負反饋放大電路的組成和基本類型

1、負反饋負反饋引言引言 本章將給大家介紹反饋的相關知識，本章將給大家介紹反饋的相關知識，了解反饋的類型，判別方法，對電路的了解反饋的類型，判別方法，對電路的影響等。大家學完本章之后就能從我們影響等。大家學完本章之后就能從我們核心實例中找出各種反饋，并分析它們核心實例中找出各種反饋，并分析它們有什么作用。有什么作用。 引言引言 3.1.2 負反饋放大電路的基本類型負反饋放大電路的基本類型 3.1.3 負反饋放大電路分析負反饋放大電路分析 3.1.1 反饋放大電路的組成及基本關系式反饋放大電路的組成及基本關系式返回 3.1.4 負反饋放大電路的框圖表示法負反饋放大電路的框圖表示法1. 反饋反饋 將電

2、路的輸出量將電路的輸出量( (電壓或電流電壓或電流) )的部分或全的部分或全 部，通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回部，通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回 路并影響輸入量路并影響輸入量( (電壓或電流電壓或電流) )和和輸出量的過程。輸出量的過程。引引言言2. 信號的兩種流向信號的兩種流向正向傳輸：輸入正向傳輸：輸入 輸出輸出反向傳輸：輸反向傳輸：輸出出 輸入輸入 閉環(huán)閉環(huán)輸入輸入 輸出輸出 放大電路放大電路 反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡返回Aidxoxix+比較比較環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)3.1.1 反饋放大電路的組成反饋放大電路的組成一、反饋的組成和基本關系式一、反饋的組成和基本關系式基本放大電路基本放大

3、電路fxF反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡 xi 輸入信號輸入信號( (ii 或或 ui ) ) xid 凈輸入信號凈輸入信號( (iid 或或 uid) ) xo 輸出信號輸出信號( (io 或或 uo ) ) xf 反饋信號反饋信號( (if 或或 uf ) )返回二、反饋的分類二、反饋的分類1. 正反饋和負反饋正反饋和負反饋正反饋正反饋 反饋使凈輸入電量增加，反饋使凈輸入電量增加，從而使輸出量增大。從而使輸出量增大。負反饋負反饋 反饋使凈輸入電量減小，反饋使凈輸入電量減小，從而使輸出量減小。從而使輸出量減小。判斷法：瞬時極性法判斷法：瞬時極性法 假設放大電路中的輸入電壓處于某一瞬時極假設放大電路中的輸入

4、電壓處于某一瞬時極性（正半周為正，用性（正半周為正，用“十十”表示，負半周為負，表示，負半周為負，用用“一一”表示），沿放大電路通過反饋網(wǎng)絡再回表示），沿放大電路通過反饋網(wǎng)絡再回到輸入回路。依次定出電路中各點電位的瞬時極到輸入回路。依次定出電路中各點電位的瞬時極性。如果反饋信號與原假定的輸入信號瞬時（變性。如果反饋信號與原假定的輸入信號瞬時（變化）極性相同，則表明為正反饋，否則為負反饋?；O性相同，則表明為正反饋，否則為負反饋。這就是瞬時（變化）極性法簡稱瞬時極性法。這就是瞬時（變化）極性法簡稱瞬時極性法。 2. 直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋直流反饋直流反饋 直流信號的反饋。直流信號

5、的反饋。交流反饋交流反饋 交流信號的反饋。交流信號的反饋。例例 3.1.1輸入輸入回路回路輸出輸出回路回路判斷電路是否存在反饋。是正反饋還是負反判斷電路是否存在反饋。是正反饋還是負反饋？直反饋還是交流反饋？饋？直反饋還是交流反饋？ RE 介于輸入輸出回路，有反饋。介于輸入輸出回路，有反饋。反饋使反饋使 uid 減小，為負反饋。減小，為負反饋。既有直流反饋，又有交流反饋。既有直流反饋，又有交流反饋。3.1.2 負反饋放大電路的基本類型負反饋放大電路的基本類型一、電壓反饋和電流反饋一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋電壓反饋 反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。判別法：使

6、判別法：使 uo = 0 ( (RL 短路短路) )， 若若反饋消失則為電壓反饋。反饋消失則為電壓反饋。電流反饋電流反饋 反饋信號取自輸出電流。反饋信號取自輸出電流。判別法：判別法：使使 io = 0( (RL 開路開路) )， 若反饋消失則為電流反饋。若反饋消失則為電流反饋。AFRLuo電壓電壓反饋反饋電流電流反饋反饋iouoFARLio返回二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電壓相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。電壓相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。uid = = ui uf特點：信號源內(nèi)阻越小，特點：信號源內(nèi)阻越小， 反饋效果越明顯。反

7、饋效果越明顯。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電流相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。電流相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。iid = = ii if特點：信號源內(nèi)阻越大，特點：信號源內(nèi)阻越大， 反饋效果越明顯。反饋效果越明顯。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus三、四種基本反饋類型三、四種基本反饋類型AFuiuidufusRSRLuoAFuiuidufusRSiouoRLio電電壓壓串串聯(lián)聯(lián)負負反反饋饋電電流流串串聯(lián)聯(lián)負負反反饋饋FAiiifisiidRSRLuoFAiiifisiidRSiouoRLio電電壓壓并并聯(lián)聯(lián)負負反反饋饋電電流流并并聯(lián)聯(lián)負負反反饋饋3.1

8、.3 負反饋放大電路分析負反饋放大電路分析例例 3.1.2 AF電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)負負反饋反饋 返回uo 經(jīng)經(jīng) Rf 與與 R1 分壓反饋到輸入回路，故有反饋。分壓反饋到輸入回路，故有反饋。反饋使凈輸入電壓反饋使凈輸入電壓 uid 減小，為負反饋。減小，為負反饋。RL = 0，無反饋，故為電壓反饋。，無反饋，故為電壓反饋。uf = uoR1/(R1 + Rf) 也說明是電壓反饋。也說明是電壓反饋。uid = ui uf 故為串聯(lián)反饋。故為串聯(lián)反饋。例例 3.1.3 Rf 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。 反饋使凈輸入電壓反饋使凈輸入電壓 uid

9、 減小，為負反饋。減小，為負反饋。RL = 0，反饋存在，故為電流反饋。，反饋存在，故為電流反饋。uf = ioRf ，也說明是電流反饋。，也說明是電流反饋。uid = ui uf 故為串聯(lián)反饋。故為串聯(lián)反饋。AF電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋例例 3.1.4 Rf 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。反饋使凈輸入電流反饋使凈輸入電流 iid 減小，為負反饋。減小，為負反饋。RL = 0，無反饋，故為電壓反饋。，無反饋，故為電壓反饋。iid = ii if ，故為并聯(lián)反饋。，故為并聯(lián)反饋。AF電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)負負反饋反饋例例 3.1.5 Rf 介于

10、輸入回路和輸出回路，故有反饋。介于輸入回路和輸出回路，故有反饋。 反饋使凈輸入電流反饋使凈輸入電流 iid 減小，為負反饋。減小，為負反饋。RL = 0，反饋存在，故為電流反饋。，反饋存在，故為電流反饋。iid = ii if ，故為并聯(lián)反饋。，故為并聯(lián)反饋。AF電流并聯(lián)電流并聯(lián)負負反饋反饋 電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋例例 3.1.6 反饋類型的判斷反饋類型的判斷 RE 引入本級電流串聯(lián)負引入本級電流串聯(lián)負反饋；反饋；引入級間電流并聯(lián)負反饋。引入級間電流并聯(lián)負反饋。例例 3.1.7 反饋信號反饋信號與輸入信號與輸入信號在不同節(jié)點為串聯(lián)在不同節(jié)點為串聯(lián)反饋，在反饋，

11、在同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。反饋取自輸出端或輸出分壓端為電壓反反饋取自輸出端或輸出分壓端為電壓反饋，反饋取自非輸出端為電流反饋。饋，反饋取自非輸出端為電流反饋。規(guī)規(guī) 律：律：3.1.4反饋放大電路的框圖表示法反饋放大電路的框圖表示法一、反饋放大電路的框圖一、反饋放大電路的框圖在一個帶反饋的放大電路中，放大電路本身在一個帶反饋的放大電路中，放大電路本身和反饋網(wǎng)絡是緊密相連、混為一體的。但是和反饋網(wǎng)絡是緊密相連、混為一體的。但是，為了突出反饋的作用，分析反饋對放大電，為了突出反饋的作用，分析反饋對放大電路的影響，我們又希望把反饋放大電路分解路的影響，我們又希望把反饋放大電路分解為

12、兩部分：一是不帶反饋的為兩部分：一是不帶反饋的“基本放大電路基本放大電路”，二是，二是“反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡”。所以能這樣做，依。所以能這樣做，依據(jù)的是所謂據(jù)的是所謂“信號單方向作用的假定信號單方向作用的假定”。返回 前面已多次提到信號的正向和反向傳輸前面已多次提到信號的正向和反向傳輸 通道，前者是指放大電路本身，而后者通道，前者是指放大電路本身，而后者 是指反饋網(wǎng)絡。實際上，這兩個通道是是指反饋網(wǎng)絡。實際上，這兩個通道是 很難分開的。因為一般由無源元件很難分開的。因為一般由無源元件R和和C 組成的反饋網(wǎng)絡顯然是雙向作用的，而組成的反饋網(wǎng)絡顯然是雙向作用的，而 放大電路本身也存在固有的內(nèi)部反饋。放

13、大電路本身也存在固有的內(nèi)部反饋。 但是，在工程實踐中的我們有必要也有但是，在工程實踐中的我們有必要也有 理由來做一些合理的假定，目的在于突理由來做一些合理的假定，目的在于突 出主要的因素，略去次要的因素，使工出主要的因素，略去次要的因素，使工 作機理更清晰，問題的處理更簡單作機理更清晰，問題的處理更簡單。先看信號的正向傳輸，輸入信號可以通過放先看信號的正向傳輸，輸入信號可以通過放大電路，也可以通過反饋網(wǎng)絡作正向傳輸。大電路，也可以通過反饋網(wǎng)絡作正向傳輸。前者有很強的放大作用，而后者只能由衰減前者有很強的放大作用，而后者只能由衰減作用。兩相比較，我們有理由略去通過反饋作用。兩相比較，我們有理由略

14、去通過反饋網(wǎng)絡的信號正向傳輸，而認為信號的正向傳網(wǎng)絡的信號正向傳輸，而認為信號的正向傳輸只能通過放大電路。同樣，如果略去放大輸只能通過放大電路。同樣，如果略去放大電路本身固有的內(nèi)部反饋，則可以認為信號電路本身固有的內(nèi)部反饋，則可以認為信號的反向傳輸只能通過反饋網(wǎng)絡?？傊?，通過的反向傳輸只能通過反饋網(wǎng)絡?？傊?，通過基本放大電路的只有信號的正向傳輸，而通基本放大電路的只有信號的正向傳輸，而通過反饋網(wǎng)絡的只有信號的反向傳輸。過反饋網(wǎng)絡的只有信號的反向傳輸。Aidxoxix+比較比較環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)基本放大電路基本放大電路fxF反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡再作這樣的假定之后，就可以把一個反饋放再作這樣的假定之后，就可以把

15、一個反饋放大電路表示為如圖所示。大電路表示為如圖所示。在圖中，各量既可為電壓，又可為電流，因在圖中，各量既可為電壓，又可為電流，因此用一般的加相應的下標表示。此用一般的加相應的下標表示。圖中，圖中，A是基本放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)是基本放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)ioidoXXXXA= = =F是反饋量是反饋量 與輸出量與輸出量 之比，叫之比，叫“反饋系數(shù)反饋系數(shù)”，即即因此因此表示從輸入端的凈輸入量表示從輸入端的凈輸入量 經(jīng)正向通道經(jīng)正向通道A和反和反向通道向通道F,沿反饋形成的閉合環(huán)路繞行一周后，作沿反饋形成的閉合環(huán)路繞行一周后，作為反饋量出現(xiàn)在輸入端的信號傳輸系數(shù)，通常叫為反饋量出現(xiàn)在輸入端的信

16、號傳輸系數(shù)，通常叫做做“環(huán)路增益環(huán)路增益”。fXoXofXXF= =idfofidoXXXXXXAF= = =AFidX二、閉環(huán)增益的一般表達式二、閉環(huán)增益的一般表達式 在上圖中，輸出量與輸入量之比叫做反在上圖中，輸出量與輸入量之比叫做反饋放大電路的饋放大電路的“閉環(huán)增益閉環(huán)增益”，即它和開環(huán)增，即它和開環(huán)增益益A有著本質(zhì)的區(qū)別。有著本質(zhì)的區(qū)別。 所以可得：所以可得： 這就是反饋放大電路中閉環(huán)增益與開環(huán)這就是反饋放大電路中閉環(huán)增益與開環(huán)增益的一般表達式。增益的一般表達式。ifXXA0= = AFAXAFXAXXAididiof = = = = =11三、三、反饋深度反饋深度由式由式 可得：可得

17、：量量 是開環(huán)增益與閉環(huán)增益幅值之比，是開環(huán)增益與閉環(huán)增益幅值之比，它自然反映了反饋對放大電路的影響程度。它自然反映了反饋對放大電路的影響程度。我們把我們把 叫做叫做“反饋深度反饋深度”。 AFAXAFXAXXAididiof = = = = =11AFAAf = = 1AF 11）如果）如果 ，則，則 。這就是負反。這就是負反饋的情況，因為它表示反饋的引入削弱了輸饋的情況，因為它表示反饋的引入削弱了輸入量的作用，使閉環(huán)增益下降。入量的作用，使閉環(huán)增益下降。因為因為 可見負反饋的作用是使真正加到放大電路輸可見負反饋的作用是使真正加到放大電路輸入端的凈輸入量減小到無反饋時的入端的凈輸入量減小到無

18、反饋時的 ，從而使閉環(huán)增益下降。，從而使閉環(huán)增益下降。11 AFAAf AFXXiid = =1AF 112）如果）如果 ，則，則 。這是正反饋的。這是正反饋的情況，表明反饋的引入加強了輸入量的作用，情況，表明反饋的引入加強了輸入量的作用，使畢環(huán)增益加大。使畢環(huán)增益加大。3）當）當 時，閉環(huán)增益時，閉環(huán)增益 。這意。這意味著即使沒有輸入量也仍然有輸出量。這種工味著即使沒有輸入量也仍然有輸出量。這種工作狀態(tài)叫做放大電路的作狀態(tài)叫做放大電路的“自激自激”。在自激時，。在自激時，放大電路已失去正常的放大功能，因而一般是放大電路已失去正常的放大功能，因而一般是必須加以消除的。但是，有時又要對自激狀態(tài)必

19、須加以消除的。但是，有時又要對自激狀態(tài)加以利用。加以利用。11 AFAAf 01= = AF= =iofXXA4）當）當 時，就變?yōu)闀r，就變?yōu)?，說明此時反饋放大電路的閉環(huán)增益將只取決于反說明此時反饋放大電路的閉環(huán)增益將只取決于反饋系數(shù)。因為反饋網(wǎng)絡通常由無源元件組成，這饋系數(shù)。因為反饋網(wǎng)絡通常由無源元件組成，這些元件性能非常穩(wěn)定，所以在這種情況下反饋放些元件性能非常穩(wěn)定，所以在這種情況下反饋放大電路的工作也將非常穩(wěn)定，不受除輸入量以外大電路的工作也將非常穩(wěn)定，不受除輸入量以外的干擾因素的影響。因為的干擾因素的影響。因為 ， ，所以叫做，所以叫做“深度反饋深度反饋”。11 AFFAFAAf11

20、 = =1 AF11 AF 3.2.1 3.2.1 提高增益的穩(wěn)定提高增益的穩(wěn)定性性 3.2.2 3.2.2 減少失真和擴展通頻帶減少失真和擴展通頻帶 3.2.3 3.2.3 改變放大電路的輸入和輸出電改變放大電路的輸入和輸出電阻阻EWB演示返回 3.2.4 3.2.4 放大電路引入負反饋的一般原則放大電路引入負反饋的一般原則3.2.1 提高增益的穩(wěn)定性提高增益的穩(wěn)定性AFAA = =1f )1(dd2fAFAA = =AAAFAAd11dff = =Af 的相對變化量的相對變化量A 的相對變化量的相對變化量放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高AAAAAF dd 11 f f 負負反反饋饋，返

21、回3.2.2 減少失真和擴展通頻帶減少失真和擴展通頻帶一、減少非線性失真一、減少非線性失真uf加入加入負反饋負反饋無負反饋無負反饋FufAuiuo+uiduo大大小小uiA接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真返回二、擴展通頻帶二、擴展通頻帶 BW無反饋時：無反饋時： BW = fH fL fH引入反饋后，引入反饋后， 1f，AFAA = =FAAAFAAAFAAALLLfm m mf HHHf1 ,1 1 = = = = = =，fA(f)OAm0.707AmfLfHBWAf(f)Amf0.707AmffLffHfBWf可證明：可證明：fHf = (1 + AF) fHfLf =

22、fL / (1 + AF)= (1 + AF) fH fHf = (1 + AF) BW BWf = fHf fLf3.2.3 改變放大電路的輸入和輸出電阻改變放大電路的輸入和輸出電阻一、對輸入電阻的影響一、對輸入電阻的影響1. 串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大RifiididifidiiifiAFuuiuuiuR = = = = = )1(i ifRAFR = =深度負反饋：深度負反饋： ifRii A FuiuidufRiAFuid返回2. 并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小Rifidididf ididiiifAFiiuiiuiuR = = = = =AFRR = =1i if深度負反饋：深度負反饋：0ifRifiidii A FuiRiAFiid二、對輸出