第七章 反馈放大电路

第七章反馈放大电路第一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四本章知识结构图第二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四本章教学要求掌握反馈的基本概念和类型，会判断放大电路中是否存在反馈以及反馈的类型，正确理解反馈一般表达式的含义。掌握负反馈对放大电路性能的影响，正确理解如何根据实际要求在电路中引入适当的反馈。掌握深负反馈条件下闭环电压增益的估算方法，正确理解负反馈放大电路产生自激振荡的条件。第三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四本章重点难点1．放大电路中反馈类型的判别方法判断放大电路中反馈类型的方法主要包括五个步骤：（1）通过分析放大电路的输出回路和输入回路之间是否存在相互联系的电路元件来判断是否存在反馈支路；（2）通过瞬时极性法判断反馈的极性。具体为设定输入信号的瞬时极性，通过分析电路中各点对“地”交流电位的瞬时极性来判别正、负反馈，若反馈信号增强外加激励信号，使有效输入信号增强则为正反馈，若使有效信号削弱的则为负反馈；（3）根据反馈信号的成分判断反馈是直流反馈还是交流反馈，一般放大电路中直流负反馈和交流负反馈往往同时存在；（4）通过输出假想短路法来判断反馈是电压反馈还是电流反馈。将反馈放大电路的输出端短路，即vo=0，若反馈信号不存在，说明反馈信号与输出电压成比例，则为电压反馈，若反馈信号仍存在，说明反馈信号与输出电压无关，而与输出电流成比例，则为电流反馈。电压反馈或电流反馈也可通过直观法判断，具体表现为：反馈放大电路的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大电路的同一个电极上,则为电压反馈，否则为电流反馈；（5）根据反馈信号和输入信号在输入端的求和形式不同，判断反馈是属于串联反馈还是并联反馈。具体表现为：对于分立元件构成的放大电路，当反馈信号与输入信号同加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈；若一个信号加在基极，另一个加在发射极，则为串联反馈。对于运放构成的放大电路，反馈信号与输入信号加在同一输入端，则为并联反馈；两信号加在不同输入端，则为串联反馈。第四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四2．负反馈对放大电路工作性能的影响在放大电路中引入负反馈的目的在于改善放大电路的工作性能，具体表现为：（1）负反馈使电路的放大倍数降低，但能提高电压放大倍数的稳定性，深度负反馈时，最为稳定；（2）改善波形失真；（3）串联负反馈使放大电路的输入电阻增高，并联负反馈则使输入电阻减低；（4）电压负反馈使放大电路的输出电阻减小，具有稳定出电压的作用；而电流负反馈使输出电阻增大（如有RC，则两者并联后，近似等于RC），具有稳定输出电流的作用；（5）展宽通频带。3．深度负反馈下闭环增益和闭环电压增益的计算深度负反馈的特点是反馈信号和输入信号近似相等，闭环增益近似等于反馈系数的倒数。深度负反馈放大电路中其闭环增益的求解步骤为：（1）根据闭环增益近似等于反馈系数的倒数来直接求取闭环增益，并根据反馈组态确定闭环增益的量纲；（2）判断电路中的负反馈是串联负反馈还是并联负反馈（注意：不需要判断反馈是电压负反馈还是电流负反馈）；（3）若为串联负反馈，则得出，列出关于的表达式，若为并联负反馈，则得出，列出关于的表达式；（4）估算闭环电压增益。第五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四4．负反馈放大电路中的自激振荡负反馈放大电路中的负反馈是在中频范围的情况下定义的，在高频段或低频段，放大电路和反馈网络将会产生附加相位移，附加相位移是负反馈放大电路产生自激振荡的根本原因，但同时必须满足幅值条件。负反馈放大电路产生自激振荡的条件是，具体表现为幅值条件和相位条件，其中A、F分别是放大电路和反馈电路产生的附加相位移。第六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第七章反馈放大电路7.1反馈的基本概念、类型与判别7.2负反馈放大电路的四种组态7.3负反馈放大电路增益的一般表达式7.4负反馈对放大电路性能的影响7.5深度负反馈条件下的近似计算7.6负反馈放大电路的设计7.7负反馈放大电路的频率响应7.8负反馈放大电路的稳定性第七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四——V或I

——输出——输入——反馈——净输入闭环(closed-loop)

7.1.1反馈的基本概念开环(open-loop)反馈---

将放大电路输出回路中某个电量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的电路形式（反馈网络）送回到放大电路的输入回路，并同输入信号一起参与控制作用，以使放大电路某些性能获得改善的过程。7.1反馈的基本概念、类型与判别第八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四如何判断放大电路是否存在反馈？输出回路和输入回路之间是否存在反馈通路第九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四级间反馈本级反馈开环状态第十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.1.2直流反馈与交流反馈只有交流成分只有直流成分交流反馈：直流反馈：交直流反馈：按反馈信号的类型分类：既有交流成分又有直流成分影响交流性能影响直流性能第十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四判断图中哪些元件引入了级间直流反馈，哪些引入级间交流反馈？第十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四直流通路Rf1Rf2引入级间直流反馈第十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四交流通路Re1引入级间交直流反馈第十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四1.正反馈2.负反馈反馈信号削弱外加激励信号，使放大电路的净输入信号减小，负反馈以牺牲放大倍数来改善放大电路的性能。+++---7.1.3正反馈与负反馈（按反馈信号的极性分）

反馈信号增强外加激励信号，使放大电路的净输入信号增大，放大倍数得以提高，但加剧了放大电路性能的不稳定。在某些振荡电路中，有意引入正反馈构成自激振荡。第十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四判断反馈极性的方法——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，用“+”、“-”表示。按信号传输方向依次判断相关点的对地瞬时极性或支路电流的瞬时流向，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。

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。第十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四串联反馈并联反馈7.1.4串联反馈与并联反馈1.并联反馈

反馈信号与输入信号在输入端以电流形式比较求代数和。2.串联反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压形式比较求代数和。

（按反馈在输入端的连接方式分）第十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四并联反馈串联反馈第二十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四并联反馈串联反馈第二十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四3.判断方法

根据三类电路（BJT或FET、运算放大器、差分放大电路）中输入信号和反馈信号加到两个输入端的方式判别具体反馈类型。运放差放BJT和FET第二十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压反馈电流反馈7.1.5电压反馈与电流反馈（按输出连接方式分）3.判断方法——输出短路法若负载短路，反馈信号为零，则为电压反馈；若负载短路，反馈信号不为零，则为电流反馈。1.电压反馈反馈信号取自输出电压，与输出电压成比例。2.电流反馈反馈信号取自输出电流，与输出电流成比例。第二十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压反馈电流反馈第二十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压反馈电流反馈第二十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电流反馈电压反馈第二十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四总结：反馈放大器类型描述类型=（交、直流）+输出

+输入+

极性交流反馈直流反馈电压反馈电流反馈串联反馈并联反馈负反馈正反馈例如：交流电压串联负反馈四种交流负反馈放大器：电压反馈电流反馈串联反馈并联反馈有反馈？abcda串联电压series-shuntb并联电压shunt-shuntc串联电流series-seriesd并联电流shunt-series第二十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题:试判断图示电路R1、Rf各引入何种反馈？引入交流电压串联负反馈引入交直流电流并联负反馈1、R1

加在B1上：2、Rf加在E1上：第二十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题：试判断图示电路的反馈组态。交直流电压串联负反馈第二十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四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7.2负反馈放大电路的四种组态第三十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.2.1电压串联负反馈基本放大器Av反馈网络Fv.并联连接串联连接第三十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四瞬时极性法

反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。当vi一定时：若

vovfvidvo输出回路反馈信号与电压成比例，是电压反馈。输入回路反馈电压Vf与输入电压Vid是串联关系，故为串联负反馈。AFAF⊕⊕⊕⊕vividvfvo结论：电压负反馈放大电路能稳定输出电压，是一个电压控制电压源。

反馈系数：第三十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题：试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。⊕⊕⊕⊕○

+vf-1.根据瞬时极性法判断该电路为负反馈；2.反馈信号与电压成比例，是电压反馈；3.经Rf加在发射极E1上的反馈电压Vf与输入电压Vi是串联关系，故为串联负反馈。第三十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题：试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。○⊕⊕○解:

根据瞬时极性法该电路是负反馈。

反馈信号vf和输入信号vi加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。

反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。交直流串联电压负反馈⊕第三十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四AF....7.2.2电压并联负反馈AF⊕voIiIidIf○电压负反馈输出端的取样是电压并联负反馈输入端Ii和If以并联的方式进行比较第三十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.2.3电流串联负反馈AFAF⊕⊕vividvf⊕io输出端的取样是电流——电流负反馈。输入端Vid和Vf以串联的方式进行比较——串联负反馈。第三十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电流串联负反馈例题：试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。第三十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.2.4电流并联负反馈AF...⊕iiiidif○AFio当ii一定时：RL

ioifiidio通过R、Rf电流负反馈稳定输出电流输出端的取样是电流，电流负反馈。输入端Ii和If以电流的方式进行比较，并联负反馈。第三十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题：试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。电流并联负反馈○○⊕⊕⊕★输入信号与反馈信号是并联的形式，所以是并联负反馈。★反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。第三十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题：试判断电路的反馈组态。

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。经电阻R1加在基极B1上的是直流电流并联负反馈。第四十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压串联负反馈第四十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压并联负反馈第四十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电流并联负反馈第四十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压串联负反馈第四十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电流并联负反馈第四十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压并联负反馈第四十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.3负反馈放大电路增益的一般表达式注意：

信号的传输具有单向性。信号从输入端到输出端的传输只通过基本放大电路；信号从输出端到输入端的反馈只通过反馈网络。开环放大电路：未引入反馈的基本放大电路。反馈放大电路：由基本放大电路和反馈网络构成的一个闭环系统。第四十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四一.负反馈放大电路的一般方框图

:

输入信号

:反馈信号

:净输入信号1.放大2.反馈3.叠加第四十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四二.负反馈放大电路增益的一般表达式第四十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四三.反馈深度和环路增益1.----环路增益2.----反馈深度,

一般负反馈；,

深度负反馈，闭环放大倍数仅与反馈系数有关；，正反馈；,自激振荡。放大电路和反馈网络所形成环路的增益。第五十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四注意:

、

和

可以是电压信号，也可以是电流信号。1、三者都是电压信号时，

、

、

无量纲，

和是电压增益；

2、三者都是电流信号时，、、无量纲，和是电流放大倍数。

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。

3、三者既有电压信号又有电流信号时，、、有量纲，和也有专门的放大倍数称谓、

、

、。第五十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四【例题】某电压串联负反馈放大电路在中频区的反馈系数F=0.01，输入信号vi=10mV，开环电压增益Av=104，求该电路的闭环增益Avf、反馈电压vf和净输入电压vid。第五十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.4负反馈对放大电路性能的影响7.4.1对增益的影响7.4.2对输入电阻的影响7.4.3对输出电阻的影响7.4.4对通频带的影响7.4.5对非线性失真的影响7.4.6对噪声、干扰和温漂的影响第五十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四结论：

引入负反馈后，增益下降为原来的1/（1+AF），但其稳定性提高为原来的（1+AF）倍。不同的反馈能稳定不同的增益。7.4.1提高增益的稳定性一、降低放大倍数深度负反馈时二、提高放大倍数的稳定性引入深度负反馈后，放大电路的增益由反馈网络决定，与基本放大电路无关。第五十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四【例题】设某放大电路的A=1000，由于环境温度变化，使增益下降为900，引入负反馈后，反馈系数F=0.099。求闭环增益的相对变化量。第五十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.4.2减小非线性失真和抑制噪声、干扰和温漂注意：引入负反馈后，虽然增益减小了，但增益随输入信号变化而变化的程度也减小了，输入信号与输出信号间呈现线性关系，即减小非线性失真。负反馈对输入信号的固有失真是无能为力的，即只对环内非线性失真起作用。ViVo开环传输特性闭环传输特性一、负反馈对非线性失真的影响第五十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四二、负反馈对噪声的影响

在输入级和噪声级间增加前置级并引入反馈，将噪声或干扰纳入反馈回路，提高信噪比。负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用。第五十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四引入负反馈后的放大倍数引入负反馈后的上限频率引入负反馈后的下限频率7.4.3负反馈对通频带的影响第五十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四结论：1.引入负反馈后的中频增益减小为原来的1/(1+AMF)；2.引入负反馈后的下限频率减小为原来的1/(1+AMF)；3.引入负反馈后的上限频率增大为原来的(1+AMF)倍；4.引入负反馈后的通频带展宽为原来的(1+AMF)倍。

因为增益与通频带之积为常数，负反馈深度愈深，则增益愈小，通频带愈宽。第五十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.4.4负反馈对输入电阻的影响

负反馈对输入电阻的影响取决于反馈网络与基本放大电路的输入回路的连接方式，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。一、串联负反馈使输入电阻增加Ri=rid第六十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四2.并联负反馈使输入电阻减小串联或并联负反馈仅使反馈回路内的输入电阻增大或减小。输入电阻增加、减小的程度取决于反馈深度。串联负反馈使闭环输入电阻增加到开环输入电阻的（1＋AF）倍。并联负反馈使闭环输入电阻降低到开环输入电阻的1/（1+AF）。

第六十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四一、电压负反馈使输出电阻减小将负载开路，在输出端加入一个等效电压Vo’，并将输入端接地，则7.4.5负反馈对输出电阻的影响负载开路时的电压增益

电压负反馈使输出电阻减小与电压负反馈能稳定输出电压是一致的。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。第六十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四二、电流负反馈使输出电阻增加

将负载电阻开路，在输出端加入一个等效的电压V'o，并令输入信号源为零，即XS=0。可得负载短路时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换为电流源，再将负载开路的增益。电流负反馈使输出电阻增加与电流负反馈能稳定输出电流是一致的。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。第六十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四

反馈信号在输出端的采样方式决定了输出电阻的改变，改变的程度决定于反馈深度：电压负反馈使输出电阻减小为开环时的1/（1+AF）；电流负反馈使输出电阻增加为开环时的（1＋AF）倍。

负反馈通过牺牲放大倍数来改善放大电路的性能，改善的程度取决于反馈深度。负反馈只能改善反馈环内的性能！第六十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四【例题】某放大器的AV=1000，ri=10kΩ，ro=10kΩ，fH=100kHz，fL=10kHz，在该电路中引入电压串联负反馈后，当开环放大倍数变化±10%时，闭环放大倍数变化不超过±1%，求Avf、Rif、Rof、fHf、fLf。解：第六十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第六十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.5深度负反馈条件下的近似计算“虚短”“虚断”“虚短”+“虚断”1+>>1时称为深度负反馈第六十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四一、电压串联负反馈电压增益的估算两种分析方法：1.深度负反馈2.虚短、虚短概念的运用第六十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第六十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四二、其它负反馈电路电压增益的估算

深度负反馈时，只需很小的净输入信号，就能得到很大的反馈信号，且使输入信号和反馈信号近似相等，负反馈深度愈深，则两者愈近似相等，净输入信号愈接近于零。电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈第七十页，共八十二页，编辑于2023年，星期四闭环电压增益的估算步骤：1、根据深度负反馈条件估算闭环增益；2、分析负反馈是串联负反馈还是并联负反馈；3、若是串联负反馈，则得出vf≈vi，若是并联负反馈，则得出if≈ii；4、由实际电路列出求解vf、vi、if、ii的表达式；5、估算闭环电压增益。第七十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期四电压并联负反馈电流串联正反馈电流串联负反馈例题：如图所示反馈放大电路的交流通路中，输出端通过电阻与电路的输入端相连，形成大环反馈，（1）试判断电路中大环反馈的组态；（2）判断T2和T3之间所引入反馈的极性；（3）求大环反馈的闭环增益的近似表达式；（4）定性分析该电路的输入电阻和输出电阻。第七十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第七十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题

试判断图中反馈是正反馈还是负反馈，若是负反馈，请分析具体类型，若满足深度负反馈，估算闭环电压增益。第七十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期四例题

试判断图中反馈是正反馈还是负反馈，若是负反馈，请分析具体类型，若满足深度负反馈，估算闭环电压增益。第七十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期四7.6负反馈放大电路的自激振荡一.产生自激振荡的幅度条件和相位条件1.找出相频特性上的相位移对应的频率；2.在对数幅频特性上分析对应的是否大于零，若大于零，则将产生自激震荡，若小于零，则不会产生自激震荡。二.自激振荡的判断方法第七十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期四三.负反馈放大电路中的稳定裕度1.稳定裕度

当环境温度、电路参数等在一定范围内发生变化时，电路所需满足的一定的稳定条件。2.幅度裕度3.相位裕度稳定电路的Gm应为负值稳定电路的Φm应为正值第七十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期四第七十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期四一、判断题1．负反馈放大电路的放大倍数与组成它的基本放大电路的放大倍数量纲相同。（）2．若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，输出电压基本不变。（）3．阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。（）4．只要在放大电路中引入反馈，就一定能使其性能得到改善。（）5．放大电路的级数越多，引入的负反馈越强，电路的放大倍数也就越稳定。（）6．反馈量仅仅决定于输出量。（）7．既然电流负反馈稳定输出电流，那么必然稳定输出电压。（）8．电压增益在任何电路中均等同于电路增益。（）9．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。（）10．负反馈放大电路只要在某一频率下变成正反馈，就一定会产生自激振荡。（）第七十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期四二、选择题1．对于放大电路，所谓开环是指

。A．无信号源B．无反馈通路C．无电源D．无负载2．在输入量不变的情况下，若引入反馈后

，则说明引入的反馈是负反馈。A．输入电阻增大B．输出量增大C．净输入量增大D．净输入量减小3．直流负反馈是指。A．直接耦合放大电路中所引入的负反馈B．只有放大直流信号时才有的负反馈C．在直流通路中的负反馈4．若希望提高放大