负反馈对放大电路性能的影响

1、4.3负反馈对放大电路性能的影响，4.3.1提高增益的稳定性4.3.2减小非线性失真4.3.3扩大通带4.3.4改变输入电阻和输出电阻在4.3.5放大电路中导入负反馈的一般原则， 4.3负反馈对放大电路性能的影响在放大电路中引入负反馈会降低放大电路的增益，但可以改善放大电路多方面的性能，然后分析负反馈对放大电路主要性能的影响。 4.3.1用于提高增益的稳定性放大电路的增益，由于部件参数的变化、环境温度的变化、电源电压的变化、负载的大小的变化等因素的影响，有可能变得不稳定，引入适当的负反馈，可以提高闭环增益的稳定性。 如果负反馈很深，即，如果值为1，则可从表达式(4.2.5)获得(4.3.1)是

2、指在引入深反馈之后，放大电路的增益由反馈网络的反馈系数决定，而与基本放大电路几乎没有关系。 因为反馈网络一般由比半导体晶体管稳定的性能优越的没有边缘的线性元件(例如r、c )构成，所以闭环增益比较稳定。 一般来说，增益的稳定性是常见的，用没有反馈的情况下的增益的相对变化量的比来测量，用dA/A和dAf/Af分别表示开环和闭环增益的相对变化量。 通过导数求出a或分别除以(4.3.2)式(4.3.2)的两边(4.3.3)、该式在导入了负反馈后，增益的相对变化量为开环增益的相对变化量，即闭环增益的相对稳定性提高、例4.3.1某放大电路的开环增益A=1000，由于环境温度的变化，放大电路的增益下降到9

3、00，当导入负反馈时，求出反馈系数F=0.099，闭环增益及其相对变化量。 解：在没有反馈的情况下，增益的相对变化量在反馈深度为反馈的情况下，闭环增益为闭环增益的相对变化量为，负反馈放大电路牺牲增益而牺牲稳定性，即增益减少到1/(1 AF )，使稳定性(1 AF ) 并且，只能减少开环增益的变化引起的闭环增益的变化。 当反馈系数变化，闭环增益变化时，负反馈无力。 因此，反馈网络一般是由无源元件构成的。 不同类型的负反馈的稳定增益也不同。 举例来说，电压串联负反馈仅稳定闭环电压增益。 电流串联负反馈只稳定闭环互导增益。 4.3.2非线性失真晶体管、场效应晶体管等有源元件的电压-电流特性的非线性引

4、起输出信号的非线性失真，导入负反馈可减少该失真，其原理可在图4.3.1中说明。 图4.3.1负反馈非线性失真(a )无反馈时的信号波形(b )减小负反馈时的信号波形，设输入信号xi为正弦波，设无反馈时的放大电路的输出信号x0为正半周宽度大、负半周宽度小的失真正弦波。 在引入负反馈的情况下，如图4.3.1(b )所示，该失真被引导到输入端，xf也是正的半周宽度大负的半周宽度小的波形，因为xid=xi - xf，所以xid波形是正的半周宽度小且负的半周宽度大的波形，即反馈根据分析，加上反馈非线性失真减少到没有反馈时的1/。 必须指出的是，负反馈只减小放大电路内部引起的非线性失真，并对信号自身固有的

5、失真无力。 另外，负反馈只能减少，不能消耗非线性失真。 负反馈对放大电路的噪声、噪声、温度漂移也有抑制作用，其原理与负反馈对非线性失真的抑制相同。负反馈对放大电路的噪声、噪声和温度漂移的抑制作用对反馈环路内发生的噪声、噪声和温度漂移有效，对环路外无效。 4.3.3扩展通带图4.3.2表示没有放大电路负反馈时的振幅特性A(f )和Af (f )，图中，Am、fL、fH、fbw和Amf、fLf、fHf、fbwf分别表示有负反馈时的中频放大器、fbwf 可以看出，施加负反馈后的通带宽比没有反馈时大。 加宽通带的原理是，在输入了等宽度不同的频率的信号的情况下，高频和低频的输出信号比中频小，因此反馈信号

6、也小，对纯输入信号的衰减作用小，因此，高、低频的放大电路变得比中频小，加宽通带。 图4.3.2负反馈扩展通带可证明fbwf=(1 AF) fbw (4.3.4)，4.3.4输入电阻和输出电阻放大电路中引入的交流负反馈的类型不同，并研究对输入电阻和输出电阻的影响也不同。 1 .对输入电阻的影响根据反馈网络和基本放大电路在输入电路中的连接方式，即串联还是并联，负反馈对输入电阻的影响与输出电路中的反馈的采样方式没有直接关系。 因此，为了分析负反馈对输入电阻的影响，如图4.3.3所示，Ri是基本放大电路的输入电阻(开环输入电阻)，Rif是负反馈放大电路的输入电阻(闭环输入电阻)。 (a) (b )图4

7、.3.3负反馈对输入电阻的影响(a )串联反馈(b )并联反馈，(1)串联负反馈对输入电阻的影响从图4.3.3(a )可知，有开环输入电阻(4.3.5)负反馈时的闭环输入电阻闭环输入电阻是开环输入电阻的两倍。 如果导入电压串联负反馈。 接通电流串联负反馈的话。 注意，在一些负反馈放大器电路中，一些电阻不在反馈环路中，并例如像谐振电路的基极偏置电阻Rb那样，负反馈对其没有影响。 这种电路的电路整体的输入电阻=/。，(2)并联负反馈对输入电阻的影响，从图4.3.3(b )可知，在并联负反馈放大电路中，由于反馈网络与基本放大电路的输入电阻并联，所以闭环输入电阻Rif比开环输入电阻Ri小。 由于(4.

8、3.9) (4.3.10 )，因此(4.3.11 )、式(4.3.11 )表示当导入并联负反馈时，输入电阻减少了。 闭环输入电阻是开环输入电阻的1/倍。 导入电压并联负反馈后电流串联负反馈的情况。 对、2的输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响取决于反馈网络和基本放大电路的输出端子的连接方式，即电压还是电流。 电路导入电压的负反馈后，输出电压稳定，输出朝向恒定电压源，所以输出电阻小。 电压负反馈放大电路的输出电阻可以证明是该基本放大电路的输出电阻的1/。 在电路中引入电流负反馈后，输出电流稳定，输出流向恒流源，所以输出电阻大。 电流负反馈放大器电路的输出电阻可被证明是该基本放大电路的输出电阻的两

9、倍。 理想地，如果无限大，则电压负反馈放大电路的输出电阻变为0，电流负反馈放大电路的输出电阻变为无限大。负反馈对输入电阻、输出电阻的影响如表4.3.1所示，理想情况下的数值如括号内所示。必须指出的是，表4.3.1负反馈对输入电阻和输出电阻的影响仅限于反馈环路内的电阻，反馈环路以外的电阻不受影响。 例如，在图4.2.5所示的电流并行负反馈电路中，Rs是信号源电阻，并且也在反馈环路之外。 4.3.5在放大电路中引入负反馈的一般原则实用的放大电路引入负反馈的目的是改善静态工作点的稳定和动态性能。 不同结构的交流负反馈对放大电路的性能有不同的影响。 因此，必须根据需要而引入不同的反馈。 引入反馈的一般

10、原则是： (1)为了稳定放大电路的一定量，采用一定量的负反馈方式。 例如，为了稳定静态工作点，必须引入直流负反馈，为了改善动态性能，必须引入交流负反馈。 为了稳定输出电压，请引入电压负反馈。 为了稳定输出电流，请引入电流负反馈。 (2)根据对输入输出电阻的要求选择反馈类型。 为了提高输入电阻，请导入串联负反馈；为了减小输入电阻，请导入并联负反馈。 串联负反馈和并联负反馈的效果都与信号源电阻Rs的大小相关。 对于串联负反馈，在Rs越小负反馈效果越显着的并联负反馈中，Rs越大负反馈的效果越显着。 换句话说，信号源接近恒压源，必须引入串联反馈的信号源接近恒流源，请引入并联反馈。 同样，如果要求高内部电阻输出，必须导入电流负反馈，如果要求低内部电阻输出，请导入电压负反馈。 (3)如果根据输入信号在输出信号的控制关系上导入交流负反馈，并以输入电压控制输出电压，则在以应该导入电压串联负反馈的输入电流控制输出电压时，以必须导入电压并联负反馈的输入电压控制输出电流时，以必须导入电流串联负反馈的输入电流另外，在例4.3.2的电路中，如图4.3.4(a )所示，为了把集成运算放大器作为理想运算放大器，并把输入电压转换成稳定关系的电流信号，应该在电路中引入什么样的结构的交流负反馈？ (1)画出取入反馈后的电路图(2)输入电压vi的变化范围为010V，与输入