模拟电子电路7.

1、 第5章 放大器中的负反馈内容：1反馈放大器的基本概念 2负反馈对放大器性能的影响 3、深度负反馈的计算 5.1 反馈放大器的基本概念一、组成 所谓反馈，就是将放大器的输出量(电流或电压)，通过一定的网络，回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。 反馈放大器的基本框图反馈放大器的基本框图fiixxx单向化条件：基本放大器的传输方向为输入到输出；反馈网络的传输方向为输出到输入(图中箭头方向就是信号的传输方向)。 反馈放大器的基本方程反馈放大器的基本方程基本放大器的增益(也称开环增益或开环放大倍数)反馈系数 闭环增益ioxxAof

2、fxxk iofxxA FATAxxAxxxAAiffiif11环路增益反馈深度AkTFAkxxxxxxTffioofif11AkAAff1增益下降若反馈的结果使加到基本放大器输入端的信号减弱，即xixi-xf，这种反馈称为负反馈，多用于改善放大器的性能；若反馈的结果使得基本放大器输入端的信号增强，即xixi+xf，这种反馈称为正反馈，多用于振荡电路中。凡是xixi，就称为正反馈；反之，凡是xixi，就称为负反馈。 负反馈具有自动调节作用:稳定一定，外界因素变化foifoiAxxxxAx二、反馈放大器的分类二、反馈放大器的分类电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 按反馈网络与基本放大器输出端的

3、连接方式不同，反馈分为电压反馈和电流反馈两种类型。 反馈网络与基本放大器输出端并联连接，反馈信号直接取自于输出电压，且与输出电压成正比。若令 vO=0，则反馈信号xf 立即为零，我们将这种反馈称之为电压反馈。 反馈网络与基本放大器输出端串联连接，反馈信号取自于输出电流，且与输出电流成正比。若令 iO=0，则反馈信号xf 立即为零，我们将这种反馈称之为电流反馈。 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈 根据反馈网络和基本放大器输入端的连接方式不同，反馈有串联反馈和并联反馈之分。 反馈网络串联在基本放大器的输入回路中，输入信号支路与反馈支路不接在同一节点上，实现电压比较的反馈称为串联反馈。控制端的净

4、输入电压 vi 等于输入电压vi 和反馈电压 vf 的矢量和。如果是负反馈，则有 vi=vi- vf 反馈网络并联在基本放大器的输入回路中，输入信号支路与反馈支路接在同一节点上，实现电流比较的反馈称为并联反馈。控制端的净输入电流 ii 等于输入电流ii 和反馈电流 if 的矢量和。如果是负反馈，则有 ii=ii- if 串联反馈和并联反馈框图 (a)串联反馈；(b)并联反馈 差分放大器中引入串联反馈和并联反馈 (a)串联反馈；(b)并联反馈 四种典型的负反馈组态电路(a)串联电压负反馈；(b)串联电流负反馈；(c)并联电压负反馈；(d)并联电流负反馈 对于串联反馈， 要求输入信号源宜取电压源。

5、若输入信号源为电流源，则vi为一确定值，与vf无关，即反馈无效。 对于并联反馈，要求输入信号源宜取电流源，若输入信号源为电压源，则ii为一确定值， 与if无关，即反馈无效。 fssvvvfssiiiSfSSSfsAkATAA11对于不同类型的负反馈， 由于取样信号、比较信号的不同，A、kf、Af所表示的含义是不同的，也就是说不同类型的负反馈，其稳定量是不同的。 对于电压串联负反馈，由于稳定量是闭环电压增益，而信号源接近恒压源，故输出电压是稳定的。 对于电压并联负反馈，由于稳定量是闭环互阻增益，而信号源接近恒流源，故输出电压是稳定的。 对于电流串联负反馈，由于稳定量是闭环互导增益，而信号源接近恒

6、压源，故输出电流是稳定的。 对于电流并联负反馈，由于稳定量是闭环电流增益，而信号源接近恒流源，故输出电流是稳定的。 由此可见，引入电压负反馈，可以使输出电压稳定；引入电流负反馈，可以使输出电流稳定。引入何种类型负反馈， 要视具体情况而定。 三、反馈类型判别举例三、反馈类型判别举例 判别反馈类型的一般步骤是：通常首先判别是电压反馈还是电流反馈，然后判别是串联反馈还是并联反馈(反馈信号是电压还是电流)， 最后判别是正反馈还是负反馈。 前面已经介绍了如何判别电压、电流反馈以及串联、并联反馈的方法。对于正、负反馈极性的判别一般采用瞬时极性法， 即首先假设输入信号的瞬时极性，分析反馈信号的实际极性， 然

7、后比较两者之间的相位关系即可分清是正反馈还是负反馈。 电压并联负反馈(a) 电压串联负反馈； (b) 电流并联负反馈； (c) 电压并联负反馈； (d) 电流串联负反馈 R2：电压并联负反馈RE：直流电流串联负反馈电流串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈电流并联负反馈电流串联正反馈(a)电路；(b)闭环传输特性电压并联负反馈电压串联负反馈5.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响一、负反馈使放大倍数稳定度提高一、负反馈使放大倍数稳定度提高 负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节作用。工作环境变化(如温度、湿度)、器件更换或老化、电源电压不稳

8、等诸因素会导致基本放大器的放大倍数不稳定。ffffffffffffffkAkAAAAAkAAAdAAkAAdAAkAkAdAAkdAAkAA111111111)1 (112增益稳定性提高深度负反馈条件下：11Akf例例1设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数Af=100,当开环放大倍数A变化10%时，Af的相对变化量在0.5%以内，试确定开环放大倍数A及反馈系数kf值。 解解 因为ffffffffAkAAAAAAAkFAAAkAA120%5 . 0%10/111%95. 02000191919120200020100)1 (AkAkAkAAffff二、输入和输出电阻1、输入电阻)1 ()1 (

9、)1 (AkRTRvvivivvivRfiiifiiifiiiiffiiifiifiiiiifAkRTRiiiviivivR11)1 (1串联并联增大减小2、输出电阻 输出阻抗的大小反映了当负载变化时，其输出电压或输出电流的稳定程度。 若输出阻抗很小，则当负载变化时，放大器的输出电压比较稳定； 反之，若输出阻抗很大，则当负载变化时，放大器的输出电流就比较稳定。 由前面的分析已经知道， 电压负反馈能使输出电压比较稳定，这就意味着输出阻抗的减小； 电流负反馈能稳定输出电流，这就意味着输出阻抗的增加。 三、失真三、失真1、负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小、负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小

10、 简单的数学分析将告诉我们，频带展宽的程度与反馈深度有关。设开环增益的高频响应具有一阶极点，即HIfIfIfffHIfAkfjAkAjfAjfAkjfAjfAffjAjfA)1 (11)()(1)()(1)(HfIffHIfHfIfIIfffjAjfAfAkfAkAA1)()1 (1同理IfLLfAkff1无反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应增益AIAI3 dBAIfAIf3 dBfLffLfH无反馈放大器的带宽负反馈放大器的带宽fHff(频率)AIf是闭环中频放大倍数，它比开环中频放大倍数减小了(1+kfA)倍。fHf是闭环放大倍数的上限频率，它比开环上限频率展宽了(1+kfA)倍

11、。增益带宽积为中频增益与上限频率的乘积，即有HIHfIffAfA不变(单极点系统)2. 减小非线性失真减小非线性失真 当放大器工作在大信号时, 不可避免地存在非线性失真。 图(a)中，设基本放大器的输入信号为正弦信号时, 输出电压波形的正半周大些, 而负半周小些（为方便起见, 设基本放大器输出电压与输入电压同相, Av为正值）。如果我们设法使加到基本放大器输入端的信号波形的正半周小而负半周大, 这在一定程度上弥补了基本放大器正负半周放大能力不对称的缺陷, 使输出波形变好。负反馈减小非线性失真的原理就在于此。 由图(b)可知, 由于输出电压vo波形上大下小, vf波形自然也是上大下小, 而vi=

12、vi-vf，相减的结果使得vi波形变成上小下大, 通常称基本放大器输入信号vi的失真为预失真。 而这种预失真的信号经过放大后, 可以得到接近于不失真的信号。 这里需要指出的是，必须在保持相同输出电压的情况下, 这种比较才有意义。为此必须在负反馈放大器前增加一级或数级放大器来提高输入信号vi, 这正是为减小非线性失真所付出的代价。 反馈放大器的非线性失真之所以减小, 是因为基本放大器输入端得到了预失真的信号, 而这正是因为输出电压有非线性失真的缘故。从上面分析来看, 要想使输出电压绝对不失真是不可能的。综上所述，负反馈有以下特点： (1)负反馈使放大器的放大倍数下降，但增益稳定度提高,频带展宽，

13、非线性失真减小，且所有性能改善的程度均与反馈深度(1+Akf)有关。 (2)被改善的对象就是被取样的对象。例如，反馈取样的是输出电流，则有关输出电流的性能得到改善；反之，取样对象是输出电压，则有关输出电压的性能得到改善。 (3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内的放大器性能，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。 负反馈减小非线性失真举例（a） 无负反馈电路及输出电压uo波形; （b）有负反馈电路及输出电压uo波形 5.4 深度负反馈条件: 1+kfA1 或 1+kfAS1则fsfsfsfffkAkAAkAkAA1111或串联反馈并联反馈0ififR

14、R电压反馈电流反馈ofofRR0fviOvfkvvA1ifiOifkiiA1fgiOrfkivA1rfiOgfkviA1画反馈网络,求反馈系数 负反馈的分析,一定要满足单向化条件,画反馈网络时,要消除输入信号通过反馈网络的直通效应。画法： 将反馈放大器的输入端短接(对并联反馈)或开路(对串联反馈)。反馈系数的求法： 输出信号通过反馈网络产生的反馈信号，它们的比值就是反馈系数。反馈放大器例题分析反馈放大器例题分析 例1电路如图所示。这是一个两级放大器，第一级为场效应管差分放大器，第二级为运放构成的反相比例放大器。 (1)为进一步提高输出电压稳定度，试正确引入反馈。 (2)计算引入反馈后的闭环放大

15、倍数Avf=? (3)若一定要求引入并联电压负反馈，电路应如何改接?解解 (1)为进一步提高输出电压稳定度，必须引入电压负反馈，如图虚线所示。这有两种可能：一种是将反馈引至T1管栅极(开关Sb)构成并联反馈；另一种是将反馈引至T2栅极(开关Sa)构成串联反馈。问题的关键是哪一种能保证是“负反馈”。根据瞬时极性判别法，我们将各点信号的极性标于图中。判断结果，开关S接a点，构成了串联电压负反馈，而接b点则为正反馈，所以电路应将开关S接a点。 (2)引入电压串联负反馈后的闭环增益Avf为 1111RRRkAffvvf(3)若一定要求引入并联电压负反馈，最简单的办法是将第一级输出由T1管漏极改为T2管的漏极。 例2（a）所示电路, 是两级电压串联负反馈电路, 反馈网络由R9和R10组成。在深反馈条件下15. 01