模拟电子电路原理与设计基础：6 放大电路中负反馈

1、放大电路的反馈反馈的基本概念及判断方法负反馈对放大电路性能的影响深度负反馈放大电路的放大倍数分析负反馈方框图构 成负反馈四种组态输入/出电阻非线性失真增 益频 带 宽 度判断举例分类及判断方法一般表达式分析步骤引入原则1. 反馈定义反馈的基本概念 所谓反馈，就是在电子系统中把输出回路的电量（电压或电流）馈送到输入回路的过程。 在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量(输入电压或输入电流)的措施称为反馈。 取样的输出量：电压 or 电流 电压反馈、电流反馈 影响的输入量：电压 or 电流 串连反馈、并联反馈 存在一个反向传输信号

2、的电路 有无反馈的判断 影响效果：增大 or 减小 正反馈、负反馈Exit2. 反馈举例反馈通路信号反向传输的渠道开环 无反馈通路闭环 有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输 有无反馈判断：若有反馈通路（闭环） 则引入了反馈?反馈的基本概念Exit3. 直流反馈和交流反馈1Re2 只有直流反馈Re1 既有直流反馈 又有交流反馈 直流通路中存在的反馈 直流反馈（稳定静态工作点） 交流通路中存在的反馈 交流反馈（改善交流性能）反馈的基本概念图1图2Exit负反馈放大电路的方框图1. 构成信号源输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）比较环节引反馈前引反馈后闭

3、环有反馈Xid Xi 正反馈Xid Xi 负反馈Exit信号的单向化传输负反馈放大电路的方框图信号的正向传输信号的反向传输信号在反馈网络中的正向传输信号在基本放大电路中的反向传输Exit2. 增益的一般表达式1.表达式推导开环增益反馈系数已知：且比较环节闭环增益求：负反馈放大电路的方框图Exit1.表达式推导推导过程：即闭环增益的一般表达式称为反馈深度决定 的大小关系（书上为 ）增益的一般表达式负反馈放大电路的方框图Exit2.反馈深度的讨论 正反馈与负反馈称为反馈深度增益 负反馈称为深度负反馈增益 正反馈自激振荡增益的一般表达式负反馈放大电路的方框图Exit反馈对净输入信号的影响（换一个角度

4、） 影响效果：增大 or 减小 正反馈、负反馈 若 同相，则引反馈前引反馈后净输入信号 Xo 增益 负反馈2.反馈深度的讨论 正反馈与负反馈增益的一般表达式负反馈放大电路的方框图Exit增益的一般表达式 若 反相，则净输入信号 Xo 增益 正反馈正负反馈的判断方法寻找 的相位关系2.反馈深度的讨论 正反馈与负反馈负反馈放大电路的方框图引反馈前引反馈后Exit3.正反馈与负反馈的作用效果某种原因（温漂）负反馈正反馈稳定不稳定增益的一般表达式负反馈放大电路的方框图Exit1. 分类及判断方法负反馈的四种组态电流：将负载短路，反馈量仍然存在。电压：将负载短路，反馈量为零。电压反馈电流反馈判断方法Ex

5、it净输入电压净输入电流并联：反馈量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量输入量判断方法串联并联负反馈的四种组态1. 分类及判断方法Exit 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联1. 分类及判断方法负反馈的四种组态Exit2. 四种组态判断举例判断方法汇总 有无反馈有反馈通路（闭环） 则引入了反馈 反馈极性（正、负反馈）瞬时极性法，沿环路走一圈。 串联判断Xf与Xi的相位关系：同相为负；反相为正. 并联判断: Xf 流进节点为正; Xf 流出节点为负.负反馈的四种组态Exit2. 四种组态判断举例 电压反馈、电流反馈 看输出端 串联反馈、并联反馈 看输入端负反馈的四种组态并联：

6、反馈量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量输入量电流：将负载短路，反馈量仍然存在。电压：将负载短路，反馈量为零。判断方法汇总 Exitiifibib=i-if并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈负反馈的四种组态2. 四种组态判断举例ExitRLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：采样电阻很大负反馈的四种组态2. 四种组态判断举例Exit电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf采样电阻很小负反馈的四种组态2. 四种组态判断举例Exit电压 串联 负反馈例负反馈的四种组态Exit电压 并联 负反馈负反馈的四种组态例Exit电流 串联 负反馈负反馈的四种组态例

7、Exit电流 并联 负反馈负反馈的四种组态例Exit 判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。并判断反馈的极性和类型（组态）。 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。(+)(+)(-)(-)净输入量增大正反馈反馈通路 交、直流均有信号的正向传输不同点串连负反馈的四种组态例Exit交流反馈交、直流反馈 判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。并判断反馈的极性和类型（组态）。负反馈的四种组态例 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。Exit(+)(+)(-)(-)净输入量负反馈反馈通路ifidii 判断下图中有哪些反馈

8、回路，是交流反馈还是直流反馈。并判断反馈的极性和类型（组态）。负反馈的四种组态例 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。Exit级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)净输入量级间负反馈反馈通路本级反馈通路 判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。并判断反馈的极性和类型（组态）。负反馈的四种组态例 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。ExitExit(+)(-)(-)(+)(+)(+)(+)(+)局部反馈 电压串联负反馈级间反馈 电压串联负反馈 判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。并判断反馈的极性和类型（组

9、态）。负反馈的四种组态例局部反馈 电压并联正反馈 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。负反馈的四种组态例差分电路电压负反馈Exit例差分电路电压负反馈负反馈的四种组态Exit分立电路电压串联负反馈RLvOvFvd(vbe) vO电压负反馈的特性 稳定输出电压稳定过程：负载变化时，输出电压稳定输出电阻例负反馈的四种组态Exit 增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C分立电路电压串联负反馈例负反馈的四种组态Exit增加旁路电容C后，

10、Rf只对直流起反馈作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C分立电路电压串联负反馈例负反馈的四种组态Exit比较方式串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有： 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。 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。并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入

11、回路的同一个电极。有： vd = vi -vFid = iI -iF对运算放大器对三极管 此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。负反馈的四种组态Exit负反馈对放大电路性能的改善 在放大器中引入负反馈 降低了放大倍数但使放大器的性能得以改善： 提高增益的稳定性 减少非线性失真 抑制环内噪声 对输入电阻和输出电阻的影响 扩展频带均可用自动调整作用来解释Exit一、提高增益的稳定性定性理解：在深度负反馈条件下，即表达式中约去A 即抵消了增益受各种因素的影响闭环增益将有很高的稳定性反馈网络一般由稳定的线性元件组成负反馈对放大电路性能的改善Exit一、提高增益的稳定性定量推导：则闭环时只考虑幅值有

12、 即闭环增益相对变化量是开环的1/(1+AF)例：某种原因 A变化了5，引入反馈深度为1+AF=10的负反馈，则闭环增益AF的变化只有0.5负反馈对放大电路性能的改善Exit电压串联电压并联电流串联电流并联信号 及 、 在四种反馈阻态中的具体形式负反馈对放大电路性能的改善Exit二、减少非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+失真改善uouo（理解）负反馈对放大电路性能的改善Exit三、 扩展频带开环幅频响应上限频率扩展1+AF倍下限频率降低1+AF倍闭环幅频响应负反馈对放大电路性能的改善Exit三、 扩展频带已知引入负反馈（F与f 无关）增益带宽积常数证明：负反馈对放大电路性能

13、的改善Exit四、对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈 并联负反馈 电压负反馈 电流负反馈 增大输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流负反馈对放大电路性能的改善Exit1.串联负反馈 输入电阻无反馈时：有反馈时：负反馈对放大电路性能的改善Exit2.并联负反馈 输入电阻无反馈时：有反馈时：负反馈对放大电路性能的改善Exit 电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）恒压源输出电阻小。3. 电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）恒流源输出电阻大。4. 电流负反馈使输出电阻提高负反馈对放大电路性能的改善Exit(1) 找出信号放大通路和反馈通

14、路(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈(3) 判断交、直流反馈(4) 判断反馈组态(5) 标出输入量、输出量及反馈量(6) 估算深度负反馈条件下电路的负反馈对放大电路性能的改善分析负反馈放大电路的一般步骤Exit 要 稳 定 直 流 量 引直流负反馈 要 稳 定 交 流 量 引交流负反馈 要稳定输出电压 引电压负反馈 要稳定输出电流 引电流负反馈 要增大输入电阻 引串联负反馈 要减小输入电阻 引并联负反馈负反馈对放大电路性能的改善为改善性能引入负反馈的一般原则Exit方法一：当电路比较简单时，可直接用微变等效电路分析。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：

15、深度负反馈放大电路放大倍数的分析Exit放大倍数稳定性的比较：=60时, Ao =-93=50时, Ao =-77=60时, AF =-19.4=50时, AF =-18.6无负反馈时：有负反馈时：RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k深度负反馈放大电路放大倍数的分析Exit性能比较：结论: (1) 输入电阻提高了。 (2) 放大倍数减小了，但稳定了，即受晶体管的影响减小。无RF有RF 放大倍数 -93 -19.4输入电阻 1.52k 5.9k 输出电阻 5 k 5 k RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k深度负反馈放大电路放大倍数的分析Exit方法二：从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。先计算Ao和F。计算AF。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：深度负反馈放大电路放大倍数的分析ExitF- 0.1 / (5/5) =-0.04RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100