模拟电路第七章

7反馈放大电路7.1反馈的概念及分类7.2四种负反馈类型的分析7.3反馈放大电路的框图及增益的般表达式7.4负反馈对放大电路性能的改善7.5负反馈放大电路的分析方法7.6负反馈放大电路的稳定问题7.1.1反馈的定义7.1.2

反馈的分类§7.1反馈的概念及分类

7.1.1反馈的定义

在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。放大电路的框图见图7.1.1。

图中：

是输入信号，是输出信号，

（a）无反馈（开环）图7.1.1放大电路的框图

图中：

是输入信号，是反馈信号，称为净输入信号。（b）带反馈（闭环）图7.1.1放大电路的框图

所以有

1.2反馈的分类1.2.1负反馈和正反馈1.2.2电压反馈和电流反馈1.2.3串联反馈和并联反馈1.2.4交流反馈和直流反馈

1.2.1负反馈和正反馈负反馈—加入反馈后，净输入信号|Xid|<|Xi|，输出幅度下降。正反馈—加入反馈后，净输入信号|Xid|>|Xi|，

输出幅度增加。

正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。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，则为负反馈；反之为正反馈。动画7-1

将负载‘短路’vo=0，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。1.2.2电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；电压反馈与电流反馈的判断：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。将负载‘开路’io=0，若反馈信号为零，则为电流反馈；若反馈信号仍然存在，则为电压反馈。

1.2.3串联反馈和并联反馈

反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。

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。

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输入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。

1.2.4交流反馈和直流反馈

反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。

正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；

反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。正反馈和负反馈的判断法之二：

以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。动画7-2例题7.1.1:试判断图7.1.2所示电路的反馈组态。解:

根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-”号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又为电流反馈。结论：是直流电流并联负反馈。

图7.1.2例题7.1.1图

经Rf加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。例题7.1.2:试判断图7.1.3所示电路

的反馈组态。解:

根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-”号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。图7.1.3例题7.1.2图

因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。结论：交直流串联电压负反馈。§7.2四种负反馈类型的分析7.2.1电压串联负反馈7.2.2电压并联负反馈7.2.3电流串联负反馈7.2.4电流并联负反馈负反馈类型有四种组态:电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈在此要分析反馈组态。7.2.1电压串联负反馈

对图7.2.1(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为‘+’，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是

电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈，这将在下面分析。（1）判断方法：

图7.2.1串联电压负反馈(a)分立元件放大电路

对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。

图7.2.1串联电压负反馈(b)集成运放放大电路

（2）情况分析

对于串联电压负反馈，在输出端的取样量为电压量，在输入端是输入电压和反馈电压（反馈量）相减，所以对于图7.2.1(a)：对于图7.2.1(b)：

反馈系数：净输入量：开环增益：闭环电压增益：

（3）特点：

电压负反馈使输出电压维持恒定。一定，

对于串联反馈，信号源内阻Rs愈小，则反馈效果越好。对于图7.2.1(b)：7.2.2电压并联负反馈电压并联负反馈的电路如图7.2.2所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈在输入端采用电流相加减。图7.2.2电压并联负反馈具有电阻的量纲

闭环互阻增益：具有电导的量纲

互导反馈系数：净输入量：

具有电阻的量纲

开环增益：对于电压并联负反馈，在输出端的取样量为电压量，在输入端是输入电流和反馈电流（反馈量）相减，所以特点及应用：用于输入为高内阻Rs的电流源信号，而输出为低内阻Rs的电压信号的场合---电流—电压变换器。

对于并联反馈，信号源内阻Rs愈大，则反馈效果越好。

7.2.3电流串联负反馈

电流串联负反馈电路如图7.2.3所示。图(a)是基本放大电路将Ce去掉而构成，图(b)是由集成运放(见下页)构成。对图(a)，反馈电压从Re1上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电阻短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。图7.2.3(a)电流串联负反馈具有电导的量纲

闭环互阻增益：具有电阻的量纲

互阻反馈系数：

具有电导的量纲

开环增益：对于电流串联负反馈，在输出端的取样量为电流量，在输入端是输入电压和反馈电压（反馈量）相减，所以净输入量：

特点及应用：

电流负反馈使输出电流维持恒定。一定，用于输入为低内阻Rs的电压源信号，而输出为高内阻Rs的电流信号的场合---电压—电流变换器。7.2.4电流并联负反馈电流并联负反馈的电路如图7.2.4(a)(b)所示。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。图7.2.4电流并联负反馈(a)(b)闭环电流增益：反馈系数：净输入量：开环增益：对于电流并联负反馈，在输出端的取样量为电流量，在输入端是输入电流和反馈电流（反馈量）相减，所以§7.3反馈放大电路的框图及增益的一般表达式

7.3.1负反馈放大电路的框图7.3.2闭环放大倍数的一般表达式7.3.3反馈深度7.3.4环路增益7.3.1负反馈放大电路的框图上述讨论的四种负反馈放大电路，可用下面的一般框图表示：说明：信号源信号源经和反馈放大电路的输入电阻构成衰减电路（分压或分流），得到输入信号比较环节基本放大电路反馈电路，一般是无源元件（R，C等）组成信号传输方向7.3.2闭环放大倍数的一般表达式

根据图7.3.1可以推导出反馈放大电路的基本方程。闭环放大倍数：开环放大倍数：7.3.3反馈深度

称为反馈深度

它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况(1)当＞1时，＜，增益减小相当负反馈(2)当＜1时，＞，增益增大相当正反馈(3)当=0时，=∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。

7.3.4环路增益

环路增益是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当>>1时称为深度负反馈，与1+>>1相当。于是闭环放大倍数:

也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。

在此还要注意的是

、

和

可以是电压信号，也可以是电流信号。3.当它们既有电压信号也有电流信号时，、

、

有量纲，

和

也有专门的放大倍数称谓。1.当它们都是电压信号时，

、

、

无量纲，

和是电压放大倍数。2.当它们都是电流信号时，

、

、

无量纲，

和是电流放大倍数。P290表7.3.1§7.4负反馈对放大电路性能的影响负反馈是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。7.4.1负反馈对增益的影响7.4.2负反馈对输入电阻的影响7.4.3负反馈对输出电阻的影响7.4.4负反馈对通频带的影响7.4.5负反馈对非线性失真的影响7.4.6负反馈对噪声、干扰和温漂的影响7.4.1负反馈对增益的影响根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降1+AF倍。对电压串联负反馈

在负反馈条件下增益的稳定性（输出稳定）也得到了提高，这里增益应该与反馈组态相对应

有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。7.4.2负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。图7.4.1串联负反馈对输入电阻的影响

(1)串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈输入端的电路结构形式如图7.4.1所示。由于与在输入回路中彼此串联，且极性相反，其结果导致的减小，从而使增加，反馈愈深，增加愈甚。有反馈的输入电阻为对串联电压负反馈和串联电流负反馈效果相同。(2)并联负反馈使输入电阻减小

图7.4.2并联负反馈对输入电阻的影响并联负反馈输入端的电路结构形式如图7.4.2所示。由于输入电流的增加，致使减小。反馈愈深，减小愈甚。有反馈的输入电阻为

对电压并联负反馈和电流并联负反馈效果相同。7.4.3负反馈对输出电阻的影响

电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小，稳定性就好。反馈愈深，输出电阻减小愈甚。(1)电压负反馈使输出电阻减小负反馈对输入电阻的影响与与电压或电流反馈有关，而与串联或并联反馈无关。(2)电流负反馈使输出电阻增加

电流负反馈可以使输出电阻增加。这与电流负反馈可以使输出电流稳定是相一致的。输出电阻大，负反馈放大电路接近电流源的特性，输出电流的稳定性就好。7.4.4负反馈对通频带的影响

放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了，如图7.4.3所示。

图7.4.3负反馈对通频带的影响7.4.4负反馈对通频带的影响无反馈时的通频带f=fH－fLfH，引入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。LLFHHFfFAffFAf)1(1)1(,&&+=+=7.4.5负反馈对非线性失真的影响负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。

图7.4.4负反馈对非线性失真的影响因加入负反馈放大电路的输出幅度下降，不好比对，因此必须要加大输入信号，使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度才有意义。

加入负反馈改善非线性失真，可通过图7.4.4来加以说明。失真的反馈信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真。(动画7-3)(动画7-4)7.4.6负反馈对噪声、干扰和温漂的影响

原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善。负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。P295表7.3.2作业：P3177.1.7§7.5负反馈放大电路的分析方法深度负反馈的条件下的近似计算：所以那么，净输入近乎为0对于集成运放作放大电路，因（开环增益）很高80分贝，很容易实现深度负反馈，那么①，两个输入端近似等电位，虚假短接，称为“虚短”，。②集成运放的输入电阻很高，1兆欧，，两输入端虚假断路，称为“虚断”例1.判断类型，并近似计算电路的增益，对和作定性分析。图7.4.1(a)集成运放放大电路③串联电压在深度负反馈下，“虚断”，解：①电压串联负反馈②运算电路：同相比例电路图7.4.1(b)集成运放放大电路例2.判断类型，并近似计算电路的增益，对和作定性分析。③并联电流在深度负反馈下，“虚短”，“虚地”，解：①电流并联负反馈②7.17.2负反馈可以改善放大电路的性能指标，但是负反馈引入不当，会引起放大电路自激。为了使放大电路正常工作，必须要研究放大电路产生自激的原因和消除自激的有效方法。负反馈放大电路的自激原因稳定工作的条件§7.6负反馈放大电路的稳定问题7.1负反馈放大电路的自激原因

根据反馈的基本方程，可知当|FA&&+1|=0时，相当放大倍数无穷大，也就是不需要输入,放大电路就有输出，放大电路产生了自激。

相位条件AF=A+F=(2n+1)n=0,1,2,3…又可写为

幅度条件将||=

0改写为称为负反馈。①A+F=2n(n=0,1,2,3…)与同相，②A+F=(2n+1)(n=0,1,2,3…)与反相，称为正反馈。且时，自激。7.2稳定工作条件在许多情况下反馈电路是由电阻构成的，所以F=0，AF=

A+F=

A。当AF=A+F=(2n+1)(n=0,1,2,3…)时，满足。第七章模电作业一．是非题1.在负反馈放大电路中，在反馈系数较大的情况下，只有尽可能地增大开环放大倍数，才能有效地提高闭环放大倍数。[]2.在负反馈放大电路中，放大级的放大倍数越大，闭环放大倍数就越稳定.[]3.若放大电路的负载固定，为使其电压放大倍数稳定，可以引入电压负反馈，也可以引入电流负反馈。[]4.电压负反馈可以稳定输出电压，流过负载的电流也就必然稳定，因此电压负反馈和电流负反馈都可以稳定输出电流,在这一点上电压负反馈和电流负反馈没有区别。[]5.串联负反馈不适用于理想电流信号源的情况，并联负反馈不适用于理想电压信号源的情况。[]6.任何负反馈放大电路的增益带宽乘积都是一个常数。[]7.要想在提高放大电路的输入电阻的同时稳定输出电流，必须采取电流串联负反馈。[]8.只要引入串联负反馈，就能提高交流放大器的输入电阻。[]9.要使交流放大器的输出电压稳定，提高带载能力，一定要引入电压负反馈。[]10.若对交流放大器有下列要求，（ａ）当负载

变化时，输出电压基本不

变。（ｂ）使该放大器从信号源取用的电流尽量小一些，对这两项要求，可引入电压并联负反馈。[]×

×

×

×

11.负反馈只能改善反馈环路内的放大性能，对反馈环路之外无效。[]12.一个放大电路只要接成负反馈,就一定能改善性能。[]13.放大器引入负反馈后能改善非线性失真，所以不论原来放大器的失真程度如何，都能通过负反馈来加以改善。[]14.放大器引入电流串联负反馈后，能稳定输出电流，所以也能稳定电流增益。[]15.放大器引入电压串联负反馈后，能稳定输出电压，所以也能稳定电压增益。[]16.因为正反馈使放大器的性能变坏，所以在放大电路中绝对不使用正反馈。[]17.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能稳定输出电压。[]18.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能稳定输出电流。[]19.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能增加输出电阻。[]20.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能减小输出电阻。[]21.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能增大输入电阻。[]22.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能减小输入电阻。[]

×

×

×

×

×

×

23.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能增大工作点电流。[]24.一个放大电路具有直流负反馈和电流并联式交流负反馈,这些反馈的作用是能稳定工作点电流。[]二．选择题1.反馈放大电路的含义是______。(Ａ)输出与输入之间有信号通路，(Ｂ)电路中存在反向传输的信号通路，(Ｃ)除放大电路以外还有信号通路。2.构成反馈通路的元器件______。(Ａ)只能是电阻、电容或电感等无源元件，(Ｂ)只能是晶体管、集成运放等有源器件(Ｃ)可以是无源元件，也可以是有源器件。3.反馈量是指______。(Ａ)反馈网络从放大电路输出回路中取出的信号，(Ｂ)反馈到输入回路的信号，(Ｃ)反馈到输入回路的信号与反馈网络从放大电路输出回路中取出的信号之比。4.直流负反馈是指______。(Ａ)只存在于直接耦合电路中的负反馈，(Ｂ)直流通路中的负反馈，(Ｃ)放大直流信号时才有的负反馈。×

B

C

B

B

6.在放大电路中，为了稳定静态工作点，可以引入____；若要稳定放大倍数，应引入____；某些场合为了提高放大倍数，可适当引入____；希望展宽频带，可以引入______；如要改变输入或输出电阻，可以引入______；为了抑制温漂，可以引入______。(Ａ)直流负反馈，(Ｂ)交流负反馈，(Ｃ)交流正反馈，(Ｄ)直流负反馈和交流负反馈

7.如希望减小放大电路从信号源索取的电流，则可采用______；如希望取得较强的反馈作用而信号源内阻很大,则宜采用______；如希望负载变化时输出电流稳定，则应引入____；如希望负载变化时输出电压稳定，则应引入______。(Ａ)电压负反馈(Ｂ)电流负反馈(Ｃ)串联负反馈(Ｄ)并联负反馈8.对于串联负反馈放大电路，为使反馈作用强，应使信号源内阻______；对于并联负反馈放大电路，为使反馈作用强，应使信号源内阻______；为使电压串联负反馈电路的输出电阻尽可能小，应使信号源内阻______。(Ａ)尽可能小，(Ｂ)尽可能大，(Ｃ)与输入电阻接近。9.为了提高放大电路的输入电阻，并且稳定输出电压，在电路中引入：_____（Ａ）电压串联负反馈；（Ｂ）电压并联负反馈；（Ｃ）电流串联负反馈；（Ｄ）电流并联负反馈。10.在信号源内阻很高的情况下，为使放大器输出电压稳定，在输出与输入之间应引入_____________负反馈;引入该负反馈后,将会使放大器的输入电_____,使输出电阻______。（Ａ）并联电压（Ｂ）并联电流（Ｃ）串联电压（Ｄ）串联电流（Ｅ）提高（Ｆ）降低

A，B，C，B，B，A

C，D，B，AC，D，B，A

C，D，B，A

A，B，AAA11.依据反馈在放大器输出回路和输入回路中接入方式的不同，反馈具有不同的型式。反馈网络以______方式接入输出回路者，取样量是______，称为______反馈反馈网络以______方式接入输出回路者，取样量为______，称为______反馈。(Ａ)电压(Ｂ)电流(Ｃ)串联(Ｄ)并联12.依据反馈在放大器输出回路和输入回路中接入方式的不同，反馈具有不同的型式。反馈网络以______方式接入输入回路者，比较量是______，称为______反馈；反馈网络以______方式接入输入回路者，比较量是______，称为______反馈。(Ａ)电压(Ｂ)电流(Ｃ)串联(Ｄ)并联13.判断负反馈放大器的基本型式时，若把输出短接后，反馈因而消失者，就是______反馈，反馈并不因而消失者，则是_______反馈；若把输入短接后，反馈因而消失者，就是_______反馈，反馈并不因而消失者，则是_______反馈。(Ａ)电压(Ｂ)电流(Ｃ)串联(Ｄ)并联

14.为了充分提高负反馈的效果，串