《电子技术基础》-5

第一节反馈的基本概念一、反馈与反馈支路所谓反馈，就是将放大电路输出信号(电压或电流信号)的全部或一部分，通过反馈支路形成反馈信号引回到输入端，和输入信号作比较(相加或相减)，再由比较所得的信号去控制输出。这样一来，输出不但取决于输入，也取决于输出本身。在第二章的讨论中已经引入过反馈的概念，例如图2一9所示共射极放大电路，其工作点的稳定就是通过直流负反馈来实现的。二、反馈放大电路的组成反馈放大电路由基本放大电路、反馈支路(网络)和比较环节组成，用图5一1所示的框图来表示反馈放大电路。下一页返回第一节反馈的基本概念框图来表示反馈放大电路。图中A为基本放大电路，F为反馈网络，圆圈中间加“x”的符号表示比较环节。其中Xo,Xi和Xf分别表示放大的输出信号、输入信号和反馈信号，它们可以是电压也可以是电流。输出信号X。经反馈网络后形成反馈信号XoXf与输出信号成正比，即式中的比例系数F称为反馈系数。根据上式，反馈系数为反馈信号与输出信号的比值，即上一页下一页返回第一节反馈的基本概念

反馈信号Xf通过比较环节与输入信号Xi相减或相加，形成差值信号Xd，这一差值信号是实际输入基本放大电路的信号，称为净输入信号。当比较环节使反馈信号和输入信号相加时，即:上一页返回第二节反馈电路的类型与判别

一、负反馈放大电路的基本类型负反馈放大电路千变万化，要了解每个放大电路的各项性能指标，原则上可使用交直流等效电路分析的方法，分别求出静态工作点、闭环电压放大倍数、输入输出电阻等。但当放大电路的级数在二级以上时这种分析将变得非常复杂。为此，首先研究负反馈的分类，分别研究各类负反馈对放大电路会产生哪些影响，有了这个基础，负反馈电路的分析就可以得到简化。在分析一个具体的负反馈放大电路时，首先确定该电路负反馈类型的归属，然后根据这种类型负反馈放大电路的一般特性，就可以大致知道这一放大电路的特征。在放大电路设计时，情况十分类似:根据放大电路设计要求中对于放大电路性能上的要求选择需要引入的负反馈类型，然后根据选定的反馈类型确定反馈电路的连接方式，有必要时再进行定量的计算。下一页返回第二节反馈电路的类型与判别二、反馈极性的判别在讨论负反馈放大电路的分类之前需要学会如何判别反馈的极性，以便确定究竟是负反馈还是正反馈。判别反馈的极性，可用“瞬时极性判别法”。具体做法是先假定输入信号处于某一个瞬时极性(用“十”表示正极性，“一”表示负极性)，然后逐级推出各点瞬时极性，最后判断反馈到输入端的信号的极性与原假定极性相同还是相反，若反馈到输入端的信号与输入端信号同一点，极性相同，则为正反馈，极性相反，则为负反馈，若反馈信号与输入信号不同点，则极性相同为负反馈，极性不同则为正反馈。上一页下一页返回第二节反馈电路的类型与判别例如，图5-2(a)所示的放大电路，电阻Rf将输出信号反馈至输入端，为了判别反馈的极性，假设VT1信号的瞬时极性为“+”，则VT1集电极输出信号极性为“一”(集电极信号与基极输入信号相位相反)，传至VT1射极，信号极性为“一”(基极与发射极同相位)，该信号经电阻R。传至VT1输入端极性为“一”，与原输入信号的极性相反，反馈信号与输入信号同一点，因此属负反馈.三、直流负反馈与交流负反馈负反馈可以存在于交流通路中，也可以存在于直流通路中，它们在负反馈放大电路中听起的作用不同，因此还需要讨论如何区分直流反馈和交流反馈。上一页下一页返回第二节反馈电路的类型与判别

可分为三种情况。一是反馈只存在于直流通路中，称为直流反馈，直流负反馈在放大电路中常用于稳定静态工作点。例如，在工作点稳定的共发射极放大电路(见图2-9)中的负反馈即属于这一种。该电路电阻RE是反馈电阻，RE两端并联一旁路电容CE，形成交流信号通路，因此，电阻RE对交流信号没有反馈作用，这种反馈即为直流负反馈。二是反馈仅存在于交流通路中，这种反馈就属交流反馈。例如，图5-2(b)中R、和C;所形成的反馈即属交流反馈，由于电容C,的隔直流作用，这一支路不存在直流反馈。三是反馈既存在于交流通路，又存在于直流通路，图5-3所示的放大电路中的负反馈即属于这种情况。这是在第二章已经学过的共集电极放大电路，RE所形成的直流负反馈，能稳定放大电路的静态工作点，其工作原理和图2-4所示共射极放大电路中的负反馈相同;同时，图中RE也对交流信号形成负反馈。上一页下一页返回第二节反馈电路的类型与判别四、电压反馈和电流反馈的判别电压反馈和电流反馈的判别可采用“两点法”。“两点法”:反馈信号取自于输出信号同一点，则为电压反馈，取自于不同点，则为电流反馈五、串联反馈和并联反馈的判别是串联反馈还是并联反馈，可根据反馈信号与输入信号的连接方式来判别。输入信号与反馈信号相串联的为串联反馈，这时两信号在输入端是以电压相加减的形式出现的;输入信号与反馈信号相并联的为并联反馈，这时两信号在输入端是以电流相加减的形式出现的。并联反馈的判断也可采用“两点法”，即反馈回来的信号与输入信号同一点，则为并联反馈;不同一点，则为串联反馈。上一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响

通过前面反馈放大电路框图组成的讨论知道，引入负反馈以后，放大电路的闭环放大倍数总是下降的，以牺牲放大倍数为代价，放大电路的其他性能得到了改善。如提高了放大倍数的稳定性，减小了非线性失真，扩展了通频带;还可以根据需要提高或降低输入、输出电阻。一、提高放大倍数的稳定性放大电路的开环放大倍数取决于三极管的电流放大倍数、发射极电阻和负载电阻等，由于温度变化、电源电压波动和负载变动等原因，开环放大倍数是不稳定的。为了说明负反馈在稳定放大电路放大倍数上所起的作用，我们引入开环放大倍数的相对变化量vAlA来描述开环放大倍数的稳定程度，其中vA表示各种原因引起的放大电路开环放大倍数的变化量，该变化量除以放大倍数，即为开环放大倍数的相对变化量。下一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响vAlA越小就表示放大倍数越稳定。同理，vAr/Ar反映闭环放大倍数的稳定性。二、减小非线性失真严格地说，晶体管和场效应管都是非线性的器件。例如，从图5-8所示的晶体管输入特性曲线可以看出，基极电流和发射结电压%E之间的关系并不是严格线性的，基极输入电压%E为正弦波时，基极电流并非是完美的正弦波，其正半周明显偏高。因此，由晶体管组成放大电路时其输出电压也就不会是完美的正弦波。除此之外，放大电路中还可能包含其他非线性元器件(如光电器件等)，这些非线性元器件也会造成输出信号偏离正弦波。上述因晶体管等非线性元器件所造成的输出信号失真称为非线性失真。上一页下一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响

负反馈如何减小非线性失真呢?下面进行定性的说明。用A表示没有引入反馈时的放大电路，输入的正弦波信号经放大后出现非线性失真，输出信号偏离正弦波。如果输出信号的前半周大，后半周小，如图5-9(a)所示，这表示基本放大器A的非线性趋向于使输入信号的前半周有更高的放大倍数。现在加入负反馈〔见图5-9(b)，输出电压经反馈网络输出反馈信号Xr,设反馈系数F为常数，则所形成的反馈信号Xr也是前半周大，后半周小。反馈信号与正常的输入信号X相减后所形成的净输入信号xd=Xi一Xr，却变成了前半周小，后半周大，这样就使输出信号的前半周得到压缩，后半周得到扩大，结果使前、后半周的幅度趋于一致，于是就使输出信号的非线性失真变小上一页下一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响

三、展宽通频带负反馈能展宽放大电路的通频带，展宽的原理和改善非线性失真类似。在低频段和高频段由于输出信号下降，因反馈系数F为一固定值，反馈至输入端的反馈信号也下降，于是原输入信号与反馈信号相减后的净输入信号增加，从而使得放大电路输出的下降程度经不加负反馈时为小，这就相当于放大电路的通频得到了展宽。负反馈展宽通频带的情况如图5-10所示，图中fBW为开环带宽，fBWf为展宽后的闭环带宽。可以证明上一页下一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响四、改变输入、输出电阻放大电路引入负反馈后，其输入、输出电阻也随之变化不同类型的反馈对输入、输出电阻的影响各不相同，因此，在放大电路设计时可以选择不同类型的负反馈以满足对于输入、输出电阻的不同需要。1.串联负反馈使输入电阻增大无论采用电压负反馈还是电流负反馈，只要输入端属串联负反馈方式，与无反馈时相比其输入电阻都要增加，增加的倍数即为反馈深度(1+AF),即上一页下一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响2.并联负反馈使输入电阻减小无论采用电压负反馈还是电流负反馈，只要输入端属并联负反馈方式，与无反馈时相比，其输入电阻都要减小，减小的倍数即为反馈深度(1十AF)，即

3.电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈趋向于稳定输出电压，因此将减小输出电阻。这是因为一个电源的内阻(相当于放大器的输出电阻)很低时，其输出电压就不会随负载电阻的变化而发生很大的变化;反之，电源内阻很高，负载电阻变化时输出电压也随之变化，电源内阻越低，输出电压越稳定。电压负反馈能稳定输出电压，说明其输出电阻一定是降低的。上一页下一页返回第三节负反馈对放大电路性能的影响可以证明，电压负反馈放大电路闭环输出电阻r},.减小的倍数是反馈深度(1十AF)，即

4.电流负反馈使输出电阻增大电流负反馈趋向于稳定输出电流，因此将增加输出电阻。输出电流的稳定是与高输出电阻相联系的，电源的内阻(