第3章 放大电路中的负反馈

第三章

放大电路中的负反馈电子技术基础目录第二章三极管及其基本放大电路3.1反馈的基本概念及判断方法3.2负反馈放大器的组态及其计算3.3负反馈对放大器性能的影响3.4深度负反馈放大器的近似计算3.5负反馈放大器的稳定性第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法含有反馈电路的放大器称为反馈放大器。1.什么是反馈

放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。要研究哪些问题？怎样引回是从输出电压还是输出电流引出反馈多少怎样引出

反馈放大电路可用方框图表示。影响放大电路的输入电压还是输入电流第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法正反馈和负反馈

从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？还是减小？

或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例A】判断下图所示的放大电路中反馈的性质设uI的瞬时极性为（+），则VT1管基极电位uB1的瞬时极性也为（+），经VT1的反相放大，uC1（亦即uB2）的瞬时极性为（

），再经VT2的同相放大，uE2的瞬时极性为（

），通过Rf

反馈到输入端，使uB1被削弱，因此是负反馈。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例B】判断下图所示的放大电路中反馈的性质设uI的瞬时极性为（+），与图3-4a同样的过程，uE2的瞬时极性为（

），通过Rf反馈至VT1管的发射极，则uE1的瞬时极性为（

）。该放大电路的有效输入电压（或净输入电压）uBE1＝uB1-uE1，uB1的瞬时极性为（+），uE1的瞬时极性为（

），显然，uBE1增大，即反馈信号使净输入信号加强，因此是正反馈。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例C】判断下图所示的放大电路中反馈的性质

设uI的瞬时极性为（+），则反相输入端电压uN的瞬时极性也为（+），经放大器反相放大后，uo的瞬时极性为（

），通过Rf反馈到反相输入端，使uN

被削弱，因此是负反馈。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例D】判断下图所示的放大电路中反馈的性质设uI的瞬时极性为（+），则放大器A1的同相输入端电压uP1的瞬时极性也为（+），经A1同相放大后，uo1的瞬时极性为（+），经导线反馈到A1的反相输入端，致使A1的净输入电压（uP1-uN1）减小，因此是负反馈。对于放大器A2，由于uo1的瞬时极性为（+），则其反相输入端电压uN2的瞬时极性也为（+），经A2反相放大后，uo的瞬时极性为（

），通过R3反馈到A2的反相输入端，显然为负反馈，同时也通过Rf反馈到A1的同相输入端，也为负反馈。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法直流反馈和交流反馈

直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为交流反馈。引入交流负反馈引入直流负反馈第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例3-2】判断下图所示的放大电路中引入的是直流反馈还是交流反馈。设图中各电容对交流信号均可视为短路。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法原图所示电路的直流通路如图a所示，R2构成反馈通路，故该电路中引入了直流反馈；其交流通路如图b所示，该电路中没有反馈通路，故该电路中没有交流反馈。a直流通路b交流通路第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法图所示电路的直流通路图a所示，显然没有反馈通路，故该电路中没有直流反馈；其交流通路如图b所示，R2构成反馈通路，故该电路引入了交流反馈。a直流通路b交流通路第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法电压反馈和电流反馈一般情况下，基本放大器与反馈网络在输出端的连接方式有并联和串联两种，对应的输出端的反馈方式分别称为电压反馈和电流反馈。a）电压反馈

b）电流反馈第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例】判断图所示的放大电路中引入的是电压反馈还是电流反馈。第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法串联反馈和并联反馈一般情况下，基本放大器与反馈网络在输入端的连接方式有串联和并联两种，对应的输入端的反馈方式分别称为串联反馈和并联反馈a）串联反馈

b）并联反馈第三章放大电路中的负反馈3.1反馈的基本概念及判断方法【例】判断图所示的放大电路中引入的是串联反馈还是并联反馈。第三章放大电路中的负反馈3.2负反馈放大器的组态及其计算负反馈放大器的组态由于反馈放大器在输出和输入端均有两种不同的反馈方式，因此负反馈放大器具有四种组态，即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。第三章放大电路中的负反馈3.2负反馈放大器的组态及其计算第三章放大电路中的负反馈3.2负反馈放大器的组态及其计算典型的四种组态负反馈放大器第三章放大电路中的负反馈3.2负反馈放大器的组态及其计算【例】判断图所示的放大电路中所引入反馈的性质及组态。第三章放大电路中的负反馈3.2负反馈放大器的组态及其计算负反馈放大器的一般表达式净输入信号基本放大器的放大倍数又称为开环放大倍数（开环增益）反馈放大器的放大倍数又称为闭环放大倍数（闭环增益）。反馈系数定义为负反馈放大器的一般表达式称为环路放大倍数（环路增益），它是无量纲的。第三章放大电路中的负反馈3.3负反馈对放大器性能的影响负反馈虽然使放大器的放大倍数下降，即牺牲了增益，但却能改善放大器其他方面的性能，如提高放大倍数的稳定性，扩展通频带，减小非线性失真，改变输入、输出电阻等。因此，在实用放大电路中常常引入负反馈。3.3.1提高增益稳定性在电子产品的生产过程中，由于元器件参数的分散性，例如三极管β值的不同、电阻电容值的误差等，会使同一电路的增益不尽相同，从而引起产品性能的较大差异，如收音机、电视机灵敏度的高低等。此外，负载、环境温度、电源电压的变化以及电路元器件的老化也会引起电路增益的变化。若在放大电路中引入负反馈，则可以提高电路增益的稳定性。第三章放大电路中的负反馈3.3负反馈对放大器性能的影响3.3.2扩展通频带第三章放大电路中的负反馈3.3负反馈对放大器性能的影响3.3.3减小非线性失真

由于电子器件的非线性特性，总会使放大器在输出端产生一定的非线性失真。a）基本放大器的非线性失真

b）负反馈减小非线性失真第三章放大电路中的负反馈3.3负反馈对放大器性能的影响3.3.4改变输入电阻和输出电阻1、改变输入电阻（1）串联负反馈使输入电阻增大（2）并联负反馈使输入电阻减小2．改变输出电阻（1）电压负反馈使输出电阻减小（2）电流负反馈使输出电阻增大串联负反馈放大器使输入电阻增大并联负反馈放大器使输入电阻减小第三章放大电路中的负反馈3.3负反馈对放大器性能的影响3.3.5引入负反馈的一般原则（1）若要稳定静态工作点，应引入直流负反馈；若要改善动态性能，应引入交流负反馈。（2）若放大器的负载要求电压稳定，即放大器输出（相当于负载的信号源）电压要稳定或输出电阻要小，应引入电压负反馈；若放大器的负载要求电流稳定，即放大器输出电流要稳定或输出电阻要大，应引入电流负反馈。（3）若信号源希望提供给放大器（相当于信号源的负载）的电流要小，即负载向信号源索取的电流小或输入电阻要大，应引入串联负反馈；若希望输入电阻要小，应引入并联负反馈。（4）当信号源内阻较小（相当于电压源）时应引入串联负反馈，当信号源内阻较大（相当于电流源）时应引入并联负反馈，这样才能获得较好的反馈效果。第三章放大电路中的负反馈3.4深度负反馈放大器的近似计算一般来说，以前所学过的电路和线性网络的分析理论也可以用于负反馈放大器的计算，因为负反馈放大器也是一种线性网络，只不过是有源的，并带有反馈回路而已。但是，当电路比较复杂时，此类方法的计算量太大，很不方便，因此很少采用。由于集成运算放大器等各类具有高增益的模拟集成电路的出现，在实际运用中，负反馈放大器往往满足深度负反馈的条件，同时引入深度负反馈也是改善放大器性能所必需的，因此这里只讨论深度负反馈放大器的计算。第三章放大电路中的负反馈3.4深度负反馈放大器的近似计算3.4.1深度负反馈放大器的特点从电压的角度来看，由于基本放大器的输入电压近似为0，即近似为短路，这种情况称为“虚短”（并非真正短路）；而从电流的角度来看，由于基本放大器的输入电流近似为0，即近似为开路，这种情况称为“虚断”（并非真正开路）。第三章放大电路中的负反馈3.4深度负反馈放大器的近似计算3.4.2深度负反馈放大器的近似计算电压串联负反馈放大器

电压并联负反馈放大器第三章放大电路中的负反馈3.5负反馈放大器的稳定性

放大器中引入负反馈后改善了放大器的性能，且仅从所讨论的理论结果来看，反馈深度越大，改善的效果越显著，放大器的性能越优良。

不过，这一结论仅在一定条件下才成立，如果反馈太深，则容易引起放大器的自激振荡，使放大器不能正常放大，反而恶化了放大器的性能。第三章放大电路中的负反馈3.5负反馈放大器的稳定性3.5.1负反馈放大器的自激振荡应当指出的是，前面有关负反馈放大器的讨论，都是假定信号工作频率均为中频的情况下进行的，而实际情况并非完全如此。实际上，放大器在高频区（结电容作用）或低频区（耦合电容作用）时将产生附加相移，如果在某一频率点上，基本放大器的附加相移达±180

（一般认为反馈网络为电阻性，不会产生附加相移），则此时反馈放大器的性质将由负反馈变为正反馈，这时只要反馈信号强度足够大（Xf＞Xi即AF＞1），放大器就会在这个频率点上产生自激振荡，而此时是否有外加输入信号则与振荡无关，如图3-25所示。图3-25负反馈放大器的自激振荡因此，负反馈放大器产生自激振荡的根本原因是电路中的附加相移，与输入信号有无以及是否工作在中频区无关。第三章放大电路中的负反馈3.5负反馈放大器的稳定性3.5.2负反馈放大器的稳定工作条件为使负反馈放大器能稳定地工作，