负反馈放大电路分析

1、第五章 负反馈馈放大电电路第一节 学习要要求第二二节 反反馈的基基本概念念与分类类第三节节 负反反馈对放放大电路路性能的的改善第第四节 深负反反馈放大大电路的的分析方方法第一节学学习要求求1判断断-在在掌握反反馈的基基本概念念和类型型的基础础上， 判断反反馈组态态及其作作用。22 引引入-在熟悉悉各种反反馈对放放大电路路性能影影响的基基础上，按要求求引入适适当的负负反馈。3计计算-掌握深深度负反反馈电路路交流性性能指标标的估算算。学习重点点： 根根据实际际要求，引入适适当的负负反馈。学习难点点： 反反馈组态态的判别别和性能能指标的的估算。第二节反馈的的基本概概念与分分类一、反馈馈的基本本概念1

2、1. 开开环放大大器或基基本放大大器图77.1是是一个放放大器电电路，它它具有单单向性的的特点，信号只只有从输输入到输输出一条条通路，不存在在其它的的通路， 特别别是没有有从输出出到输入入的通路路。这种种放大器器叫做开开环放大大器或基基本放大大器。2、闭闭环放大大器为了改改善基本本放大器器的性能能， 从从基本放放大器的的输出端端到输入入端引入入一条反反向的信信号通路路，构成成这条通通路的网网络叫做做反馈网网络，这这个反向向传输的的信号叫叫做反馈馈信号。由基本本放大器器和反馈馈网络构构成的放放大器叫叫做闭环环放大器器或反馈馈放大器器。 所所谓反反馈，就是通通过一定定的电路路形式（反馈网网络），

3、把放放大电路路输出信信号的一一部分或或全部按按一定的的方式送送回到放放大电路路的输入入端， 并影响响放大电电路的输输入信号号。这样样，电路路输入端端的实际际信号不不仅有信信号源直直接提供供的信号号， 还还有输出出端反馈馈回输入入端的反反馈信号号。3、反馈放放大器一一般模型型任任何反馈馈放大器器都可以以抽象为为一个模模型来分分析， 其基本本放大器器和反馈馈网络都都具有单单向性。图7.2中各各函数之之间的关关系为：上式中为为基本放放大电路路的输入入信号， 、分别为为反馈放放大电路路的输入入、输出出信号，为反馈馈网络的的输出信信号， 为基本本放大电电路的增增益， 为反馈馈网络的的传输系系数，称称为环

4、路路增益。若用表表示反馈馈放大电电路的增增益，则则有上式中称称为放大大电路的的反馈深深度，它它是衡量量反馈程程度的一一个重要要指标。即引入反反馈后，增益减减少了，这种反反馈一般般称为负负反馈。即引入反反馈后，增益增增大了，这种反反馈一般般称为正正反馈。正反馈馈虽然可可以提高高放大电电路的增增益，但但性能不不稳定，一般很很少用。这就是说说，放大大电路在在没有输输入信号号时，也也有输出出信号，叫做放放大电路路的自激激。4、反馈馈的类型型（1）正反馈馈与负反反馈（22）内部部反馈与与外部反反馈（33）交流流反馈、直流反反馈和交交直流反反馈（44）电压压反馈与与电流反反馈（55）并联联反馈与与串联反反

5、馈二、四种类类型的负负反馈组组态（11）电压压串联负负反馈（2）电电压并联联负反馈馈（3）电流串串联负反反馈（44）电流流并联负负反馈1. 电电压串联联负反馈馈（1） 反馈极极性的判判别方法法：电路路如图77.3所所示，基基本放大大电路就就是一只只集成运运放， 用A表表示；反反馈网络络是由RR1和R2组成的的分压器器，用FF表示。 下面面用瞬时时极性法法判别电电路的反反馈极性性，方法法如下：断开反反馈通路路，给定定原输入入信号一一个极性性；根据该该极性，逐步推推断基本本放大器器中有关关信号的的相应极极性；确确定反馈馈信号vvF的极性性；根据据vI与vF的极性性，确定定净输入入信号vvID与vv

6、I、vF之间的的数值关关系：（2）电电压反馈馈与电流流反馈的的判别方方法：先先区分基基本放大大器A和和反馈网网络F；判别FF的输入入端与AA的输出出端的连连接方式式：并联联的称为为电压反反馈 ；串联的的称为电电流反馈馈。（33）并联联反馈与与串联反反馈的判判别方法法： 先先区分基基本放大大器A和和反馈网网络F； 判别别F的输输出端与与A的输输入端的的连接方方式： 并联的的称为并并联反馈馈；串联联的称为为串联反反馈。（4）电电压串联联负反馈馈的特点点： 反馈馈电压与与输出电电压成比比例 稳稳定输出出电压，降低输输出电阻阻 Viid=VVi-Vf要求RRS小，反反馈效果果明显 AVFF指的是是输出

7、电电压与输输入电压压之比例题1：试分析析图7.4所示示电路存存在的反反馈，并并判断其其反馈组组态。解：（11）采用用瞬时极极性法判判断反馈馈极性。可得经经反馈后后的减少少，故为为负反馈馈。（22）反馈馈网络FF是由RR4、R5构成的的，其输输入端与与RL并联， 所以以为电压压反馈；（3）反反馈网络络F的输输出电压压VF与输入入电压VVi串联， 故为为串联反反馈 。因此，该电路路属于电电压串联联负反馈馈放大电电路。2. 电电流并联联负反馈馈电路如如图7.5所示示 （1）用瞬时时极性法法判别反反馈极性性：（2）判判别是电电压反馈馈还是电电流反馈馈：因为FF的输入入端与AA的输出出端串联联，所以以为

8、电流流反馈。（3） 判别别是并联联反馈还还是串联联反馈：因因为F的的输出端端与A的的输入端端并联，所以为为并联反反馈。所以以该电路路反馈形形式为电电流并联联负反馈馈。（44）电流流并联负负反馈特特点： 反馈电电流与输输出电流流成比例例。 输输出电流流趋向于于维持恒恒定。 因为，所以要要求RSS大，反反馈效果果明显 AIFF指的是是输出电电流与输输入电流流之比。即：例题2：由硅三三极管TT1、T2组成的的反馈电电路如图图7.66所示，试分析析电路结结构和其其中存在在的反馈馈，并判判断其反反馈组态态。解（1）电路结结构分析析该电路路为2级级直接耦耦合的共共射极放放大电路路，它们们之间通通过Rff实

9、现级级间反馈馈。输入入信号为为电流源源IS， 内内阻RSS的值很很高而被被忽略；输出量量为电流流IO，因此此它是电电流放大大器。解解（2）直流反反馈分析析如果是是直流负负反馈， 那么么其目的的就是稳稳定电路路的静态态工作点点。可以以用瞬时时极性法法判别之之。解（3）交交流反馈馈组态判判别用瞬瞬时极性性法判别别反馈极极性可知知， 由由反馈网网络Rff引入的的反馈是是负反馈馈。 电电压或电电流反馈馈：电流流反馈串串联或并并联反馈馈：并联联反馈3、电压压并联负负反馈电电路如图图7.77所示，该电路路的反馈馈极性和和反馈组组态的判判断与上上述方法法一样，下面只只介绍该该类型电电路的特特点： 输出电电压

10、趋向向于维持持恒定 因为，所以要要求RSS大，反反馈效果果明显 ARFF指的是是输出电电压与输入电电流之比比，即：其中4、电流流串联负负反馈电电路如图图7.88所示，该电路路的反馈馈极性和和反馈组组态的判判断与上上述方法法一样，下面只只介绍该该类型电电路的特特点： 输出电电流趋向向于维持持恒定。 因为为，所以以要求RRS小，反反馈效果果明显 AGFF指的是是输出电电流与输输入电压压之比，即：小结：反反馈放大大电路中中的电压压、电流流信号及及AF和F和和含义，（见教教材P2290表表7.33.1）例题（PP3199 7.2.22）推导导图7.9所示示电路框框图闭环环增益的的表达式式。返回第三节负

11、反馈馈对放大大电路性性能的改改善一、提高高增益的的稳定性性稳稳定性是是放大电电路的重重要指标标之一。在输入入一定的的情况下下，放大大电路由由于各种种因素的的变化，输出电电压或电电流会随随之变化化，因而而引起增增益的改改变。引引入负反反馈，可可以稳定定输出电电压或电电流，进进而使增增益稳定定 。上式表明明：引入入深负反反馈的情情况下，负反馈馈放大器器的增益益只与反反馈系数数F有关关，因此此有很高高的稳定定性。 由于增增益的稳稳定性是是用其绝绝对值的的相对变变化来表表示的，因此上上式可以以表示为为：上式表明明：引入入负反馈馈以后，增益的的稳定度度提高了了1+AAF倍二二、扩展展通频带带从从本质上上

12、说，频频带限制制是由于于放大电电路对不不同频率率的信号号呈现出出不同的的放大倍倍数而造造成的。负反馈馈具有稳稳定闭环环增益的的作用，因而对对于频率率增大（或减小小）引起起的放大大倍数下下降，同同样具有有稳定作作用。也也就是说说，它能能减小频频率变化化对闭环环增益的的影响，从而展展宽闭环环增益的的频率。可可以证明明：引入入负反馈馈后，放放大器的的通频带带扩展了了1+AAF倍-见教教材P2293注意意：对于于电压串串联负反反馈情况况， 展展宽的是是电压增增益的频频带(11+ AAF倍)。对于于其它三三种类型型能否展展宽电压压增益的的频带与与其它条条件有关关。三、对输入入、输出出电阻的的影响（1）串

13、串联负反反馈使输输入电阻阻增加由于基基本放大大电路与与反馈电电路在输输入回路路串联，如图77.100所示。因为削削弱了的的作用，导致在在同样的的下，比无无反馈时时小，因因此，串串联负反反馈具有有提高输输入电阻阻的作用用。上式表明明：串联联负反馈馈使输入入电阻增增大倍。（2）并联负负反馈使使输入电电阻减少少由于于基本放放大电路路与反馈馈电路在在输入回回路中并并联， 如图 7.111所示示，由于于，在相相同的VVi作用下下，因IIf的存在在而使IIi增加，因此，并联负负反馈使使输入电电阻Riif=VVi/Ii减小。所以，并联负负反馈使使输入电电阻减小小倍。（33）电压压负反馈馈使输出出电阻减减小由

14、于电电压负反反馈具有有稳定输输出V00的作用用，即RRL改变时时，维持持V0基本不不变，相相当于内内阻很小小的电流流源。电压负负反馈的的引入，使R00比无反反馈时小小。可以以证明：Roff= RRo /(1+AAoF)其中AAo：RL短路的的开环放放大倍数数。（44）电流流负反馈馈使输出出电阻增增大由于电电流负反反馈具有有稳定输输出I00的作用用，即RRL改变时时，维持持I0基本不不变，相相当于内内阻很大大的电流流源。电流负负反馈的的引入，使R00比无反反馈时大大。可以以证明：Roff=(11+AooF)RRo其其中Aoo：RL开路的的开环放放大倍数数。四、减少少非线性性失真由于于放大器器均存

15、在在非线性性传输特特性如图图7.112所示示，特别别是输入入信号幅幅度较大大的情况况下 ， 放大大器可能能工作到到它的传传输特性性的非线线性部分分，使输输出波形形产生非非线性失失真。引引入负反反馈后，可以使使这种失失真减少少。在深度度负反馈馈的情况况下：上式表明明：负反反馈放大大器的增增益与基基本放大大器的增增益无关关，所以以电压放放大器的的闭环传传输特性性可以近近似用一一条直线线表示，如图77.122中的曲曲线2。与曲线线1相比比，在同同样输出出电压幅幅度的情情况下，斜率（即增益益）下降降了，但但增益随随输入信信号的大大小而改改变的程程度却大大为减小小，着说说明输出出与输入入之间几几乎呈线线

16、性关系系，即减减少了非非线性失失真。注注意：负负反馈减减少非线线性失真真是指反反馈环内内的失真真。P2955 表77.3.2负反反馈对放放大电路路性能的的影响返回第四节深负反反馈放大大电路的的分析方方法一、深负负反馈条条件下的的近似估估算这就是说说，只要要求出FF，AFF的值也也就确定定。例11（P2296例例7.44.1）电电路如图图7.113所示示，试近近似计算算放大电电路的电电压增益益， 定定性分析析放大电电路的输输入输出出电阻。在深深负反馈馈条件下下，放大大电路的的增益为为：根据据电压反反馈的特特点，反反馈放大大器的输输出电阻阻Riff远比运运算放大大器本身身的输出出电阻rro要小。二

17、、虚短短、虚断断概念的的运用现在让我我们利用用虚短、虚断的的概念重重新解例例1例2 电电路如图图7.114所示示，它是是三极管管射极偏偏置电路路，其交交流通路路见图77.155，试近近似电路路的电压压增益。将上上式与第第三章的的计算结结果 作作一比较较可知，当电路路处于深深度负反反馈，例例如在值甚大大时， 可以简简化为其其物理意意义是明明显的。根根据电流流串联负负反馈的的特点，图7.14（图7.15）所示电电路的输输人电阻阻提高很很多； 而由于于电流反反馈的作作用， BJTT的恒流流特性得得到改善善，故其其输出电电阻大为为增加，但它作作为电压压放大电电路使用用时，其其实际的的输出电电阻RoofRRc。电电流串联联负反馈馈电路一一般用作作电压-电流变变换器。 因其其输入电电阻高的的特点，有时亦亦可作为为多级放放大电路路的输入入级使用用。例33 电路路如图77.166所示，请判断断电路中中存在的的反馈组组态，并并导出电电压增益益表达式式。设运运