第七章负反馈放大电路

1、第第7章章 负反馈放大电路负反馈放大电路 1第第7章章 负反馈放大电路负反馈放大电路 7.1反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 7.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路的方框图及一般表达式 7.3负反馈对放大器性能的改善负反馈对放大器性能的改善 7.4深度负反馈放大电路的分析计算深度负反馈放大电路的分析计算 7.5负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性21. 1. 什么是反什么是反馈馈 放大电路输出量的一部分或全部通过一放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。反馈。输出电压输出电压输出电流输出

2、电流影响放大电路的输入影响放大电路的输入电压还是输入电流电压还是输入电流一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念7.1反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类3反馈通路：反馈通路：信号反向传输的信号反向传输的渠道渠道开环开环 ：无反馈通：无反馈通路路闭环闭环 ：有反馈通：有反馈通路路4例：有无反馈的判断有反馈有反馈开环，无反馈开环，无反馈有通路，但不影响有通路，但不影响输入，无反馈输入，无反馈52. 局部反馈和级间反馈局部反馈和级间反馈 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反

3、馈。级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈。通过通过R3引入的是局部反馈引入的是局部反馈通过通过R4引入的是级间反馈引入的是级间反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。61. 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为交流反馈。路中存在的反馈称为交流反馈。引入交流负反馈引入交流负反馈引入直流负反馈引入直流负反馈二、反馈的类型二、反馈的类型7 例：交直流反馈的判断例：交直流反馈的判断引入交流负反馈引入交流负反馈引入直流引入直流负反馈负反馈8 将将输出

4、电压输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈输入量的为电压反馈 将将输出电流输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈输入量的为电流反馈 描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。络的取样对象。2. 电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈并联并联串联串联9 例：电压反馈和电流反馈例：电压反馈和电流反馈短路，反馈消失，短路，反馈消失，电压反馈电压反馈开路，反馈消失，开路，反馈消失，电流反馈电流反馈引入电压负反馈稳定

5、输出电压引入电压负反馈稳定输出电压引入电流负反馈稳定输出电流引入电流负反馈稳定输出电流10 描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。反馈量、净输入量的叠加关系。-串联负反馈串联负反馈idifUUU -并联负反馈并联负反馈idifIII 在中频段：在中频段：idifidifUUUIII ，3.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈回路回路以电压形式出现以电压形式出现以电流形式出现以电流形式出现节点节点11 例：串联发聩和并联反馈例：串联发聩和并联反馈以电流形式出现，出以电流形式出现，出现节点，并联反馈现节点

6、，并联反馈以电压形式出现，出以电压形式出现，出现回路，串联反馈现回路，串联反馈12反馈的结果反馈的结果使输出量的变化减小使输出量的变化减小的为的为负反馈负反馈否则为正反馈；否则为正反馈；引入反馈后其变化是引入反馈后其变化是增大？还是减小？增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？引入反馈后其变化是增大？还是减小？还是减小？反馈的结果反馈的结果使净输入量减小使净输入量减小的为的为负反馈负反馈否则为正反馈否则为正反馈4. 正反馈和负反馈正反馈和负反馈13 正、负反馈（反馈极性）的判断正、负反馈（反馈极性）的判断“看反馈的结果看反馈的结果” ” ，即净输入量是被增大还是被减小。，即净输入量是被增大还是

7、被减小。瞬时极性法：瞬时极性法： 给定给定 的瞬时极性，的瞬时极性，并以此为依据分析电路中并以此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而各电流、电位的极性从而得到得到 的极性；的极性；iXoX负反馈负反馈idifidif UUUIII 或或正反馈正反馈idifidif UUUIII 或或的极性的极性 的极性的极性 、 、 的叠加关系的叠加关系oXfXiXfXidX14 例：串联反馈正负反馈例：串联反馈正负反馈瞬时极性法：瞬时极性法：（a）uid（=ui-uf）减小，负反馈）减小，负反馈 （b）正反馈 (+)(+)(+)(+)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(+)15例：并联反馈正负反馈

8、例：并联反馈正负反馈瞬时极性如图中所示，（瞬时极性如图中所示，（a）中）中iid（=ii-if）减小，负反馈）减小，负反馈 （b）图为正反馈 (+)(+)(+)(-)(-)(-)(-)(-)161.电压串联负反馈电压串联负反馈 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL）： uid=ui- uf 反馈电压正比输出电压反馈电压正比输出电压特点：特点：输入端出现回路，输入端出现回路，以电压形式出现以电压形式出现（串联）（串联）1of1fRUURR 输出端反馈网络与输出端反馈网络与R RL L并联（电压）并联（电压）-串联负反馈串联负反馈三、交流负反馈的四种基本组态三、交流负反馈的四种基本组态17

9、 稳定输出电压稳定输出电压特点：特点： 电压控制的电压源电压控制的电压源idifUUU 瞬时极性瞬时极性 如图所示，得如图所示，得RLuoufuid（=ui-uf) uo Rs阻值越小，反馈效果越明显阻值越小，反馈效果越明显182. 电压并联负反馈电压并联负反馈 输入以电流形式求和（输入以电流形式求和（KCL）：）： iid=ii-if 稳定输出电压稳定输出电压 电流控制的电压源电流控制的电压源特点：特点：输入端出现节点，输入端出现节点，以电流形式出现以电流形式出现（并联）（并联）输出端反馈网络与输出端反馈网络与R RL L并联（电压）并联（电压） Rs阻值越大，反馈效果越明显阻值越大，反馈效

10、果越明显 -并联负反馈并联负反馈19 稳定输出电流稳定输出电流 电压控制的电流源电压控制的电流源特点：特点：输入端出现回路，输入端出现回路，以电压形式出现以电压形式出现（串联）（串联）输出端反馈网络与输出端反馈网络与RL串联（电流）串联（电流） Rs阻值越小，反馈效果越明显阻值越小，反馈效果越明显 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL）： uid=ui- uf -串联负反馈串联负反馈RLiouf（=ioRf)uid（ui-uf) io3. 电流串联负反馈电流串联负反馈20 输入以电流形式求和（输入以电流形式求和（KCL）：）： iid=ii-if 稳定输出电流稳定输出电流 电流控制的电

11、流源电流控制的电流源特点：特点：输入端出现节输入端出现节点，以电流形点，以电流形式出现（并联）式出现（并联）输出端反馈网络与输出端反馈网络与RL串联（电流）串联（电流） Rs阻值越大，反馈效果越明显阻值越大，反馈效果越明显 -并联负反馈并联负反馈4. 电流并联负反馈电流并联负反馈211.电压串联负反馈电压串联负反馈2. 电压并联负反馈电压并联负反馈3. 电流串联负反馈电流串联负反馈4. 电流并联负反馈电流并联负反馈电压（输出端）电压（输出端）反馈网络与反馈网络与RL并联并联电流（输出端）电流（输出端）反馈网络与反馈网络与RL串联串联并联（输入端）并联（输入端）出现出现节点节点，以电流形式出现，

12、以电流形式出现串联（输入端）串联（输入端）出现回路，以电压形式出现出现回路，以电压形式出现22例：有无反馈的判断例：有无反馈的判断 “找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。馈，否则无反馈。有反馈吗？有反馈吗？将将输出电压全输出电压全部反馈回去部反馈回去无无反馈反馈既在输入回路既在输入回路又在输出回路又在输出回路23“看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。设设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。仅有直仅有直流反馈流反馈仅有

13、交流反馈仅有交流反馈交、直流反馈共存交、直流反馈共存仅有直仅有直流反馈流反馈例：直流反馈和交流反馈的判断例：直流反馈和交流反馈的判断24例：例： 判断图所示电路的反馈组态判断图所示电路的反馈组态电流电流串联串联负反馈负反馈 电压电压并联并联负反馈负反馈 25电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈反馈电流反馈电流引入电压负反馈稳定输出电压引入电压负反馈稳定输出电压引入电流负反馈稳定输出电流引入电流负反馈稳定输出电流仅受基极电流的控制仅受基极电流的控制例：反馈组态判断举例例：反馈组态判断举例26电压并联负反电压并联负反馈馈例：反馈组态判断举例例：反馈组态判断举例27(+)(-)(+)(+)级间电

14、压串联负级间电压串联负反馈反馈(+)例：反馈组态判断举例例：反馈组态判断举例28直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈(+)(+)(-)(+)(+)(+)电流串联负反馈电流串联负反馈例：反馈组态判断举例例：反馈组态判断举例29例：例：图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？ 3. 若在第三级的射极加若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻，和输入端跨接一电阻，则反馈的性质有何变化？则反馈的性质有何变化？+_

15、+_uF 1. 若从第三级射极输若从第三级射极输出，则电路引入了哪种出，则电路引入了哪种组态的交流负反馈？组态的交流负反馈？ 2. 若在第三级的射极若在第三级的射极加旁路电容，则反馈加旁路电容，则反馈的性质有何变化？的性质有何变化？引入了电流串联负反馈引入了电流串联负反馈例：反馈组态判断举例307.2.1负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式决定反馈量和输出决定反馈量和输出量关系的所有元件量关系的所有元件所组成的网络所组成的网络负反馈放大电路负反馈放大电路的基本放大电路的基本放大电路反馈反馈网络网络方框图中信号是单向流通的。方框图中信号是单向流通的。反馈系数反馈系数foXFX 反

16、馈放大电路的反馈放大电路的放大倍数放大倍数ofiXAX 基本放大电路的放大倍数基本放大电路的放大倍数oidXAX 1.方框图方框图7.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路的方框图及一般表达式317.2.1负反馈放大电路放大倍数的一般表达式负反馈放大电路放大倍数的一般表达式foFXX foiAXX f1AAAF 1.一般表达式一般表达式oidAXX oofiidfidididoididXXAXXXAXAXXF XXAF X 称为反馈深称为反馈深度度)1(FA f AA ，一般负反一般负反馈馈时，时， 11 )2( FA深 度 负深 度 负反馈反馈时，时， 11 )3( FAf AA

17、 ，正反馈正反馈时，时， 01 )4( FAf A ，自激振自激振荡荡时，时， 11 )1( FA327.2.2 四种组态负反馈放大电路的增益和反馈四种组态负反馈放大电路的增益和反馈系数的表达式系数的表达式 为什么为什么在在并联并联负负反馈电路反馈电路中不加恒中不加恒压源信号压源信号？ 为什么为什么在在串联串联负负反馈电路反馈电路中不加恒中不加恒流源信号流源信号？337.2.2 四种组态负反馈放大电路的增益和反馈系数的表达式四种组态负反馈放大电路的增益和反馈系数的表达式ofXXFiofXXA反馈组态反馈组态功能功能电压串联电压串联电压控制电压电压控制电压电压并联电压并联电流控制电压电流控制电压

18、电流串联电流串联电压控制电流电压控制电流电流并联电流并联电流控制电流电流控制电流AFfAFAAA1foidAXX 注意量纲注意量纲 ofUUioUUoidUUofUIioIUoidUIofIUioUIoidIU ofIIioIIoidII34四种组态反馈放大电路的信号与增益表达式四种组态反馈放大电路的信号与增益表达式 351 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。AFAA1fAAAFAAd11dff2f)1(1ddAFAA2f)1(ddAFAA说明说明放大倍数减小放大倍数减小到基本放大电路的到基本放大电路的 ，A

19、F11）（AF1放大倍数的稳定性放大倍数的稳定性是基本放大电路的是基本放大电路的 倍。倍。7.3负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响36设基本放大电路的输出信号与输入信号同相设基本放大电路的输出信号与输入信号同相 可以证明，可以证明，在在引入负反馈前后引入负反馈前后输出量基波幅值输出量基波幅值相同的情况下，相同的情况下，非线性失真减小非线性失真减小到基本放大电路到基本放大电路的的1/(/(1AF ) )。2 减小非线性失真37设反馈网络是纯电阻网络设反馈网络是纯电阻网络HmHLmLfj1 j11 ffAAffAAFAAA 引入负反馈后引入负反馈后的幅频特性的幅频特性bwbwfLLf

20、HHf)1( 1 )1(fAFfAFfffAFf 可可推导出引入负反馈后推导出引入负反馈后的截止频率、通频带的截止频率、通频带3展宽通频带展宽通频带fBWfBWBW(1)1AAffAFAfAF 381. 对输入电阻的影响对输入电阻的影响iif)1(RAFR 对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。4负反馈对输入、输出电阻的影响负反馈对输入、输出电阻的影响idii URI idfididiifiiiUUUAFUURIII39AFRR 1iif串联负反

21、馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。引入并联负反馈引入并联负反馈，或或引入串联负反馈引入串联负反馈时时在在0 )( ,)1(ififif RRRAF1. 对输入电阻的影响对输入电阻的影响iiidiiiifiidfidid URIUUURIIIIAFI 402、对输出电阻的影响、对输出电阻的影响 对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。AFRR 1oof引入电压负反馈时引入电压负反馈时引入电流负反馈

22、时引入电流负反馈时oof)1(RAFR 电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而输出电阻减小。输出电阻减小。 电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而输出电阻增大。输出电阻增大。7.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响负反馈对输入、输出电阻的影响412、对输出电阻的影响、对输出电阻的影响oof)1(RAFR 。或或引入电流负反馈引入电流负反馈；引入电压负反馈引入电压负反馈时时在在 )( 0 )1(ofofofRRRAF42引入负反馈的一般原则稳定稳定Q点点应引入应引入直流负反馈直流负反

23、馈，改善动态性能应引入交流负反馈；，改善动态性能应引入交流负反馈；根据信号源特点，根据信号源特点，增大输入电阻增大输入电阻应引入应引入串联负反馈串联负反馈，减小输入电阻减小输入电阻应引入应引入并并联负反馈联负反馈；根据负载需要，需根据负载需要，需输出稳定电压输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入（即减小输出电阻）的应引入电压负反馈电压负反馈，需需输出稳定电流输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈电流负反馈；从信号转换关系上看从信号转换关系上看将将输入电压转换为输出电压输入电压转换为输出电压应引入应引入电压串联负反馈电压串联负反馈，将将输入电流转换为输出电压输

24、入电流转换为输出电压引入引入电压并联负反馈电压并联负反馈，将输入电压转换为输出电流应引入电流串联负反馈，将输入电压转换为输出电流应引入电流串联负反馈，将输入电流转换为输出电流应引入电流并联负反馈；将输入电流转换为输出电流应引入电流并联负反馈； 当当(1AF) 1时，它们的转换系数均约为时，它们的转换系数均约为1/F43讨论一： 为为减小放大电路从信号源索取的电流，减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？增强带负载能力，应引入什么反馈？ 为了得到稳定的电流放大倍数，应引入为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？什么反馈？ 为了稳定放大电路的静态工作点，应引为了稳定放大

25、电路的静态工作点，应引入什么反馈？入什么反馈？ 为了使电流信号转换成与之成稳定关系为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？的电压信号，应引入什么反馈？ 为了使电压信号转换成与之成稳定关系为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？的电流信号，应引入什么反馈？根据需求在放大电路中引入合适的负反馈。根据需求在放大电路中引入合适的负反馈。44试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈。试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈。电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈Fu讨论二讨论二45只可能引入电压并联或电流串联两种组态的交流

26、负反馈。只可能引入电压并联或电流串联两种组态的交流负反馈。在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？讨论三讨论三46fufu电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈?uf A讨论四讨论四设所有的电容对交流信号设所有的电容对交流信号均可视为短路。试说明电均可视为短路。试说明电路中是否引入了交流负反路中是否引入了交流负反馈；如引入了，则说明其馈；如引入了，则说明其组态。组态。477.4.1 深度负反馈条件深度负反馈条件。，即，即，则，则若若 1 11 fifXXFAFA FAAA 1f净输入量忽净输入量忽略不计略不计fifi IIUU 在并

27、联负反馈电路中，在并联负反馈电路中，馈电路中，馈电路中，上式说明：在串联负反上式说明：在串联负反符号相同。符号相同。、在中频段，通常，在中频段，通常， fAFA环路放环路放大倍数大倍数7.4深度负反馈放大电路的分析计算深度负反馈放大电路的分析计算id0U id0I 虚短虚短 虚断虚断 。电路引入的才为负反馈电路引入的才为负反馈，只有只有0 FA481. 电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路fouUFU oofif1uuUUAUUF 虚短虚短f1o1fuURFURR ff111uuRAFR 或者：或者：1ifo1foofuf1if1RUUURRUURARUU 虚短虚短49ousffsGs11UA

28、I RFR 2. 电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路ooousfsssisUUUAUI RI R Rif很小很小fGo IFU 或者：或者：oifif1ofuf1i ,UUIIRRURARU 虚断虚断-OR22fGo22usfGs1111uuiRIFURRAFRR 为什么为什么?503. 电流串联负反馈电流电流串联负反馈电流fRoUFI ooLufLifR1UIRARUUF fiUU efe1ef1RUI RRRR oocUI R ecoIII ooocufeife1ef1ef1ce1()UUI RARUUI RRRRRRR RR R 514. 电流并联负反馈电路电流并联负反馈电路Loosf

29、sRIURIU ，foiFII oLusfssi1URARUF fiII ooLLcL,/UI RRRR e2fofe2RIIRR SiSUI R SLLoofe2fufse2SSSiiLfe2fe2iLe2Se2iUIRIRRRARUI RI RI RRRRRRRRRI R 52深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数反馈组态反馈组态电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联usfuf AA或或符符号号相相同同。、通通常常， )(fusfufAFAAA与负载无关与负载无关与总负载成与总负载成线性关系线性关系

30、oofif1uuUUAUUF osfss11uGUARUF ofLi1uRUARUF oLsfss1uiURARUF 53 求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。e3fe1e3e1fRRRRRIUFo )(L3ce3e1e3fe1iouRRRRRRRUUA +_+_uF比较两电路比较两电路_ 讨论一54 求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。 1. 第三级从射极输出；第三级从射极输出； 2. 若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻。入端跨接一电

31、阻。e1fuf1RRA sufRRA R讨论二讨论二557.5负反馈放大电路的稳定负反馈放大电路的稳定性性7.5.1产生自激振荡的原因及条件产生自激振荡的原因及条件 当放大电路的输入信号为零时，其输出端有一定频率一定当放大电路的输入信号为零时，其输出端有一定频率一定幅值的交流信号，这种现象就称电路产生了自激振荡幅值的交流信号，这种现象就称电路产生了自激振荡 同相减小负反馈增大正反馈倒相idifff0XXXXX oidfoXAXAXAF X 反相1AF 567.5.1产生自激振荡的原因及条件产生自激振荡的原因及条件自激振荡的平衡条件自激振荡的平衡条件 1AFAF(21)n，n为整数为整数 起振条件起振条件 1AFAF(21)n ，n为整数为整数 负反馈放大电路稳定工作的条件负反馈放大电路稳定工作的条件 即即 1AF20lg0dBAF0AF180时时 或当或当 0AF180 1AF20lg0dBAF时时即即 幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件57 设反馈网络为电阻网络，放大电路为直设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。接耦合形式。附加相移由放大电路决定附加相移由放大电路决定;振荡只可能产生在高