第九章負(fù)反饋放大電路

1、9.1反饋的基本概念與分類(lèi)9.2負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式9.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善9.4深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算12會(huì)判：會(huì)判：判斷電路中有無(wú)反饋及反饋的性質(zhì)判斷電路中有無(wú)反饋及反饋的性質(zhì)會(huì)算：會(huì)算：估算深度負(fù)反饋條件下的放大倍數(shù)估算深度負(fù)反饋條件下的放大倍數(shù)會(huì)引：會(huì)引：根據(jù)需求引入合適的反饋根據(jù)需求引入合適的反饋31. 1. 什么是反饋什么是反饋 將放大放大電路輸出量的一部分或全部通過(guò)一定的方電路輸出量的一部分或全部通過(guò)一定的方式引回到輸入回路，影響輸入，稱(chēng)為反饋。式引回到輸入回路，影響輸入，稱(chēng)為反饋。要研究哪些問(wèn)題？要研究哪些問(wèn)題？怎樣引怎樣引回回是將輸出是將輸出電壓電

2、壓還是輸出還是輸出電流電流引回引回多少多少怎樣引出怎樣引出 反饋放大電路可用方框圖表示。反饋放大電路可用方框圖表示。影響放大電路的輸入影響放大電路的輸入電壓還是輸入電流電壓還是輸入電流反饋通路反饋通路信號(hào)反向傳輸?shù)那佬盘?hào)反向傳輸?shù)那罒o(wú)無(wú)反饋反饋通路通路開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)有有反饋反饋通路通路閉環(huán)閉環(huán)9.1.1反饋的基本概念反饋的基本概念45開(kāi)環(huán)，無(wú)反饋有通路，但通路上含接地，故無(wú)反饋 從概念出發(fā)：將放大放大電路輸出量的一部分或全部通過(guò)一定的方式引電路輸出量的一部分或全部通過(guò)一定的方式引回到輸入回路，影響輸入，稱(chēng)為反饋回到輸入回路，影響輸入，稱(chēng)為反饋?！罢衣?lián)系找聯(lián)系”：找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系：找輸出

3、回路與輸入回路的聯(lián)系，并且影響輸入。若，并且影響輸入。若有則有則有反饋，否則無(wú)反饋。有反饋，否則無(wú)反饋。(反饋通路應(yīng)不含直流電源和接地反饋通路應(yīng)不含直流電源和接地)6如果反饋量中只含有直流成分，則稱(chēng)為直流反饋；如果反饋量中只含有交流成分，則稱(chēng)為交流反饋?；蛘哒f(shuō)，在直流通路中起反饋?zhàn)饔玫姆Q(chēng)為直流反饋；在交流通路中起反饋?zhàn)饔玫姆Q(chēng)為交流反饋。若無(wú)旁路電容，若無(wú)旁路電容，則也引入則也引入交流負(fù)交流負(fù)反饋反饋引入直流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋7“看通路看通路”，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。設(shè)以下電路中所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。設(shè)以下電路中所有電容對(duì)交流信

4、號(hào)均可視為短路。僅有直僅有直流反饋流反饋僅有交流反饋僅有交流反饋交、直流反饋共存交、直流反饋共存僅有直僅有直流反饋流反饋8 將將輸出電壓輸出電壓的一部分或的一部分或全部引回到輸入回路來(lái)影響全部引回到輸入回路來(lái)影響凈輸入量的為凈輸入量的為電壓電壓反饋反饋。 將將輸出電流輸出電流的一部分或全的一部分或全部引回到輸入回路來(lái)影響凈部引回到輸入回路來(lái)影響凈輸入量的為輸入量的為電流反饋電流反饋 是是根據(jù)根據(jù)從輸出端選取從輸出端選取的反饋信號(hào)量來(lái)分。的反饋信號(hào)量來(lái)分。9針對(duì)具體反饋電路進(jìn)行判斷依據(jù)：描述描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的連接方式在輸出端的連接方式，即反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣對(duì)象。即反饋

5、網(wǎng)絡(luò)的取樣對(duì)象。并聯(lián)連接方式串聯(lián)連接方式若輸出短路，則反饋消失若輸出開(kāi)路，則反饋消失10短路輸出端反饋消失電壓反饋開(kāi)路輸出回路反饋消失電流反饋清華大學(xué) 華成英 在判斷分立元件反饋放大電路的反饋極性時(shí)，凈輸入電壓在判斷分立元件反饋放大電路的反饋極性時(shí)，凈輸入電壓常指輸入級(jí)晶體管的常指輸入級(jí)晶體管的b-eb-e（e-be-b），），凈輸入電流常指輸入凈輸入電流常指輸入級(jí)晶體管的基極電流（射極電流級(jí)晶體管的基極電流（射極電流）。）。在分立元件電流負(fù)反饋放大電路中，反饋量常取自于輸出在分立元件電流負(fù)反饋放大電路中，反饋量常取自于輸出級(jí)晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流，而不是負(fù)載上的電級(jí)晶體管的集電極電流

6、或發(fā)射極電流，而不是負(fù)載上的電流；此時(shí)稱(chēng)輸出級(jí)晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流為輸流；此時(shí)稱(chēng)輸出級(jí)晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流為輸出電流，反饋的結(jié)果將穩(wěn)定該電流。出電流，反饋的結(jié)果將穩(wěn)定該電流。電路引入了電壓負(fù)反饋電路引入了電壓負(fù)反饋 令令輸出電壓為輸出電壓為0，若反饋量隨之為，若反饋量隨之為0，則為電壓反饋；，則為電壓反饋；若反饋量依然存在，則為電流反饋。若反饋量依然存在，則為電流反饋。l 如果反饋量與輸入量是以電壓的方式相疊加，則稱(chēng)為串聯(lián)負(fù)反饋。l 如果反饋量與輸入量是以電流的方式相疊加，則稱(chēng)為并聯(lián)負(fù)反饋。13根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在根據(jù)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入輸入端端的連接方式的連接方式

7、劃分：劃分：串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋14回路以電壓形式出現(xiàn)串聯(lián)反饋節(jié)點(diǎn)以電流形式出現(xiàn)并聯(lián)反饋判斷方法：根據(jù)輸入端疊加的信號(hào)；若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路的輸入信號(hào)端同點(diǎn)相連出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)，則為并聯(lián)反饋，否則為串聯(lián)反饋15以電壓形式出現(xiàn)，且有回路，串聯(lián)反饋以電流形式出現(xiàn)，且有節(jié)點(diǎn)，并聯(lián)反饋fi-iiiFIDuuu 在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式疊加，為串聯(lián)反饋；以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。疊加，為串聯(lián)反饋；以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。引入了并聯(lián)反饋引入了并聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋Fu17 從反饋的結(jié)果來(lái)判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量從反饋的

8、結(jié)果來(lái)判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋；的變化減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋；引入反饋后其變化是引入反饋后其變化是增大？還是減?。吭龃?？還是減??？引入反饋后其變化是增大？引入反饋后其變化是增大？還是減?。窟€是減??？ 或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負(fù)反或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋。饋，否則為正反饋。4. 正反饋和負(fù)反饋正反饋和負(fù)反饋18“看反饋的結(jié)果看反饋的結(jié)果” ，即凈輸入量是被增大還是被減小。，即凈輸入量是被增大還是被減小。瞬時(shí)極性法：瞬時(shí)極性法： 給定給定 的瞬時(shí)極性，的瞬時(shí)極性，并以此為依據(jù)分析電路中并以此為依據(jù)分析電路中各電流

9、、電位的極性從而各電流、電位的極性從而得到得到 的極性；的極性；iXoX負(fù)反饋負(fù)反饋idifidif UUUIII 或或正反饋正反饋idifidif UUUIII 或或的極性的極性 的極性的極性 、 、 的疊加關(guān)系的疊加關(guān)系oXfXiXfXidX19瞬時(shí)極性法： 假設(shè)輸入(當(dāng)前瞬時(shí))為正uid=ui-uf反饋使輸入減小，所以為負(fù)反饋20uid=ui+uf為正反饋21瞬時(shí)極性法：假設(shè)輸入(當(dāng)前瞬時(shí))為正iid=ii-if反饋使輸入減小，所以為負(fù)反饋iid=ii+if為正反饋輸入輸出端歸納在一起，負(fù)反饋分為4種類(lèi)型的反饋組態(tài)：1. 電壓串聯(lián)負(fù)反饋2. 電壓并聯(lián)負(fù)反饋3. 電流串聯(lián)負(fù)反饋4. 電流并

10、聯(lián)負(fù)反饋2223 輸入以電壓形式求和（輸入以電壓形式求和（KVL）：）： uid=ui-uf -串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋-電壓反饋電壓反饋 反饋量取自輸出端的輸出電壓反饋量取自輸出端的輸出電壓Uo24反饋極性的判斷反饋極性的判斷采用瞬時(shí)極性法采用瞬時(shí)極性法（對(duì)地的瞬時(shí)極性對(duì)地的瞬時(shí)極性） 反饋電壓正比輸出電壓反饋電壓正比輸出電壓1of1fRUURR 電壓反饋電壓反饋輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與RL并聯(lián)并聯(lián)（電壓）電壓）25 輸入以電流形式求和（輸入以電流形式求和（KCL）：）： Iid=Ii-If-并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋2. 2. 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋-電壓反饋電壓反饋 反饋量取自輸出端的輸出電

11、壓反饋量取自輸出端的輸出電壓Uo26輸入端出現(xiàn)節(jié)輸入端出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)，以電流形點(diǎn)，以電流形式出現(xiàn)（并聯(lián)式出現(xiàn)（并聯(lián)）Iid=Ii- If輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與RL并聯(lián)并聯(lián)（電壓）電壓）27 輸入以電壓形式求和輸入以電壓形式求和（KVL）： uid=ui- uf -串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋-電流反饋電流反饋 反饋量取自輸出端的輸出電流反饋量取自輸出端的輸出電流Io28輸入端出現(xiàn)回輸入端出現(xiàn)回路，以電壓形路，以電壓形式出現(xiàn)（串聯(lián)）式出現(xiàn)（串聯(lián)）輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與RL串聯(lián)（電流）串聯(lián)（電流）29 輸入以電流形式求和（輸入以電流形式求和（KCL）：）： Iid=Ii-If-并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反

12、饋-電流反饋電流反饋 反饋量取自輸出端的輸出電流反饋量取自輸出端的輸出電流Io（+）30輸入端出現(xiàn)節(jié)輸入端出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)，以電流形點(diǎn)，以電流形式出現(xiàn)（并聯(lián)）式出現(xiàn)（并聯(lián)）輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與RL串聯(lián)（電流）串聯(lián)（電流）電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋32反饋反饋判別規(guī)則：判別規(guī)則：首先在電路圖上找出反饋通路來(lái)(從輸出端指向輸入端的路徑，不含經(jīng)過(guò)直流電源和接地的路徑)。是么？反饋起點(diǎn)反饋終點(diǎn)在起始點(diǎn)可以看出反饋支路與輸出支路呈并聯(lián)（有公共點(diǎn)）關(guān)系33電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋 34電路引入了電流負(fù)反饋電路引入了電流負(fù)反饋 引入電壓負(fù)反

13、饋穩(wěn)定輸出電壓，引入電流負(fù)反饋穩(wěn)定引入電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，引入電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流！輸出電流！oidXAX 35決定反饋量和輸出量關(guān)系的決定反饋量和輸出量關(guān)系的所有元件所組成的網(wǎng)絡(luò)所有元件所組成的網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋放大電路負(fù)反饋放大電路的基本放大電路的基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)方框圖分析時(shí)方框圖中中信號(hào)近似認(rèn)為是信號(hào)近似認(rèn)為是單向流通的。單向流通的。反饋系數(shù)foXFX 反饋放大電路的放大倍數(shù)ofiXAX 基本放大電路的放大倍數(shù)1.方框圖方框圖9.2負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式X即可以是電壓，即可以是電壓，也可以是電流也可以是電流36foFXX foiAXX f1AAAF 1.一般表

14、達(dá)式一般表達(dá)式oidAXX oofiidfidididoididXXAXXXAXAXXF XXAF X 稱(chēng)為反饋深度稱(chēng)為反饋深度)1(FA 37f1AAAF 1.一般表達(dá)式一般表達(dá)式f AA ，一般負(fù)反饋一般負(fù)反饋時(shí)，時(shí)， 11 )2( FA深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋時(shí)，時(shí)， 11 )3( FAf AA ，正反饋正反饋時(shí)，時(shí)， 01 )4( FAf A ，自激振蕩自激振蕩時(shí)，時(shí)， 11 )1( FA稱(chēng)為反饋深度稱(chēng)為反饋深度)1(FA 38反饋方式不同，反饋方式不同，Xi，Xf，Xo量綱也不同，量綱也不同，Af的物理意義也不同的物理意義也不同oidAXX ofXXFiofXXAFAAA1f39反饋組態(tài)

15、反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)電流并聯(lián)AFfA注意量綱注意量綱 ofUUioUUoidUUofUIioIUoidUIofIUioUIoidIU ofIIioIIoidII4041在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實(shí)數(shù)在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實(shí)數(shù)。穩(wěn)定性通常用放大倍數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定量來(lái)衡量穩(wěn)定性通常用放大倍數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定量來(lái)衡量AFAA1fAAAFAAd11dff2f)1(1ddAFAA2f)1(ddAFAA說(shuō)明放大倍數(shù)減小到基本放大電路的說(shuō)明放大倍數(shù)減小到基本放大電路的 ，AF11）（AF1放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的

16、倍。倍。9.3負(fù)反饋對(duì)放大器性能的改善42 可以證明，可以證明，在在引入負(fù)反饋前后引入負(fù)反饋前后輸出量基波幅值輸出量基波幅值相同的情況下，相同的情況下，非線性失真減小非線性失真減小到基本放大電路到基本放大電路的的1/(/(1AF ) )。9.3.2 減小非線性失真43HmHLmLj1 j1ffAAffAA引入負(fù)反饋后引入負(fù)反饋后的幅頻特性的幅頻特性bwbwfLLfHHf)1( 1 )1(fAFfAFfffAFf 可推導(dǎo)出引入負(fù)反饋后的截止頻率、通頻帶9.3.3展寬通頻帶fBWfBWBW(1)1AAffAFAfAF FAAA1 fidii URI idfididiifiiiUUUAFUURIII

17、44iif)1(RAFR 對(duì)輸入電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸對(duì)輸入電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸入端的接法有關(guān)，即決定于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。入端的接法有關(guān)，即決定于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。9.3.4負(fù)反饋對(duì)輸入、輸出電阻的影響iiidiiiifiidfidid URIUUURIIIIAFI 45AFRR 1iif串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。引入并聯(lián)負(fù)反饋引入并聯(lián)負(fù)反饋，或或引入串聯(lián)負(fù)反饋引入串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)時(shí)在在0 )( ,)1(ififif RRRAF9.3.4負(fù)反饋對(duì)輸入、輸出電阻的影響1. 對(duì)輸入電

18、阻的影響對(duì)輸入電阻的影響46 對(duì)輸出電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸出對(duì)輸出電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸出端的接法有關(guān)，即決定于是電壓反饋還是電流反饋。端的接法有關(guān)，即決定于是電壓反饋還是電流反饋。AFRR 1oof引入電壓負(fù)反饋時(shí)引入電壓負(fù)反饋時(shí)引入電流負(fù)反饋時(shí)引入電流負(fù)反饋時(shí)oof)1(RAFR 電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，使輸出具有恒壓特性，因而電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，使輸出具有恒壓特性，因而輸出電阻減小。輸出電阻減小。 電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流，使輸出具有恒流特性，因而電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流，使輸出具有恒流特性，因而輸出電阻增大。輸出電阻增大。9.3.4負(fù)反饋對(duì)輸入、輸出

19、電阻的影響穩(wěn)定穩(wěn)定Q Q點(diǎn)應(yīng)引入直流負(fù)反饋，改善動(dòng)態(tài)性能應(yīng)引入交流負(fù)反饋點(diǎn)應(yīng)引入直流負(fù)反饋，改善動(dòng)態(tài)性能應(yīng)引入交流負(fù)反饋；根據(jù)信號(hào)源特點(diǎn)，根據(jù)信號(hào)源特點(diǎn)，增大輸入電阻應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋，減小輸入電阻應(yīng)引增大輸入電阻應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋，減小輸入電阻應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋入并聯(lián)負(fù)反饋；根據(jù)負(fù)載需要，根據(jù)負(fù)載需要，需輸出穩(wěn)定電壓（即減小輸出電阻）的應(yīng)引入電壓負(fù)反需輸出穩(wěn)定電壓（即減小輸出電阻）的應(yīng)引入電壓負(fù)反饋，需輸出穩(wěn)定電流（即增大輸出電阻）的應(yīng)引入電流負(fù)反饋饋，需輸出穩(wěn)定電流（即增大輸出電阻）的應(yīng)引入電流負(fù)反饋；從信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系上看，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反從信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系上看，將輸入電壓轉(zhuǎn)

20、換為輸出電壓應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，將輸入電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，將輸入電壓轉(zhuǎn)換饋，將輸入電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電流應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋，將輸入電流轉(zhuǎn)換為輸出電流應(yīng)引入為輸出電流應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋，將輸入電流轉(zhuǎn)換為輸出電流應(yīng)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋；電流并聯(lián)負(fù)反饋；當(dāng)當(dāng)( (1 1AFAF) 1) 1時(shí)，它們的轉(zhuǎn)換系數(shù)均約為時(shí)，它們的轉(zhuǎn)換系數(shù)均約為1/1/F F。4748。，即，即，則，則若若 1 11 fifXXFAFA FAAA 1f凈輸入量?jī)糨斎肓亢雎圆挥?jì)忽略不計(jì)fifi在并聯(lián)負(fù)反饋電路中， 饋電路中，上式說(shuō)明：在串聯(lián)負(fù)反IIUU符號(hào)相同。符號(hào)

21、相同。、在中頻段，通常，在中頻段，通常， fAFA環(huán)路放環(huán)路放大倍數(shù)大倍數(shù)9.4深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算id0U id0I 虛短虛短 虛斷虛斷 。電路引入的才為負(fù)反饋電路引入的才為負(fù)反饋，只有只有0 FAFuFIDuuu分析計(jì)算時(shí)注意：方框圖中信號(hào)近似認(rèn)為是單向流通的。反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量。O211FuRRRu 在在判斷集成運(yùn)放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時(shí)，判斷集成運(yùn)放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時(shí)，凈輸入電壓指的是集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位差，凈輸入凈輸入電壓指的是集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位差，凈輸入電流指的是同相輸入端或反相輸入端的電流。電流指的是同相輸入端或反相輸入端的電流。2ON2RuuiR反饋量反饋量反饋電流反饋電流凈輸入電流減小，引入了負(fù)反饋凈輸