电子科技模拟电路基础第7章12课时

Chap7负反馈技术（12学时，第1课）

一、单环理想模型

教学基本要求二、掌握反馈放大器类型及极性的判断理解基本概念：原输入xs、净输入xi和反馈信号xf；基本放大器A、反馈网络B；开环增益A与闭环增益Af；反馈系数B；反馈深度F；环路传输系数T；基本反馈方程；正反馈与负反馈；深度负反馈。四种反馈类型及其双口网络模型。

理解负反馈稳定闭环增益、展宽通频带、减小非线性失真、改变输入输出电阻和稳定工作点的作用。三、理解反馈的效果四、掌握A、B电路分析法和负反馈放大电路交流参数的计算；熟练掌握深负反馈条件下Af和Avsf的计算。教学基本要求

理解产生自激振荡的原因和自激条件；了解用已知的T(j)和A(j)的波特图判断稳定性的方法；了解稳定裕量的计算方法；了解自激振荡的消除方法。五、负反馈放大器的稳定性凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号叠加，就称为反馈。7.1负反馈的概念若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。判断正负反馈，即判断反馈的极性，就是要判断反馈信号与输入信号的相位关系→同相是正反馈，反相是负反馈。反馈框图放大器输出输入取+加强输入信号→正反馈→用于振荡器取-削弱输入信号→负反馈→用于放大器开环闭环反馈网络±叠加反馈信号实际被放大信号反馈网络一般是由无源元件构成。单环理想模型→由理想基本放大器和理想反馈网络再加一个求和环节构成。图7.1反馈放大器的一般结构：X代表电压或电流；A为开环增益；B为反馈系数。负反馈框图Xs源信号A输出BXiXoXf+输出量Xo→取样信号净输入量Xi反馈量Xf反馈电路的基本方程反馈电路的三个环节：放大，反馈，叠加。①闭环增益Af，开环增益A；②环路增益AB，通常用T表示：T=AB；③反馈深度F=1+AB；即深度负反馈条件下，反馈放大器的增益由反馈网络决定，几乎与基本放大器的增益无关。当AB>>1时，称为深度负反馈，此时：单环理想模型的基本反馈方程→①当F>1（即T>0，A和B同号）时，为负反馈；②当1>F>0（即0>T>-1，A和B异号）时，为正反馈。判断反馈的极性→补充：基本反馈方程成立的条件→信号流图中，信号只能沿箭头方向传输→基本放大器A只能由输入向输出传输信号，而反馈网络B只能由输出向输出反向传输信号；反馈网络B对基本放大器A的输入端或输出端无负载效应。换言之，在单环理想模型中，反馈网络唯一的作用是在反馈放大器的输入端产生一个受取样信号控制的受控源。Xs源信号A输出XiXoXf=BXo（受控源）+与反馈放大器的一般结构等效的单环理想模型负反馈技术可以改善放大器的以下性能：稳定放大器的增益；扩展通频带；抑制反馈环内的噪声，提高输出信噪比；减小非线性失真；调节输入电阻、输出电阻；稳定静态工作点。7.2负反馈对放大器性能的影响如果反馈系数B是一个常量：7.2.1稳定放大器的增益结论→负反馈稳定了放大器的增益：当AB>>1时，闭环增益的变化量远小于开环增益的变化量；闭环增益的相对变化率远小于相应的开环增益的变化率。例7.1

已知A=105，Af=50，B=0.019999。假设开环增益的变化量dA=104（10%的变化量）。试计算dAf/Af。分析→讨论→与开环增益的相对变化率相比，闭环增益的相对变化率要小得多。练习：给定开环增益A的变化率，求闭环增益Af的变化率。（A0是低频或中频增益，H是上转折角频率。）假设反馈系数B与频率无关，则对应的反馈放大器的闭环增益：7.2.2扩展通频带结论→负反馈较大幅度地提高了上转折频率。采用类似的方法可得反馈放大器的下转折角频率为：结论→负反馈较大幅度地降低了下转折频率。负反馈较大幅度地扩展了通频带。（A0是低频或中频增益，L是上转折角频率。）中频闭环增益带宽积为→结论→放大器的增益带宽积不因反馈的引入而改变，即增益带宽为常量。对于一个给定的电路，可以用降低增益来增大带宽，也可以用减小带宽来提高增益。图7.2频带扩展的开环增益和闭环增益的频率特性例7.2已知某反馈放大器的低频开环增益A0=104，开环带宽H=2100rad/s，低频闭环增益A0f=50。求反馈放大器的带宽Hf。

练习：确定反馈放大器的带宽。分析→闭环增益的带宽为：讨论→当增益量从104降低到50时，带宽从100Hz增加到20kHz。（Si=vi是信号源提供的输入信号；Ni=vn是输入噪声信号。）7.2.3抑制反馈环内的噪声，提高输出信噪比（So=ATiSi是期望输出信号，ATi源信号的增益；

No=ATnNi是输出噪声信号，ATn噪声的增益。）例7.3考虑图7.3给出的四种带有不同输入噪声源的放大器结构。所有放大器能提供相同的输出电压，确定噪声vn的影响。练习：确定反馈对源信号和噪声的影响。分析→图a：两个开环放大器级联，噪声产生在两个放大器之间。输出电压voa=A1A2vi+A2vn

→输出信噪比是输入信噪比的10倍练习：确定反馈对源信号和噪声的影响。两个开环放大器级联，噪声是输入信号的一部分。输出电压vob=A1A2vi+A1A2vn

，→输出信噪比与输入信噪比相同练习：确定反馈对源信号和噪声的影响。vfb=Bvoc，ve=vi–vfb=vi-Bvoc，→在相同增益的条件下，增加第一级的增益并按图（c）引入负反馈，避免了输出级过载的同时，提高输出信噪比。练习：确定反馈对源信号和噪声的影响。→输出信噪比与输入信噪比相同练习：确定反馈对源信号和噪声的影响。讨论→①若噪声是输入信号的一部分时，负反馈不会改变输出信噪比与输入信噪比相等的关系。如图（b，d）；②加负反馈的作用是为提高输出信噪比创造条件：即加大输入信号或增大前级放大量而且可以避免输出级过载。电路图c还可进一步设计为：③在设计多级放大器电路时，第一级要采用低噪声放大器。因为它的噪声对信噪比的影响不能通过负反馈来抑制。图7.4（a）没有负反馈（b）带有负反馈的放大器的传输特性图中示出了4个常数增益区A1-4。采用负反馈系数为B的负反馈，且BA1-4>>1时，闭环增益分段计算如下：表明：闭环增益在4个区几乎相等。7.2.4减小非线性失真例7.4已知：如果负反馈系数B=0.5，确定闭环增益。验证：负反馈减小了非线性失真。分析→7.2.5调节输入、输出电阻1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：例如:射极输出器理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：例如：射极输出器理解：电压负反馈目的是阻止vo的变化，稳定输出电压。理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定输出电流。4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：1.稳定增益；2.减小