项目2-1.2负反馈与差放电路讲解

2-1.2负反馈与差分放大器（一）负反馈的概念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，与输入信号进行叠加，就称为反馈。（feedback)

若引回的信号削弱了输入信号，称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。一、放大电路中的负反馈返回基本放大电路Ao反馈回电路F

+–2.反馈环节放大：反馈：叠加：1.反馈框图返回（二）负反馈的类型与判别1.负反馈的类型

（1）电压反馈和电流反馈

根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。①电压反馈。如果反馈信号取自电压信号，叫电压反馈。电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。②电流反馈。如果反馈信号取自电流信号，叫电流反馈。电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。返回(2)串联反馈和并联反馈根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。①串联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较的，叫串联反馈。②并联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较的，叫并联反馈。

串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。返回反馈形式判断举例ui电压反馈电压串联负反馈u0RLFA串联反馈ui电压反馈电压并联负反馈u0RLFA并联反馈ui电流反馈电流串联负反馈i0串联反馈RLFAui电流反馈电流并联负反馈并联反馈RLFAi0(3)交流反馈和直流反馈有的反馈只对交流信号起作用，称为交流反馈。

在反馈网络中串接隔直电容，可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。

在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。有的反馈只对直流信号起作用，称为直流反馈。有的反馈对交直流均起作用,交直流反馈。返回ufudRf、RE1组成反馈网络，反馈系数约为：+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf返回

反馈示例例题增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2RfC注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。返回增加旁路电容CE1

后，Rf只对直流起反馈作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CE2C3C2+UCCuoui+–T1T2Rf

CE1RE1返回2.负反馈的判别(1)负反馈判别步骤③是否为负反馈？判别反馈的类型。①找出反馈网络（电阻）。②判别是交流反馈还是直流反馈？返回⑵判断负反馈的方法①瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。返回输入信号和反馈信号在不同端子引入，两者极性相同为负反馈，极性相反为正反馈。

当输入信号和反馈信号在同一节点引入时，两者极性相同为正反馈，极性相反为负反馈。

正反馈

负反馈观看动画，点击，确定电子课动画集\33瞬时极性法判断.swf②输出端短路法反馈元件中无信号为电压反馈。反馈元件中有信号为电流反馈。③输入端短路法反馈元件中无信号为并联反馈。反馈元件中有信号为串联反馈。返回ubeuc1ub2uc2此电路为两级电压串联负反馈，对直流不起作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf

uf返回

判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。例题电子课动画集\33反馈判断1.swf观看动画，点击，确定uouiiiBiFuFRE2Rf

RE1RC1RC2+UCCiE2电流反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2返回

判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。例题电子课动画集\34反馈判断2.swf观看动画，点击，确定

电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2Rf

RE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2返回

判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。例题2.9+RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie对交流信号：ieueube=ui-ueibieRE1：交直流电流串联负反馈。RE2：直流电流串联负反馈。返回

判断图中RE1、RE2的负反馈作用。例题【例2-7】放音机磁头放大电路如图2-38所示，试说明其工作原理。解：它为二级直接耦合放大器，在多级放大电路中，为了达到改善放大电路性能的目的，所引入的负反馈主要为级间反馈。整个电路有4个负反馈：①两管的发射级电阻（150W）构成本级电流串联负反馈；②150kW电阻Rf1构成级间直流电流并联负反馈，用以稳定静态工作点；③VT2管集电级至VT1管发射级中的元件Rf2Rf3Cf构成整个电路的电压串联负反馈，反馈电路中0.02uF为补偿电容Cf，该电容在高频时，容抗小，故该支路负反馈较强，使放大倍数下降；在低频时，容抗大，负反馈弱，使放大倍数上升，目地是补偿磁头的低频损失造成的拾音失真，因为磁头拾音时，信号频率低，感应电动势小；输入信号小信号频率高时，感应电动势大，输入信号大。1.降低放大倍数Ao:开环放大倍数Af:闭环放大倍数（三）

负反馈对放大电路工作性能的影响其中,返回称为深度负反馈。反馈深度引入负反馈使电路的稳定性提高。2.提高放大倍数的稳定性

在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。求导后如果，故返回动画—负反馈改善波形失真电子课动画集\35负反馈影响.swf3.改善波形失真Aouiuiuouduo小大AF

+–略小略小略小返回4.对放大电路输入电阻的影响(1)串联反馈使电路的输入电阻增加(2)并联反馈使电路的输入电阻减小①无负反馈时②串联负反馈后①无负反馈时②并联负反馈后返回[解]

先将放大电路化为微变等效电路，再由等效电路入端计算输入电阻rif无负反馈时可见串联电流负反馈使输入电阻增高。返回

计算串联电流负反馈放大电路的输入电阻。例题5.对放大电路输出电阻的影响(1)电压反馈使电路的输出电阻减小

(2)电流反馈使电路的输出电阻增加返回（5）负反馈扩展了放大器的通频带。在阻容耦合交流放大电路中，耦合电容和旁路电容的存在引起低频段增益下降，而三极管极间电容和寄生电容的存在又引起高频段增益下降，使通频带变窄。引入负反馈后，由于提高了放大电路增益的稳定度，使得放大电路的增益在低频段和高频段下降的速度减缓，相当于展宽了频带。

直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。二、

差分放大电路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2(2)零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：(1)前后级静态工作点相互影响零点漂移的危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。

一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。输入端等效漂移电压输出端漂移电压电压放大倍数

只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。

由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。通频带f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅频特性

抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。

适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。

简称差放。电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大原理电路两个输入、两个输出两管静态工作点相同（一）差分放大电路的工作原理1.零点漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+

VC1

)－(VC2+

VC2)=0静态时，ui1

=

ui2

=0当温度升高时

IC

VC

（两管变化量相等）

对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。差模信号与共模信号当两个输入信号ui1、ui2大小和极性都相同时，称为共模信号，记为uic，即ui1=ui2=uic。当ui1与ui2大小相同但极性相反时，即ui1=-ui2时，称为差模信号，记为uid。理想情况下，差放对共模信号没有放大能力。

输入信号ui1、ui2的大小和极性往往是任意的，既不是一对差模信号，也不是一对共模信号。称为比较输入。2.信号输入

两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。(1)共模信号

ui1=ui2

大小相等、极性相同

差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。+–+–+–+–+–+–共模信号需要抑制2.信号输入两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)

差模信号

ui1=–ui2

大小相等、极性相反uo=(VC1－

VC1

)－(VC2+

VC１)=－2

VC1即对差模信号有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信号是有用信号差放抑制零漂动画1，点击，确定电子课动画集\38差放零漂.swf(3)比较输入

ui1、ui2大小和极性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信号差模信号

放大器只放大两个输入信号的差值信号—差动放大电路。

这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。（二）典型差分放大电路RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。UEE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。1.静态分析

在静态时，设IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC，可列出

上式中前两项较第三项小得多略去，则每管的集电极电流发射极电位VE

0每管的基极电流每管的集—射极电压RC+UCCRB1T1RE-UEEIB2IEICIE+UCE+－UBE+－单管直流通路2.动态分析单管差模信号通路

由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，通过RE的电流近于不变，RE上没有差模信号压降，故RE对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。单管差模电压放大倍数同理可得T1RCibic+uo1RB+

ui1

双端输入—双端输出差分电路的差模电压放大倍数为当在两管的集电极之间接入负载电阻时式中两输入端之间的差模输入电阻为两集电极之间的差模输出电阻为相当于每管各带一半负载电阻。两端就像是“跷跷板”的两端，

RL

的中点始终为零电位，相当于接地。重点理解差模信号就是待放大的有用信号。在它的作用下，一只三极管内电流上升，另一只管内电流下降，两管的集电极电位一减一增，变化的方向相反，变化的大小相同，就像是“跷跷板”的两端，于是输出端将有电压输出。式中，，相当于每管各带一半负载电阻。就像是“跷跷板”的两端，

RL

的中点始终为零电位，相当于接地。

例1:在前图所示的差分放大电路中,已知UCC=12V，UEE=12V,

=50,RC=10k,RE=10k,RB=20k

，并在输出端接负载电阻RL=20k,试求电路的静态值和差模电压放大倍数。解:式中单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。

双端输入分双端输出和单端输出两种。(CommonModeRejectionRatio)

全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数共模放大倍数

KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模抑制比共模抑制比

若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数

Ac=0

输出电压

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若电路不完全对称，则Ac

0，实际输出电压

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信号对输出有影响。（三）

恒流源式差动放大电路为了提高差动放大器的共模抑制比，理论上应当提高电阻RE的数值。但RE的阻值太大会使IC下降太多，对电源要求也高。实际中常用三极管电路组成的恒流源来代替发射极电阻RE。恒流源具有很大的交流等效电阻，本身可流过较大的直流电流，而直流压降却不大。在放大区的很大范围内IC基本是恒定的，相当于一个内阻很大的电流源。可以得到较好的共模抑制效果，同时利用恒流源的恒流特性给三极管提供更稳定的静态偏置电流。恒流源式差动放大电路如图所示。

图恒流源式差动放大电路

接入恒流三极管后，抑制了共模信号的变化。有时，为简化起见，常常用一个简化的恒流源符号来表示恒流管VT3的具体电路，如图2.9所示。恒流源差动放大器动态技术指标Aud与上面典型差放的计算公式相同。（四）差动放大电路输入输出方式

差动放大电路有4种输入输出方式，上面讲的是典型的双端输入双端输出方式。而在实际的电子电路中，经常需要遇到把信号的一端接地使用。为了适应这种需要，差动放大电路还有双端输入单端输出；单端输入双端输出；单端输入单端输出几种接法。如图2-45所示（简图）。这些接法有些是不对称的，又称为不对称接法的差动放大电路。（1）单端输出。差动放大电路也可以单端输出，即分别从uo1或uo2端输出。（2）单端输入。

单端输

入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个输入端，另一个输入端接地，可以看成是双端输入的一种特例。由于两个晶体管发射极电流之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极电阻RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属于