反馈放大电路

1、3.1反馈的基本概念与分类3.2负反馈放大电路的方框图及增益表达式3.3负反馈放大电路性能的改善3.4负反馈放大电路的分析方法反馈放大电路反馈放大电路第三章第三章 反馈放大电路反馈放大电路一一. 从一个例子说起从一个例子说起稳定工作点电路稳定工作点电路输入量：输入量：Vi、VBE、iB反馈反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。定的方式送回到输入回路的过程。3.1 反馈的基本概念反馈的基本概念输出量：输出量：VO、VCE、iC正向传输正向传输信号从输入端到输出端的传输信号从输入端到输出端的传输TUBEICICUE

2、IB二二. 几个几个基本概念基本概念1. 正向传输与反向传输正向传输与反向传输vIvO+- -RL电路中只有正向传输，没有反电路中只有正向传输，没有反向传输，称为向传输，称为开环状态。开环状态。正向传输正向传输信号从输入端到信号从输入端到输出端的传输输出端的传输信号的正向传输信号的正向传输反向传输反向传输信号从输信号从输出端到输入端的传输出端到输入端的传输vIvO+- -RLR2R1反馈传输反馈传输(通路通路)（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输既有正向传输，又有反馈既有正向传输，又有反馈 称为称为闭环状态闭环状态。直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则若电路将直流量

3、反馈到输入回路，则称直流反馈。称直流反馈。2.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈直流反馈直流反馈电路中引入直流反馈的目的，一般是电路中引入直流反馈的目的，一般是为了稳定静态工作点为了稳定静态工作点Q。 解：根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同解：根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。时存在，来进行判别。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。流反馈。vIvO- -+C2C1R1R2交流反馈交流反馈交、直流反馈交、直流反馈例：基本放大器，无反馈，净输例：基本放大器，无反馈，净输入量入量Vbe=Vi，电

4、压放大倍数为：，电压放大倍数为：3.负反馈与正反馈负反馈与正反馈负反馈负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。放大倍数减小。引入反馈后，净输入量引入反馈后，净输入量Vbe =Vi- Vf ，电压放大倍数为：电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。放大倍数增加。beLurRA =- RLrbe +（1+ ）ReAu本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中反馈只

5、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vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路级间反馈通路级间反馈通路4.本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈基本放大电路基本放大电路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX 放大放大：doXXA迭加：迭加：fidXXX 1.方框图：方框图：A称为开环称为开环放大倍数放大倍数iX + 反馈反馈：ofXXF AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo / Xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号负反馈放大器负反馈放大器F称为反馈系数称

6、为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相三三. 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图3.2 负反馈放大器的四种类型负反馈放大器的四种类型负反馈类型有四种组态负反馈类型有四种组态: : 电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 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一一. . 电压串联负反馈电压串联负反馈因为反馈电压：因为反馈电压：从输入端看，有：从输入端看，有：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈vd = vi -vF故为串联负反馈。故为串联负反馈。用用“瞬时极性法瞬时极性法”判断反馈极

7、性：判断反馈极性： 假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。为负反馈；反之为正反馈。fRRRUU11of反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。二二. .电压并联负反馈电压并联负反馈 因为反馈电流：因为反馈电流：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该

8、电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负电压并联负反馈反馈id = ii -iF从输入端看有：从输入端看有：反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。ffRURUUIoof故为并联负反馈。故为并联负反馈。三三. .电流并联负反馈电流并联负反馈 因为反馈电流：因为反馈电流：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流并联负电流并联负反馈反馈又因为又因为在输入端有在输入端有:id = iI -iFRRRIIfof反馈量与输出电流成比例，反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。所以是电流反馈。故为并联负反馈。故为

9、并联负反馈。分立电路组成的电流并联负反馈分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL iO iF id iO 四四. .电流串联负反馈电流串联负反馈 因为反馈电压：因为反馈电压：Uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈vd = vi -vF又因为又因为在输入端有在输入端有反馈量与输出电流成比例，反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。所以是电流反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。

10、五.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 例题例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反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？馈还是交流反馈？2.2.反馈极性：正反馈与负反馈反馈极性：正反馈与负反馈判定方法判定方法“瞬时极性法瞬时极性法”例题例题2: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。vIvO- -+RLR2R1对于串联反馈：对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为

11、正反馈。相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：对于并联反馈：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。瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。3. 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

12、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成比 例。例。例题例题3:试判断下列电路中引入的反馈是电试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。压反馈还是电流反馈。 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串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的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：两个电极。有： 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压相加减的关系。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输

13、入回路的同一个电极。有：的同一个电极。有： vd = vi -vFid = iI -iF 对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。 对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极对于三极管来说，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；一个加在基极一个加管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。在发射极则为串联反馈。例题

14、例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。联反馈还是并联反馈。例题例题5: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。（a）：）：解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。（b）：）：动画演示动画演示（1）串联反馈）串联反馈 5. 信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响vd = vI -vF 所以所以vI应为恒压源，即信号源内阻应为恒压源，即信号源内阻RS越小越小越好越好。 要想反馈效果要想反馈效果明显，就要求明显，就要求vF变化能有效引起变化能有效引起vd的变化的变化。（2）并联反馈）并联反馈i

15、d = iI -iF 所以所以iI应为恒应为恒流流源，源，即信号源内阻即信号源内阻RS越越大越好大越好。 要想反馈效果明要想反馈效果明显，就要求显，就要求iF变化能变化能有效引起有效引起id的变化。的变化。end3.3 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 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻 在放大器中引在放大器中引入负反馈入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数 使放大器的性能得以改善：使放大器的性能得以改善：一一. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性闭环时闭环时FAAA 1F则则

16、2F)1(1AFdAdA 只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA 1FAdAAFAdA 11FF即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍倍另一方面另一方面:在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下FA1F 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。4. 4. 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 (1) (1) 串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈使输入电阻增加 无无反馈时：反馈时： 有有反馈时：反馈时：.i.ii=IVR.i.d=

17、IV.i.iif=IVR.i.fd=IVV .i.od=IFVV .i.dd=IAFVV .i.d)1 (=IAFVAF)(1i R(2)(2)并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小 无无反馈时：反馈时： 有有反馈时：反馈时：.i.ii=IVR.d.i=IV.i.iif=IVR.fd.i=IIV.od.i=FVIV.dd.i=AFIIV.d.i)1 (=AFIV.i)1 (=AFR为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则w 要稳定直流量要稳定直流量引直流负反馈引直流负反馈w 要稳定交流量要稳定交流量引交流负反馈引交流负反馈w 要稳定输出电压要稳定输出电压 引电压负

18、反馈引电压负反馈w 要稳定输出电流要稳定输出电流 引电流负反馈引电流负反馈w 要增大输入电阻要增大输入电阻引串联负反馈引串联负反馈w 要减小输入电阻要减小输入电阻 引并联负反馈引并联负反馈3.4 负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算 本节本节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算重点讨论深度负反馈条件下的近似计算1. 估算的依据估算的依据 深度负反馈：深度负反馈：即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关 11 FA由由FAAA 1F得得FFAA1 11 FA 方法一：方法一：一一. 估算电压增益估算电压增益 方法二：方法二：FAAA 1F根据

19、根据FFAA1 将将ioFXXA ofXXF ifXX 代入上式代入上式得得即：输入量近似等于反馈量即：输入量近似等于反馈量0fidXXX净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念的概念深度负反馈条件下：深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf0V+=V-（运放电路）（运放电路）Ve=Vb（三极管电路）（三极管电路）(1)“虚短虚短”Vd0(2)“虚断虚断”Id0ii+=ii-=0 （运放电路）（运放电路）ib=0（三极管电路）（三极管电路）“虚短虚短”与与“虚断虚断”（1 1） 电压串联负反馈电压

20、串联负反馈 例例1.1.分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈2. 举例举例 解：用方法一。解：用方法一。 求反馈系数：求反馈系数： 求闭环电压放大倍数：求闭环电压放大倍数：uuFofUUfeeRRR11ioUUAufF111efeRRR例例2 2.运放组成的运放组成的电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路 解：用方法二。解：用方法二。 利用利用虚短虚短和和虚断虚断的概念得知的概念得知则则闭环电压增益闭环电压增益00iIVdfoioUFVVVVA11RRffORRRV11fiVV =（2 ）电流并联负反馈放大器）电流并联负反馈放大器反馈系数为反馈系数为闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解：用方法一解：用方法一。se2e2fifsiosousfRRRRRRRIRIUUALL)(e2fe2ofRRRIIe2fe2ofiiRRRIIFe2e2fiifoiifRRRFIIA1 例例1.1.分立电路电流并联负反馈分立电路电流并联负反馈闭环电压增益：闭环电压增益：Ausf=VO/Vi利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知例例2. 运放组成的电流并联负反馈放大器运放组成的电流并联负反馈放大器022IRRRIff1RIRIiLo122RRRRRLf 解：用方法二。解：用方法二。1RIRIfLoVi=Ii R1 Ii=If+V