.2 闭环输入和输出电阻估算闭环输入和输出电阻估算6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算1. 闭环输入电阻闭环输入电阻 iiifIVR 并联并联负反馈负反馈串联负反馈增大输入电阻，串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻；并联负反馈减小输入电阻； 31 Xid + Xf Xi Vt + Ao Xid ro + A F It (a) Rof 2. 闭环输出电阻闭环输出电阻 （a）电压负反馈）电压负反馈图图6.2.6 求闭环输出电阻的等效框图求闭环输出电阻的等效框图0

30、ttofi XIVRidoottXArIV FArIVR 1ottof电压电压负反馈负反馈 设反馈网络输入端电阻远大于基本放设反馈网络输入端电阻远大于基本放大电路的输出电阻，此时输出回路有大电路的输出电阻，此时输出回路有 *6.2.2 闭环输入和输出电阻估算闭环输入和输出电阻估算6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算)(fotXArI )(totVFArI 电压负反馈减小输出电阻；电压负反馈减小输出电阻；电流负反馈增大输出电阻。电流负反馈增大输出电阻。 又设放大电路输出电压远大于内又设放大电路输出电压远大于内阻消耗的电压，则阻消耗的电压，则 idottXArIV 32 Xid

31、 + Xf Xi Vt + F (b) A It Rof ro As Xid oidstt)(rXAIV ottof1rFAIVR )(电压负反馈减小输出电阻；电压负反馈减小输出电阻；电流负反馈增大输出电阻。电流负反馈增大输出电阻。 （b）电流负反馈）电流负反馈图图6.2.6 求闭环输出电阻的等效框图求闭环输出电阻的等效框图2. 闭环输出电阻闭环输出电阻 0ttofi XIVR电流电流负反馈负反馈 *6.2.2 闭环输入和输出电阻估算闭环输入和输出电阻估算6.2 负反馈放大电路的近似计算负反馈放大电路的近似计算 设反馈网络的输入电阻远小于基本放设反馈网络的输入电阻远小于基本放大电路的输出电阻，

32、则输出回路有大电路的输出电阻，则输出回路有 又设放大电路输出电流远大于内又设放大电路输出电流远大于内阻消耗的电流，则阻消耗的电流，则 idtotXAIrV )(ftXAI )(ttIFAI 33 需要指出的是，上述输入和输出电需要指出的是，上述输入和输出电阻是指反馈环内的电阻，而有些电路阻是指反馈环内的电阻，而有些电路的电阻可能不在环内，反馈对它不产的电阻可能不在环内，反馈对它不产生影响。应另作处理。生影响。应另作处理。 vi ii if R1 iid RL Rf vo + - A vid + - ifR Rif 图图 6.2.7 并并联联负负反反馈馈电电路路 iif1RFAR )(b2b1i

33、fif/RRRR FArR 1iifif1ifRRR 同样，求输出电阻时，某些电路存在同样，求输出电阻时，某些电路存在反馈环外电阻，也应另作处理。反馈环外电阻，也应另作处理。 例如例如: 图图6.1.3b中的中的Rb1和和Rb2再如图再如图6.2.7所示并联负反馈电路有所示并联负反馈电路有 *6.2.2 闭环输入和输出电阻估算闭环输入和输出电阻估算 Rb1 vi + C2 Rb2 Re Rc C1 vo + RL T iC VCC vE (+) vID (+) (b) + Rif 图图6.1.3 (b) 而整个电路的输入电阻为而整个电路的输入电阻为 :而整个电路的输入电阻为而整个电路的输入电阻

34、为 :346.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响6.3.1 提高闭环增益稳定性提高闭环增益稳定性6.3.2 对输入和输出电阻的影响对输入和输出电阻的影响6.3.3 展宽通频带展宽通频带 6.3.4 减小负反馈环内非线性失真减小负反馈环内非线性失真 35 6.3.1 提高闭环增益稳定性提高闭环增益稳定性6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响FAAA 1f放大电路的闭环增益和开环增益有如下关系：放大电路的闭环增益和开环增益有如下关系： 当只考虑幅值时有当只考虑幅值时有 AFAA 1f2f1dd)(AFAAA 对上式求导数得对上式求导数得 AAAFAAd1

35、1dff 有负反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了（有负反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了（1+AF）倍。反馈）倍。反馈越深，闭环增益的稳定性越好。不过有两点值得注意：越深，闭环增益的稳定性越好。不过有两点值得注意： （1）引反馈时，在输出端取样电压还是电流，其稳定的增益是不同的。）引反馈时，在输出端取样电压还是电流，其稳定的增益是不同的。 （2）信号源对反馈效果会产生一定的影响。）信号源对反馈效果会产生一定的影响。 再除以（再除以（1）式并整理得）式并整理得 （1）36 有负反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了（有负反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了（1+AF）倍。反馈）倍。反馈越深，闭

36、环增益的稳定性越好。不过有两点值得注意：越深，闭环增益的稳定性越好。不过有两点值得注意： （1）引反馈时，在输出端取样电压还是电流，其稳定的增益是不同的。）引反馈时，在输出端取样电压还是电流，其稳定的增益是不同的。 6.3.1 提高闭环增益稳定性提高闭环增益稳定性6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 (b) ii if Rs iid RL Rf vo (a) vid vi io RL vo Rf vf + - A + - - + A vi + - + - Rs vs + - + - vs + - + - ii 图图6.3.1 增益稳定过程及信号源对反馈效果的影响增益稳定

37、过程及信号源对反馈效果的影响37 有负反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了（有负反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了（1+AF）倍。反馈）倍。反馈越深，闭环增益的稳定性越好。不过有两点值得注意：越深，闭环增益的稳定性越好。不过有两点值得注意： （2）信号源对反馈效果会产生一定的影响。）信号源对反馈效果会产生一定的影响。 6.3.1 提高闭环增益稳定性提高闭环增益稳定性6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 (b) ii if Rs iid RL Rf vo + - A vi + - vs + - ii if Rs iid RL Rf vo (c) + - A is vi

38、+ - 图图6.3.1 增益稳定过程及信号源对反馈效果的影响增益稳定过程及信号源对反馈效果的影响38 (b) ii if Rs iid RL Rf vo (a) vid vi io RL vo Rf vf + - A + - - + A vi + - + - Rs vs + - + - vs + - ii if Rs iid RL Rf vo (c) + - A is + - ii vi + - 图图6.3.1 增益稳定过程及信号源对反馈效果的影响增益稳定过程及信号源对反馈效果的影响39 6.3.2 对输入和输出电阻的影响对输入和输出电阻的影响6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路

39、性能的影响1对输入电阻的影响对输入电阻的影响2对输出电阻的影响对输出电阻的影响对输入电阻的影响取决于所引入的负反馈是串联反馈还是并联反馈，而与取对输入电阻的影响取决于所引入的负反馈是串联反馈还是并联反馈，而与取电压反馈还是电流反馈无关。电压反馈还是电流反馈无关。负反馈对输出电阻的影响取决于反馈网络在放大电路输出回路的取样方式，负反馈对输出电阻的影响取决于反馈网络在放大电路输出回路的取样方式，与反馈网络在输入回路的连接方式无关。与反馈网络在输入回路的连接方式无关。 )1 (FA倍。倍。引串联反馈，闭环输入电阻比原放大电路输入电阻增大了约引串联反馈，闭环输入电阻比原放大电路输入电阻增大了约引入负反

40、馈对放大电路的影响可归纳如下引入负反馈对放大电路的影响可归纳如下: 引并联反馈，闭环输入电阻比原放大电路输入电阻减小了约引并联反馈，闭环输入电阻比原放大电路输入电阻减小了约)1 (FA倍。倍。引电压反馈，闭环输出电阻比原放大电路输出电阻减小了约引电压反馈，闭环输出电阻比原放大电路输出电阻减小了约 )1 (FA倍。倍。引电流反馈，闭环输出电阻比原放大电路输出电阻增大了约引电流反馈，闭环输出电阻比原放大电路输出电阻增大了约 )1 (FA倍。倍。40 20lg|A|/dB 20lg|A0| 20lg|Af| o fH fHf f 图图6.3.2 开环增益和闭环增益的幅频响应开环增益和闭环增益的幅频响

41、应0A考虑只有一个时间常数的直接耦合放大电路。设放大电路开环通带增益为考虑只有一个时间常数的直接耦合放大电路。设放大电路开环通带增益为则其开环高频响应为则其开环高频响应为 )/H0j(1ffAA 高频闭环增益为高频闭环增益为 FAAA 1fHffH000H00H0H0fj1(1j11j1j11j1ffAfFAfFAAffFAAffFAffAA )/()/()/(FAAA00f1 为通带内闭环增益为通带内闭环增益 H0Hf(1fFAf) 为闭环上限频率为闭环上限频率 HffH0fAfA 6.3.3 展宽通频带展宽通频带6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响41 (b) A

42、xi xo + - xid xf xi xo (a) xi xo A F xi xid xo xf t t t t t t 图图6.3.3 负反馈减小非线性失真负反馈减小非线性失真(a) 无反馈时的信号波形无反馈时的信号波形 (b) 有负反馈时的信号波形有负反馈时的信号波形 6.3.4 减小负反馈环内非线性失真减小负反馈环内非线性失真6.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响426.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题6.4.1 产生自激的原因和条件产生自激的原因和条件6.4.2 负反馈放大电路的稳定裕度负反馈放大电路的稳定裕度6.4.3 自激振荡的判断自激振

43、荡的判断6.4.4 自激振荡的消除自激振荡的消除431. 自激产生的原因自激产生的原因 基本放大电路基本放大电路 Xf - + A Xid Xi Xo 反馈网络反馈网络 F 图图6.4.1 附加相移使反馈信号完全反相附加相移使反馈信号完全反相产生自激的根本原因在于闭环环路上的附加相移产生自激的根本原因在于闭环环路上的附加相移 6.4.1 产生自激的原因和条件产生自激的原因和条件6.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题442. 自激振荡条件自激振荡条件1 FA fA|FA 1|当反馈深度当反馈深度 =0时，时， ，电路出现自激现象。，电路出现自激现象。又因为又因为 | )j ()

44、j (|FAFA)j ()j ( fa 1 | FA幅值条件幅值条件 相位条件相位条件 210 18012fa,)( nn 210 18012fa,)( nn 6.4.1 产生自激的原因和条件产生自激的原因和条件6.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题自激振荡条件自激振荡条件附加相移附加相移 180 1 fa | FA 180 1 fa| FA或或 负反馈放大电路稳定条件负反馈放大电路稳定条件45 20lg|AF|/dB o f/Hz a+f 90 180 0 f/Hz m Gm 180 0lg20 fam GFA | 180 0lg20 mfa | FA图图6.4.2 环路增

45、益中的增益裕度和相位裕度环路增益中的增益裕度和相位裕度或或 6.4.2 负反馈放大电路的稳定裕度负反馈放大电路的稳定裕度6.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题 180 1 fa | FA 180 1 fa| FA或或 负反馈放大电路稳定条件负反馈放大电路稳定条件 在工程上，设计负反馈放大电路在工程上，设计负反馈放大电路时需要留有一定的余量，被称为稳定时需要留有一定的余量，被称为稳定裕度。裕度。 46 100 20lg|A|/dB 20dB/十倍频 80 60 40 20 0 10 102 103 104 105 f/Hz 20lg 1 F1 40dB/十倍频 60dB/十倍频

46、 M N f/Hz a 0 90 180 270 20lg 1 F2 135 106 90 图图6.4.3 例例6.4.1稳定性分析图解稳定性分析图解 6.4.3 自激振荡的判断自激振荡的判断6.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题 180 0lg20 mfa | FA01lg20lg20 |FA|FA1lg20lg20 由由可得可得即即|Alg20|F1lg20就是基本放大电路的幅频响应。就是基本放大电路的幅频响应。 是反馈系数倒数的幅频响应，是反馈系数倒数的幅频响应，一般与频率无关（水平线）。一般与频率无关（水平线）。 0lg20 | FA两者的交点满足两者的交点满足观察交

47、点对应的相位即可判断负反馈电路是否稳定观察交点对应的相位即可判断负反馈电路是否稳定47已知某基本放大电路的频率响应波特图如图已知某基本放大电路的频率响应波特图如图6.4.3所示。所示。在放大电路中引入负反馈，问：在放大电路中引入负反馈，问：（1）反馈系数）反馈系数F1=310-5时，反馈放大电路是否稳定？时，反馈放大电路是否稳定？（2）反馈系数）反馈系数F2=10-4时，反馈放大电路是否稳定工作？时，反馈放大电路是否稳定工作？（3）反馈系数大于）反馈系数大于10-4时，情况又怎样？时，情况又怎样？对于同一基本放大电路，引对于同一基本放大电路，引入的负反馈系数越大，反馈入的负反馈系数越大，反馈深

48、度越深，越容易自激。深度越深，越容易自激。 例例6.4.1 100 20lg|A|/dB 20dB/十倍频 80 60 40 20 0 10 102 103 104 105 f/Hz 20lg 1 F1 40dB/十倍频 60dB/十倍频 M N f/Hz a 0 90 180 270 20lg 1 F2 135 106 90 图图6.4.3 例例6.4.1稳定性分析图解稳定性分析图解解：（解：（1） dB901lg201 FdB801lg202 F（2） 48 6.4.4 自激振荡的消除自激振荡的消除6.4 负反馈放大电路的自激问题负反馈放大电路的自激问题频率补偿方法的基本思路频率补偿方法的基本思路: 对于由电阻构成的反馈网络，反馈系数的最大值为对于由电阻构成的反馈网络，反馈系数的最大值为1。如果此时反馈放。如果此时反馈放大电路仍可以稳定工作，则原基本放大电路在其他反馈深度情况下，也大电路仍可以稳定工作，则原基本放大电路在其他反馈深度情况下，也都能稳定工作。都能稳定工作。 而而F=1（反馈最深）时，（反馈最深）时，2