信息与通信电子电路中的反馈

第17章电子电路中的反馈17.1反馈的基本概念17.2放大电路中的负反馈17.3振荡电路中的正反馈17.1反馈的基本概念17.1.1反馈的基本概念反馈：将放大电路输出量(电压或电流)的一部分或全部通过某种电路引回到输入端，经过比较后，再控制输出量的过程。+UCC通过+RUECCRB1RCC通过RERB将输出电压反馈到输入C1+将输出电流2反馈到输入+C1++C2+ui–+u+RRLuo+–oB2REiRERLu–o––负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式净输入信号输出信号XX基本放大Xi+–do电路AXf输入信号反馈反馈信号电路F反馈系数反馈放大电路的三个环节：XX基本放大电路Ao反馈电路FfXXdo放大倍数比较环节XXXdif17.1.2反馈的分类1.按反馈的极性分类负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。正反馈：反馈增强净输入信号，使放大倍数提高。在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。引入直流2.按交直流性质分类负反馈的目的：稳定静态工作点。直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。引入交流交流反馈：反馈只对交流负馈的目的：改善放大电路的性能分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。3.按输出端取样对象分类电压反馈：反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。电流反馈：反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。电压负反馈具有稳定输出电压的作用。电流负反馈具有稳定输出电流的作用。4.按输入端联接方式分类串联反馈：反馈信号与净输入信号在输入端串联。并联反馈：反馈信号与净输入信号在输入端并联。负反馈的类型电压串联负反馈电压并联负反馈交流反馈负电流串联负反馈反馈电流并联负反馈直流反馈稳定静态工作点5.负反馈类型的判别步骤1)找出反馈网络（一般是电阻、电容）。2)判别是交流反馈还是直流反馈？3)判别是否负反馈？4)是负反馈！判断是何种类型的负反馈？17.2放大电路中的负反馈17.2.1负反馈的类型1并联电压负反馈ifRF设输入电压ui为正，

i1Rid

各电流的实际方向如图+1–

+－ui++差值电流id=i1–ifuo–R2RL–if削弱了净输入电流(差值电流)—负反馈uif

o取自输出电压—电压反馈反馈电流Rf反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较—并联反馈特点：输入电阻低、输出电阻低2串联电压负反馈RF设输入电压ui为正，–uf+

–各电压的实际方向如图Ru–d+

1+差值电压u=u–u+++uodifui

R2RLu削弱了净输入电压(差值电压)—负反馈––R1f反馈电压ufuo取自输出电压—电压反馈R1RF反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较—串联反馈特点：输入电阻高、输出电阻低3串联电流负反馈

i设输入电压ui为正，u––+o

+d+各电压的实际方向如图+uouiR2RL差值电压ud=ui–uf–+uf削弱了净输入电压(差值电压)—负反馈Ruf–反馈电压uf=Rio取自输出电流—电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较—串联反馈ufuiio

特点：输出电流io与负载电阻RL无关—同相输入恒流源电路或电压—电流变换电路RR4并联电流负反馈ifRF设输入电压ui为正，

i1R1id

io+–+各电流的实际方向如图+－差值电流id=i1–ifuiR2RLif削弱了净输入电流(差值电流)—负反馈–RR反馈电流ifio取自输出电流—电流反馈RRF反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较—并联反馈4并联电流负反馈ifRF设输入电压ui为正，

i1R1id

i+–+o各电流的实际方向如图+－差值电流id=i1–ifuiR2RLif削弱了净输入电流(差值电流)—负反馈–RR反馈电流ifio取自输出电流—电流反馈RRFui1RFio(1)uii1，且i1if1RR1R特点：输出电流io与负载电阻RL无关—反相输入恒流源电路例1：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。串联电压反馈

－－

uo+–+A1–++uo1+

uiA2

RRL––+uf解：因输入信号和反馈信号分别加在两个输入端上，且两者极性相同所以是负反馈；因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈；因输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，所以是串联反馈；例2：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。并联电流反馈

–

+A1

–

+A2uo+u+－o1

－RRLui解：因输入信号和反馈信号加在同一个输入端上，且两者极性相反，所以是负反馈；因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；因输入信号和反馈信号加在同一个输入端（同相）上的，所以是并联反馈。BJT的四种负反馈电路+UCC例1：RB1RCC2发射极电阻RE为C1+输入回路与输出回路所共有，所以RE是反馈元件。+++RSRLUURB2REO

+iES–––1)判反馈元件（一般是电阻、电容）(1)连接在输入与输出之间的元件。(2)为输入回路与输出回路所共有的元件。例1：2)判断是交流反馈还是直流反馈+UCCRB1RCC2C+交、直流分量的信1++号均可通过RE，所以R引入的是交、直流反馈。+RSRLUEURB2REO

+iESＣE–––如果有发射极旁路电容，RE中仅有直流分量的信号通过，这时RE引入的则是直流反馈。例1：3)判断反馈类型——串联电流负反馈+UCCu与u串联，以电压形式比较ifRB1RCC2C1+——串联反馈+++净输入信号：+Ube+URS–RLUUbeUiUfURB2R

EO

+ifu正半周时，u也是正半周，即两者同相ESIe––if––UbeUiUfUIRIRfeEcc---负反馈uf正比于输出电流——电流反馈结论：反馈类型——串联电流负反馈+UCC反馈过程：Ic

Uf

Ube

RB1RCC2C1+++I+IcRSeRLUURB2REO

+iES–––电流负反馈具有稳定输出电流的作用例2：1)判反馈元件RC+UCCIfRC2F+

C1+电阻RF连接在输入Ii+与输出之间，所以RF是反馈元件。RS+IRLUbO

+UiES–––2)判断是交流反馈还是直流反馈交、直流分量的信号均可通过RF，所以RF引入的是交、直流反馈。例2：3)判断反馈类型——并联电压负反馈+Uii与if并联，RCCCIC2以电流形式比较——并联反馈净输入信号：fRF+IC1+i+RS+IRLUIbIiIfbO

+Uii正半周时，i也是正半周，即两者同相ES–if––UUUIbIiIfIbeo

ofRFRF——负反馈if正比于输出电压——电压反馈if与uo反相例2：反馈类型——并联电压负反馈+UCCRCIfRC2反馈过程：F+IC1+Uo

If

i+RS+IRLUUo

bO

+UiES–––电压负反馈具有稳定输出电压的作用例3：判断图示电路中的负反馈类型。+UCCRB1RC1RC2C2RFC1++TT2++1RSRL

UiRB2RRUO

+E1E2CE2–ES––【解】RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈；RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。RE1对本级引入串联电流负反馈。例3：判断图示电路中的负反馈类型。+UCCRB1RC1RC2－T2C2RFC1－T

++

++1RS

RL

UiRB2RRUO

+E1E2CE2ES–––【解T】2集电极的反馈到T1的发射极，提高了E1的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈；反馈从T2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到T1的发射极，是串联反馈。RE1、RF引入越级串联电压负反馈。例3：如果RF不接在T2的集电极，而是接C2与RL之间，两者有何不同？+UCCRB1RC1RC2C2RFC1

++TT2++1RSRL

UiRB2RRUO

+E1E2CE2ES–––【解】因电容C2的隔直流作用，这时RE1、RF仅引入交流反馈。例3：如果RF的另一端不接在T1的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈？+UCCRB1RC1

－RC2C+2RFC1

+－T2++

T1RSRL

RB2UO+Ui–RE1RE2CE2ES––【解】T2集电极的反馈到T1的基极，提高了B1的交流电位，使Ube1增大，故为正反馈；这时RE1、RF引入越级正反馈。17.2.2负反馈对放大电路工作性能的影响1.降低放大倍数AXXX在Af中，AFo

f

fdod1AFXXX负反馈时，Xf、Xd同相，所以AF是正实数则有：AfA负反馈使放大倍数下降。|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。2.提高放大倍数的稳定性AdAf1dAAf

1AFAf1AFA引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。放大倍数下降1+|AF|倍，其稳定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，称为深度负反馈，此时：1在深度负反馈的情况Af

F下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。例：|A|=300，|F|=0.01。A300则：Af

751AF13000.01dA若：6%AdAf1dA则：

Af1AFA1

(6%)1.5%13000.013.改善波形失真和抑制干扰加反馈前ui小Auoud大略小ui加反馈后略大Auo略大

uf略小F负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。4.展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加Bf(1AoF)BAu无负反馈有负反馈f5.对输入电阻的影响1)串联负反馈使电路的输入电阻提高rif(1A0F)riibUiUbe无负反馈时：ri

+IbIb+ubeu––i+Uiuf有负反馈时：rif

Ib–在同样的Ib下，Ui=Ube+Uf>Ube，rif提高。2)并联负反馈使电路的输入电阻降低ririf

1A0FUbeiiib无负反馈时：ri

IbUbe+ubeif有负反馈时：rif

–Ii在同样的Ube下，Ii=Ib+If>Ib，rif降低。改变电容C的大小可实现频率系数，利用它的非线性可放大倍数下降1+|AF|倍，其稳定性提高1+|AF|倍。特性的非线性自动稳幅。反馈放大电路的三个环节：判断是何种类型的负反馈？因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。特性的非线性自动稳幅。1)放大电路:放大信号例3：如果RF不接在T2的集电极，而是接C2与RL【解】因电容C2的隔直流作用，这时RE1、RF仅带稳幅环节的电路（1）相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。6.对输出电阻的影响1)电压负反馈使电路的输出电阻降低rorof

1A0F电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。2)电流负反馈使电路的输出电阻提高rof(1A0F)ro电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。17.3振荡电路中的正反馈•17.3.1自激振荡放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。注意自激振荡现象和零点飘移现象的区别。17.3.1自激振荡Ui1SAU•开关合在“1”路。UAUuo2Uf为无反馈放大电路。UAUFouiUi1SAUo•开关合在“2”为u2Uf有反馈放大电路，FUAU自激振荡状态ouf如果：UfUi开关合在“2”时,，去掉ui仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。自激振荡的条件由：UAU自激振荡的条件oufUFUAuF1foUAFU即：Au

AFF1ouo1）幅度条件：2）相位条件：

A

F2nAuF1n是整数相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A或反馈系数F达到)。起振及稳幅振荡的过程设：Uo是振荡电路输出电压的幅度，B是要求达到的输出电压幅度。起振时Uo0，达到稳定振荡时Uo=B。起振过程中Uo<B，要求AuF>1，可使输出电压的幅度不断增大。稳定振荡时Uo=B，要求AuF=1，使输出电压的幅度得以稳定。从AuF>1到AuF=1，就是自激振荡建立的过程起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。17.3.2正弦波振荡电路正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。常用的正弦波振荡器LC振荡电路:输出功率大、频率高。RC振荡电路:输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。正弦波振荡电路的组成1)放大电路:放大信号2)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的输入信号3)选频网络:保证输出为单一频率的正弦波即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件4)稳幅环节:使电路能从AuF>1，过渡到AuF=1，从而达到稳幅振荡。1.RC正弦波振荡电路①电路选出单一频RCRF∞率的信号–+++uO+RC选频网络u–fRCR正反馈网络–1用正反馈信号uf作为输入信号同相比例电路放大信号②RC串并联选频网络的选频特性。+R传输系数：1R//CU2jCFU。1+U111RR//RCU2jCjC––。。1

1

o

o

式中：

3j(

)oRC分析上式可知：仅当=o时，U2U1=13达最大值，且u2与u1同相，即网络具有选频特性，fo决定于RC。U2幅频特性90o相频特性U1（f）130offfo90oou2与u1波形u1u2③工作原理输出电压uo经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf作为同相比例电路的输入信号ui。（1）起振过程（2）稳定振荡（3）振荡频率振荡频率由相位平衡条件决定。

A=0，仅在f0处F=0满足相位平衡条件，所以振荡频率f0=12RC。改变R、C可改变振荡频率RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。振荡频率的调整R振荡频率FR3R2R11fo

KC2RC–∞+++uOR3R2R1–CRK改变开关K的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调；改变电容C的大小可实现频率的细调。（4）起振及稳定振荡的条件起振条件AuF>1，因为|F|=1/3，则RFAu13R1稳定振荡条件AuF=1，|F|=1/3，则RFAu13R1考虑到起振条件AuF>1,一般应选取RF略大2R1。如果这个比值取得过