模電第六章放大電路中的反饋

1、第六章 放大電路中的反饋 6.1 反饋的基本概反饋的基本概念念及判斷方法及判斷方法6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài) 6.3 負(fù)反饋放大電路的方塊圖及一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的方塊圖及一般表達(dá)式 6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析 6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 6.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性6.1 反饋的基本概念及判斷方法反饋的基本概念及判斷方法 一、一、 什么是反饋什么是反饋6.1.1 6.1.1 反饋的基本概念反饋的基本概念將放大電路的輸出量（電將放大電路的輸出量（電壓

2、或電流）的一部分或全壓或電流）的一部分或全部通過(guò)一定的方式回送到部通過(guò)一定的方式回送到放大電路的輸入回路，并放大電路的輸入回路，并對(duì)輸入量（電壓或電流）對(duì)輸入量（電壓或電流）產(chǎn)生影響，產(chǎn)生影響， 這個(gè)過(guò)程稱這個(gè)過(guò)程稱為為反饋（反饋（Feedback）。 通常將連接輸入回路與輸出回路的反饋通常將連接輸入回路與輸出回路的反饋元件，稱為元件，稱為反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)(Feedback Network)(Feedback Network)；把沒(méi)有引入反饋的放大電路，稱為基本放大把沒(méi)有引入反饋的放大電路，稱為基本放大電路；電路； 而把引入反饋的放大電路稱為而把引入反饋的放大電路稱為反饋放反饋放大電路大電路或

3、或閉環(huán)放大電路閉環(huán)放大電路。 分壓式射極偏置電路分壓式射極偏置電路 C1C2uiuoRLRb2 UCCusRs反 饋 放 大 電 路反 饋網(wǎng) 絡(luò)基 本 放 大 電 路RcRb1Re二、二、 正反饋與負(fù)反饋正反饋與負(fù)反饋 根據(jù)反饋的效果可以區(qū)分反饋的極性，使放大電路凈輸入根據(jù)反饋的效果可以區(qū)分反饋的極性，使放大電路凈輸入信號(hào)增大的反饋稱為信號(hào)增大的反饋稱為正反饋正反饋（Positive Feedback）；使放大電）；使放大電路凈輸入信號(hào)減小的反饋稱為路凈輸入信號(hào)減小的反饋稱為負(fù)反饋負(fù)反饋（Negative Feedback）。）。根據(jù)輸出量的變化根據(jù)輸出量的變化也可以區(qū)分反饋的也可以區(qū)分反饋的

4、極性：反饋的結(jié)果極性：反饋的結(jié)果使輸出量的變化增使輸出量的變化增大時(shí)為大時(shí)為正反饋正反饋，使，使輸出量的變化減小輸出量的變化減小時(shí)為時(shí)為負(fù)反饋負(fù)反饋。 根據(jù)反饋信號(hào)的交、直流性質(zhì)，可分為直流反饋和交流反饋。根據(jù)反饋信號(hào)的交、直流性質(zhì)，可分為直流反饋和交流反饋。 如果反饋信號(hào)中只有直流分量，則稱為如果反饋信號(hào)中只有直流分量，則稱為直流反饋直流反饋；如果反饋信號(hào)；如果反饋信號(hào)中僅有交流分量，則稱為中僅有交流分量，則稱為交流反饋交流反饋。在很多情況下，反饋信號(hào)中在很多情況下，反饋信號(hào)中同時(shí)存在直流信號(hào)和交流信號(hào)，同時(shí)存在直流信號(hào)和交流信號(hào)， 則交、則交、 直流反饋并存。直流反饋并存。總之，總之，放大

5、電路中的反饋形式多種多樣，正反饋會(huì)使放大電路不穩(wěn)定，放大電路中的反饋形式多種多樣，正反饋會(huì)使放大電路不穩(wěn)定，而負(fù)反饋可以改善放大電路的許多性能。直流負(fù)反饋主要用于穩(wěn)而負(fù)反饋可以改善放大電路的許多性能。直流負(fù)反饋主要用于穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)， 而交流負(fù)反饋可改善放大電路的各項(xiàng)而交流負(fù)反饋可改善放大電路的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)指標(biāo)。三、三、 直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋 一、一、 有無(wú)反饋的判斷有無(wú)反饋的判斷6.1.2 6.1.2 反饋的判斷反饋的判斷 二、二、 反饋極性的判斷反饋極性的判斷（瞬時(shí)極性法）瞬時(shí)極性法）圖圖6.1.3 反饋極性的判斷反饋極性的判斷 通常

6、采用瞬時(shí)極性法判別放大電路中引入的是正反饋還是通常采用瞬時(shí)極性法判別放大電路中引入的是正反饋還是負(fù)反饋。先假定輸入信號(hào)某一瞬時(shí)的對(duì)地極性，然后根據(jù)中頻負(fù)反饋。先假定輸入信號(hào)某一瞬時(shí)的對(duì)地極性，然后根據(jù)中頻段各級(jí)電路輸入、輸出電壓相位關(guān)系段各級(jí)電路輸入、輸出電壓相位關(guān)系（其中對(duì)于分立元件，共（其中對(duì)于分立元件，共射電路反相、共集和共基電路同相；對(duì)于集成運(yùn)放，射電路反相、共集和共基電路同相；對(duì)于集成運(yùn)放，uo與與up同同相，相，uo與與un反相）反相），逐級(jí)推出其它相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性，最后，逐級(jí)推出其它相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性，最后判斷反饋到輸入端的信號(hào)是增強(qiáng)了還是減弱了凈輸入信號(hào)。為判斷反饋到輸入端的

7、信號(hào)是增強(qiáng)了還是減弱了凈輸入信號(hào)。為了便于說(shuō)明問(wèn)了便于說(shuō)明問(wèn)題，在電路中用符號(hào)和分別表示瞬時(shí)極性的正和題，在電路中用符號(hào)和分別表示瞬時(shí)極性的正和負(fù)，以表示該點(diǎn)電位上升或下降。負(fù)，以表示該點(diǎn)電位上升或下降。 圖圖6.1.4 分立元件放大電路反饋極性的判斷分立元件放大電路反饋極性的判斷三、三、 直流反饋與交流反饋的判斷直流反饋與交流反饋的判斷圖圖6.1.6 直流反饋與交流反饋的判斷（一）直流反饋與交流反饋的判斷（一）電路電路直流通路直流通路交流通路交流通路無(wú)交流反饋無(wú)交流反饋引入直流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋圖6.1.6 直流反饋與交流反饋的判斷（二）無(wú)直流反饋無(wú)直流反饋引入交流負(fù)反饋引入交流負(fù)反饋圖6

8、.1.7 例6.1.1 電路圖 返回返回6.2 交流負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)交流負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)6.2.1 負(fù)反饋放大電路分析要點(diǎn)負(fù)反饋放大電路分析要點(diǎn)一、交流負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)：一、交流負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)：（1）輸出量和輸入量之間具有穩(wěn)）輸出量和輸入量之間具有穩(wěn)定的比例關(guān)系。交流負(fù)反饋使放大定的比例關(guān)系。交流負(fù)反饋使放大電路的放大能力下降。電路的放大能力下降。（2）反饋量實(shí)質(zhì)上是對(duì)輸出量的）反饋量實(shí)質(zhì)上是對(duì)輸出量的取樣，其數(shù)值與輸出量成正比。取樣，其數(shù)值與輸出量成正比。（3）負(fù)反饋的基本作用是將引會(huì)）負(fù)反饋的基本作用是將引會(huì)的反饋量與輸入量相減，從而調(diào)整的反饋量與輸入量相減，從而

9、調(diào)整電路的凈輸入量和輸出量。電路的凈輸入量和輸出量。二、分析要點(diǎn)：二、分析要點(diǎn)：（1）從輸出端看，反饋量取自）從輸出端看，反饋量取自于輸出電壓，還是輸出電流。于輸出電壓，還是輸出電流。（電壓電壓/電流反饋電流反饋）（2）從輸入端看，反饋量與輸）從輸入端看，反饋量與輸入量以電壓方式相疊加，還是入量以電壓方式相疊加，還是以電流方式相疊加。以電流方式相疊加。（串聯(lián)串聯(lián)/并并聯(lián)反饋聯(lián)反饋）6.2.2 四種負(fù)反饋組態(tài)四種負(fù)反饋組態(tài)圖圖6.2.2 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋iouufUUA放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：圖圖6.2.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋電路電流串聯(lián)負(fù)反饋電路

10、二、電流串聯(lián)負(fù)反饋二、電流串聯(lián)負(fù)反饋結(jié)論：結(jié)論：（1）電壓負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反）電壓負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電流。饋能夠穩(wěn)定輸出電流。 （2）串聯(lián)負(fù)反饋的輸入電流很小，適用于輸入）串聯(lián)負(fù)反饋的輸入電流很小，適用于輸入信號(hào)為恒壓源或近似恒壓源的情況。信號(hào)為恒壓源或近似恒壓源的情況。ioiufUIA放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：圖圖6.2.4 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋iouifIUA放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：四、電流并聯(lián)負(fù)反饋四、電流并聯(lián)負(fù)反饋返回返回圖圖6.2.5 電流并聯(lián)負(fù)反饋電路電流并聯(lián)負(fù)反饋電路ioiifIIA放大倍數(shù)：放大

11、倍數(shù)：歸納：歸納：（1）放大電路中應(yīng)引入電壓）放大電路中應(yīng)引入電壓/電流負(fù)反饋取決于負(fù)載欲電流負(fù)反饋取決于負(fù)載欲得到穩(wěn)定的電壓，還是穩(wěn)定的電流。得到穩(wěn)定的電壓，還是穩(wěn)定的電流。 （2）放大電路中應(yīng)引入串聯(lián)）放大電路中應(yīng)引入串聯(lián)/并聯(lián)負(fù)反饋取決于輸入信并聯(lián)負(fù)反饋取決于輸入信號(hào)源是恒壓源（近似恒壓源）還是恒流源（近似恒流源）號(hào)源是恒壓源（近似恒壓源）還是恒流源（近似恒流源） 。圖圖6.2.6 電壓反饋與電流反饋的判斷（一）電壓反饋與電流反饋的判斷（一）6.2.3 反饋組態(tài)的判斷反饋組態(tài)的判斷一、電壓反饋與電流反饋的判斷：一、電壓反饋與電流反饋的判斷：負(fù)載短路法負(fù)載短路法 根據(jù)反饋信號(hào)在放大電路輸出

12、端不同的采樣方式，可分為根據(jù)反饋信號(hào)在放大電路輸出端不同的采樣方式，可分為電電壓反饋壓反饋和和電流反饋電流反饋。若反饋信號(hào)取自輸出電壓，或者說(shuō)與輸出。若反饋信號(hào)取自輸出電壓，或者說(shuō)與輸出電壓成正比，則稱為電壓反饋；若反饋信號(hào)取自輸出電流，或電壓成正比，則稱為電壓反饋；若反饋信號(hào)取自輸出電流，或者說(shuō)與輸出電流成正比，則稱為電流反饋。者說(shuō)與輸出電流成正比，則稱為電流反饋。 判斷是電壓反饋還是電流反饋，可采用判斷是電壓反饋還是電流反饋，可采用負(fù)載短路法負(fù)載短路法。假設(shè)。假設(shè)將放大電路的負(fù)載將放大電路的負(fù)載RL短路，此時(shí)輸出電壓為零，若反饋信號(hào)也短路，此時(shí)輸出電壓為零，若反饋信號(hào)也為零，則說(shuō)明反饋信號(hào)

13、與輸出電壓成正比，因而屬于電壓反饋；為零，則說(shuō)明反饋信號(hào)與輸出電壓成正比，因而屬于電壓反饋； 反之，如果反饋信號(hào)依然存在，則表示反饋信號(hào)不與輸出電壓反之，如果反饋信號(hào)依然存在，則表示反饋信號(hào)不與輸出電壓成正比，屬于電流反饋。成正比，屬于電流反饋。 圖圖6.2.7 電壓反饋與電流反饋的判斷（二）電壓反饋與電流反饋的判斷（二）返回返回二、二、 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋圖6.2.8 例圖6.2.1 電路圖圖6.2.9 例圖6.2.2 電路圖返回返回 【例【例1】在圖在圖1所示電路中是否引入了反饋？若引入了反饋，所示電路中是否引入了反饋？若引入了反饋，試判斷其反饋極性和反饋類型。試判斷其反

14、饋極性和反饋類型。 解解 該電路是兩級(jí)放大電路，電阻該電路是兩級(jí)放大電路，電阻R2和和R4引入的是局部反饋，引入的是局部反饋， 即對(duì)于第一級(jí)集成運(yùn)放即對(duì)于第一級(jí)集成運(yùn)放A1由由R2引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)于第引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)于第二級(jí)二級(jí)A2由由R4引入的也是電壓并聯(lián)負(fù)反饋。另外，一條導(dǎo)線將輸引入的也是電壓并聯(lián)負(fù)反饋。另外，一條導(dǎo)線將輸出回路和輸入回路連接了起來(lái)，因此整個(gè)電路也引入了反饋，出回路和輸入回路連接了起來(lái)，因此整個(gè)電路也引入了反饋，故將此稱為級(jí)間反饋。故將此稱為級(jí)間反饋。 圖圖 1 例例1電路圖電路圖R1uiufRLioR2aR3R5R4uo圖5-6例5-1iuA1A2 通常主

15、要討論的是級(jí)間反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法，假設(shè)輸入信通常主要討論的是級(jí)間反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法，假設(shè)輸入信號(hào)號(hào)ui的瞬時(shí)極性為的瞬時(shí)極性為 ，經(jīng)過(guò)集成運(yùn)放，經(jīng)過(guò)集成運(yùn)放A1和和A2后，輸出電壓后，輸出電壓uo的瞬的瞬時(shí)極性為時(shí)極性為 ，反饋電壓，反饋電壓uf的瞬時(shí)極性也為的瞬時(shí)極性也為 ，由此可判斷出反饋，由此可判斷出反饋電壓增大，則凈輸入電壓電壓增大，則凈輸入電壓ui=ui-uf減小，所以說(shuō)該反饋是負(fù)反饋；減小，所以說(shuō)該反饋是負(fù)反饋；將輸入端反饋節(jié)點(diǎn)將輸入端反饋節(jié)點(diǎn)a接地，輸入信號(hào)仍可從反相端輸入，接地，輸入信號(hào)仍可從反相端輸入， 故是串故是串聯(lián)反饋；在輸出端將聯(lián)反饋；在輸出端將RL短接，由于輸出電

16、流的作用，反饋電壓短接，由于輸出電流的作用，反饋電壓uf依然存在，所以是電流反饋，由此可得該電路所引入的反饋是依然存在，所以是電流反饋，由此可得該電路所引入的反饋是電流串聯(lián)負(fù)反饋。電流串聯(lián)負(fù)反饋。 + 【例【例2】試判斷圖試判斷圖2所示電路的極性所示電路的極性和組態(tài)，假設(shè)電路中的電和組態(tài)，假設(shè)電路中的電容足夠大。容足夠大。 圖圖 2 例例2電路圖電路圖 Rc1C1C2Ce2RL UCCV1RbRc2Re2C1C2Ce1RLiUfUiURc2V2RfRe1Re2oU(a) UCCV2Rc1V1RfoU(b)Re1iIfIiUiI 解解 圖圖2是兩個(gè)由分立元件組成的反饋放大電路。連接輸入輸是兩個(gè)由

17、分立元件組成的反饋放大電路。連接輸入輸出回路的反饋元件是出回路的反饋元件是Rf。 在圖2（a）中，假設(shè)加在V1管基極的輸入信號(hào) 在某一瞬時(shí)極性為 ，由于第一級(jí)是共射電路，輸出電壓與輸入電壓反相，因此V1管集電極瞬時(shí)電位為 ，經(jīng)第二級(jí)后V2管集電極瞬時(shí)電位為 ，則反饋電壓的瞬時(shí)極性也為 ，表示反饋電壓 增大,則凈輸入電壓 減小， 可見(jiàn)引入的反饋是負(fù)反饋。在放大電路的輸入端，將反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短接，則,輸入信號(hào)還能加到放大電路中去，說(shuō)明是串聯(lián)反饋。在放大電路的輸出端，將負(fù)載短路后， 反饋電壓，因此是電壓反饋。由以上分析可得所引反饋是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 iU+-+fUfiiUUUiifUUU, 00fU

18、在圖2（b）中，假設(shè)加在V1管基極的輸入信號(hào)在某一瞬時(shí)極性為 ， 則V1管集電極瞬時(shí)電位為 ，由于第二級(jí)發(fā)射極電位與基極電位相位相同，因此V2管發(fā)射極瞬時(shí)電位為 ，亦即電位下降，通過(guò)Rf反饋通路的反饋電流增大，導(dǎo)致了凈輸入電流 減小 ，可見(jiàn)引入的反饋是負(fù)反饋。在放大電路的輸入端，將反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短接，輸入信號(hào)作用消失，可見(jiàn)是并聯(lián)反饋。在放大電路的輸出端，將負(fù)載短路后，V2管射極電流經(jīng)反饋電阻Rf進(jìn)到放大電路的輸入端，使得反饋信號(hào)依然存在，故是電流反饋。由以上分析可得所引入的反饋是電流并聯(lián)負(fù)反饋。 +-fiiIII6.3 負(fù)反饋放大電路的方塊圖及一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的方塊圖及一般表達(dá)式6.3.

19、1 負(fù)反饋放大電路的方塊圖表負(fù)反饋放大電路的方塊圖表示示ioxxAofxxF iofxxA 基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)Fxo正向傳輸反向傳輸ixxfxifiixxxifxxAF 凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào) 反饋系數(shù)反饋系數(shù)開(kāi)環(huán)增益開(kāi)環(huán)增益（基本放大電（基本放大電路放大倍數(shù)）路放大倍數(shù)）閉環(huán)增益閉環(huán)增益（負(fù)反饋放大（負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)）電路放大倍數(shù)）環(huán)路增益環(huán)路增益6.3.2 四種反饋組態(tài)電路的方框圖四種反饋組態(tài)電路的方框圖表表6.3.1 四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的比較四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的比較 AFAAFxxAxxxxxxAiiifioiof16.3.3 負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式一

20、般表達(dá)式ioxxAofxxF iofxxA fiixxx放大電路引入反饋后的放大倍數(shù)放大電路引入反饋后的放大倍數(shù)Af，與反饋深度有關(guān)。，與反饋深度有關(guān)。（1）當(dāng)）當(dāng) (1+AF) 1時(shí)，時(shí)，Af1時(shí)為深度負(fù)反饋，時(shí)為深度負(fù)反饋，Af1/F，放大倍數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，與基本放大電路無(wú)關(guān)。，放大倍數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，與基本放大電路無(wú)關(guān)。（2）當(dāng)）當(dāng)(1+AF)A，即引入反饋后，放大倍數(shù)比原來(lái)增大，即引入反饋后，放大倍數(shù)比原來(lái)增大了，說(shuō)明放大電路引入的是正反饋；了，說(shuō)明放大電路引入的是正反饋； （3）當(dāng)）當(dāng)(1+AF)=0，即，即AF=-1時(shí)，時(shí)， Af，說(shuō)明放大電路在沒(méi)有輸，說(shuō)明放大電路在沒(méi)有輸入

21、信號(hào)時(shí)，也有輸出信號(hào)，放大電路產(chǎn)生了自激振蕩，入信號(hào)時(shí)，也有輸出信號(hào)，放大電路產(chǎn)生了自激振蕩， 這種情況這種情況應(yīng)避免發(fā)生應(yīng)避免發(fā)生。1+AF稱為反饋深度反饋深度(Amount of Feedback)返回返回6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的的分析分析6.4.1 深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)：深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)：忽略凈輸入（電流、電壓）量。忽略凈輸入（電流、電壓）量。放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為： AFAAf11|1 | FA深度負(fù)反饋反饋深度深度負(fù)反饋反饋深度則負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)則負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù) FAf1foiofofiofXXF

22、XXAXXFXXA1,由定義可知：由定義可知：fiXX即有：即有：0,ifiUUU串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋0,ifiIII并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋6.4.2 反饋網(wǎng)絡(luò)的分析和放大倍數(shù)的分析反饋網(wǎng)絡(luò)的分析和放大倍數(shù)的分析求解深度負(fù)反饋放大電求解深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的步驟：路放大倍數(shù)的步驟：（1）正確判斷反饋組態(tài)；）正確判斷反饋組態(tài)；（2）求解反饋系數(shù)）求解反饋系數(shù)F；（3）利用）利用F求解求解Af ，Auf 。注意：注意：（1）A、F、Af、Auf符號(hào)相同符號(hào)相同（2）當(dāng)電路引入串聯(lián)負(fù)反饋）當(dāng)電路引入串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，時(shí)，Ui=Uf ；（3）當(dāng)電路引入并聯(lián)負(fù)反饋）當(dāng)電路引入并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，時(shí)，Ii=If

23、 、Us=IfRs ；（4）當(dāng)電路引入電流負(fù)反饋）當(dāng)電路引入電流負(fù)反饋時(shí)，時(shí)，Uo=IoRL （總負(fù)載）（總負(fù)載） ；圖6.4.2 并聯(lián)負(fù)反饋電路的信號(hào)源111oouififiusisfsoousfsfsiusUUAIIFUI RI RUUAUI RFR電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)：信號(hào)源電壓：信號(hào)源電壓：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：圖圖6.2.8 例例6.4.1 電路圖電路圖圖圖6.2.9 例圖例圖6.4.2 電路圖電路圖圖6.4.3 例6.4.3 電路圖圖6.4.4 例6.4.4 電路圖 放大電路的放大倍數(shù)取決于放大器件的性能參數(shù)以及電路元放大電路的放大倍數(shù)取決于放大器件的

24、性能參數(shù)以及電路元件的參數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化，器件老化，電源電壓波動(dòng)以及件的參數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化，器件老化，電源電壓波動(dòng)以及負(fù)載變化時(shí)，都會(huì)引起放大倍數(shù)發(fā)生變化，為了提高放大倍數(shù)的負(fù)載變化時(shí)，都會(huì)引起放大倍數(shù)發(fā)生變化，為了提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，常常在放大電路中引入負(fù)反饋。穩(wěn)定性，常常在放大電路中引入負(fù)反饋。 為了從數(shù)量上表示放大倍數(shù)的穩(wěn)定程度，常用有、無(wú)反饋為了從數(shù)量上表示放大倍數(shù)的穩(wěn)定程度，常用有、無(wú)反饋兩種情況下放大倍數(shù)的相對(duì)變化兩種情況下放大倍數(shù)的相對(duì)變化量的比值來(lái)衡定。放大電路的閉量的比值來(lái)衡定。放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：環(huán)放大倍數(shù)為： AFAAf16.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的

25、負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善改善6.5.1 穩(wěn)定放大倍數(shù)穩(wěn)定放大倍數(shù)將閉環(huán)放大倍數(shù)將閉環(huán)放大倍數(shù)Af對(duì)對(duì)A取導(dǎo)數(shù)得取導(dǎo)數(shù)得 222)1 ()1 (1)1 ()1 (AFdAdAAFAFAFAFdAdAffAdAAFAdAff11 式（式（5-21）表明，引入負(fù)反饋后，）表明，引入負(fù)反饋后，Af的相對(duì)變化量的相對(duì)變化量 僅僅為其基本放大電路放大倍數(shù)為其基本放大電路放大倍數(shù)A的相對(duì)變化量的相對(duì)變化量的的(1+AF)分之分之一，也就是說(shuō)一，也就是說(shuō)Af的穩(wěn)定性是的穩(wěn)定性是A的的(1+AF)倍。倍。 ffAdAAdA一、一、 負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響 輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去

26、的等效電阻，因輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，因而負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響取決于基本放大電路和反饋網(wǎng)而負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響取決于基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端的連接方式，即取決于所引入的反饋是串聯(lián)負(fù)絡(luò)在輸入端的連接方式，即取決于所引入的反饋是串聯(lián)負(fù)反饋還是并聯(lián)反饋還是并聯(lián)負(fù)反饋。負(fù)反饋。 1 1） 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大6.5.2 改變輸入電阻和輸出電阻改變輸入電阻和輸出電阻而閉環(huán)放大電路而閉環(huán)放大電路的輸入電阻為的輸入電阻為 :ifiiiifIUUIURifUFAUiiiiifRFAIUFAUR)1 ( 上式中反饋電壓上式中反饋電壓 是凈輸入電壓經(jīng)基本放

27、大電路放大后，是凈輸入電壓經(jīng)基本放大電路放大后， 再經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)后得再經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)后得到的，到的， 所以所以 fUiiiIUR根據(jù)輸入電阻的定義，基本根據(jù)輸入電阻的定義，基本放大電路的輸入電阻為放大電路的輸入電阻為: 圖6.5.2 Rb在反饋環(huán)之外時(shí)串聯(lián) 負(fù)反饋電路的方框圖2 2）并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減?。┎⒙?lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小iiiIUR而閉環(huán)放大電路的輸入電阻為而閉環(huán)放大電路的輸入電阻為 fiiiiifIIUIUR上式中上式中 是凈輸入電流經(jīng)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)后得到的，是凈輸入電流經(jīng)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)后得到的，即有：即有：fIifIFAI根據(jù)輸入電阻的定義，根據(jù)輸入電阻的定義， 基本

28、基本放大電路的輸入電阻為放大電路的輸入電阻為 ：FARIFAIURiiiiif1輸出電阻是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻，因而負(fù)反饋對(duì)輸出電阻是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻，因而負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響取決于反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的取樣方式，輸出電阻的影響取決于反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的取樣方式， 即取決于即取決于所引入的反饋是電壓負(fù)反饋還是電流負(fù)反饋。所引入的反饋是電壓負(fù)反饋還是電流負(fù)反饋。 二、二、 負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響1 1） 電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，并使輸出電阻減小電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，并使輸出電阻減小LiRXooofIUR0放大電放大電路的路的輸出電阻：輸出電阻：of

29、UFX反饋信號(hào)反饋信號(hào)ofiiUFXXX凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)oooioooUFARIXARIUFARIURoooof1引入電壓負(fù)反饋后閉環(huán)引入電壓負(fù)反饋后閉環(huán)放大電路的輸出電阻為：放大電路的輸出電阻為：當(dāng)（當(dāng)（1AF）趨于無(wú)窮）趨于無(wú)窮大時(shí)，大時(shí)，Rof趨于趨于0，電路，電路輸出近似為恒壓源。輸出近似為恒壓源。2 2） 電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流，電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流， 并使輸出電阻增大并使輸出電阻增大 放大電放大電路的路的輸出電阻：輸出電阻：LiRXooofIUR0反饋信號(hào)反饋信號(hào)ofIFXofiiIFXXX凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)oooioooIFARUXARUIoooofRFAIUR)1 (引

30、入電流負(fù)反饋后閉環(huán)放引入電流負(fù)反饋后閉環(huán)放大電路的輸出電阻為：大電路的輸出電阻為：當(dāng)（當(dāng)（1AF）趨于無(wú)窮大時(shí)，）趨于無(wú)窮大時(shí)，Rof趨于無(wú)窮大，電趨于無(wú)窮大，電路輸出等效為恒流源。路輸出等效為恒流源。圖 5-13 利用負(fù)反饋展寬通頻帶 fBWfBWf3dB3dBfLf|lg20A|lg20mA|lg20mfAfLfHfHfOf6.5.3 展寬頻帶展寬頻帶HmHffjAA1(5-22) HmmHmHmHHHffjfFAAFfjfAfjfAFAAA/1/11/11 為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，基本放大電路的中頻放大倍數(shù)為 ，上限頻率為fH，下限頻率為fL，因此無(wú)反饋時(shí)放大電路在高頻段的

31、放大倍數(shù)為 mA引入反饋后，設(shè)反饋系數(shù)為 ，則高頻段的放大倍數(shù)為 FHfmfHmmmHfffjAfFAfjFAAA1)1 (1)1/(5 - 23) 比較式（5-22）和（5-23）可知， 引入負(fù)反饋后的中頻放大倍數(shù)和上限頻率分別為 HmHfmmmffFAfFAAA)1 (1(5 - 24)(5 - 25)可見(jiàn)引入負(fù)反饋后，放大電路的中頻放大倍數(shù)減小了倍，而上限頻率卻提高了倍。 FAm1FAm1將分子分母同除以 ，可得 FAm1同理可以推導(dǎo)出引入負(fù)反饋后的下限頻率為 FAffmLLf1fBW=fH-fLfH 放大電路引入反饋后的通頻帶為 f BWf=fHf-fLffHf (5-26) 可見(jiàn)，引

32、入負(fù)反饋后下限頻率下降了 倍。通過(guò)以上分析可以得知放大電路引入負(fù)反饋后，通頻帶展寬了。 通常情況下對(duì)于阻容耦合的放大電路，F(xiàn)fL，而對(duì)于直接耦合的放大電路，fL=0，所以通頻帶可以近似地用上限頻率來(lái)表示，即認(rèn)為放大電路未引入反饋時(shí)的通頻帶為 FAm1BWmBWffFAf)1 (常數(shù)BWmBWfmffAfA 放大電路的放大倍數(shù)與通頻帶的乘積是它的一項(xiàng)重要指標(biāo)， 通常稱為增益帶寬積。 (5-28) (5-27) 而由式（5-25）可知， 則 HmHffFAf)1 ( 由于引入負(fù)反饋后，放大電路的通頻帶展寬了 倍，但放大倍數(shù)卻減小了倍，因此放大電路引入負(fù)反饋后放大倍數(shù)與通頻帶的乘積和放大電路未引入反

33、饋情況下（即開(kāi)環(huán)狀態(tài)下）放大倍數(shù)與通頻帶的乘積相等，即 )1 (FAm)1 (FAm圖 5-12 利用負(fù)反饋減小非線性失真(a) 無(wú)反饋； (b) 引入反饋 xixoxi大小小小小大大大AAixxoxf(a)(b)F6.5.4 減小非線性失真減小非線性失真返回返回圖6.5.6 消除ib失真的方法(a)ube為正弦波但ib失真 (b) ube為非正弦波使ib近似為正弦波 圖6.5.7 引入負(fù)反饋使非線性失真減小返回返回6.5.5 放大電路引入負(fù)反饋的一般原則放大電路引入負(fù)反饋的一般原則（1）為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋；為了改善電路動(dòng)態(tài)性能應(yīng)引入交流負(fù)反饋。（2）根據(jù)信號(hào)源的性質(zhì)決定引入

34、串、并聯(lián)負(fù)反饋。當(dāng)信號(hào)源為恒壓源或內(nèi)阻很小的電壓源時(shí)，為增大放大電路的輸入電阻，以減小信號(hào)源的輸出電流和內(nèi)阻上的壓降，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋（串聯(lián)負(fù)反饋（Rif 增增加）加）。當(dāng)信號(hào)源為恒流源或內(nèi)阻較大的電壓源時(shí)，為減小放大電路的輸入電阻，使電路獲得更大的輸入電流，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋（Rif 減?。p小） 。（3）根據(jù)負(fù)載對(duì)放大電路輸出量（信號(hào)源）的要求，決定引入電壓、電流負(fù)反饋。當(dāng)負(fù)載需要穩(wěn)定的電壓信號(hào)時(shí)，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；當(dāng)負(fù)載需要穩(wěn)定的電流信號(hào)時(shí)，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；（4）在需要進(jìn)行信號(hào)變換時(shí)應(yīng)選擇合適的反饋組態(tài)。如電壓并聯(lián)負(fù)反饋可將電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)，電流串聯(lián)負(fù)反饋可將電壓信號(hào)變換

35、為電流信號(hào)。圖6.5.8 例6.5.1 電路圖返回返回6.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性 放大電路中引入負(fù)反饋，可以使電路的許多性能得到改善， 并且反饋深度越深，改善效果越好。但是對(duì)于多級(jí)放大電路而言， 反饋深度過(guò)深，即使放大電路的輸入信號(hào)為零， 輸出端也會(huì)出現(xiàn)具有一定頻率和幅值的輸出信號(hào)，這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激自激振蕩振蕩，它使放大電路不能正常工作，失去了電路的穩(wěn)定性。 6.6.1 負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件 1. 自激振蕩產(chǎn)生的原因自激振蕩產(chǎn)生的原因 由前面的分析可知， 負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為 FAAAf1在中

36、頻段，由于 ，A和F的相角A+F=2n（n=0，1， 2，）， 與 同相，因此凈輸入量 是兩者的差值，即 0FAiXfXiX|fiiXXX所以負(fù)反饋?zhàn)饔媚苷５伢w現(xiàn)出來(lái)。 在低頻段和高頻段， 將產(chǎn)生附加相移。在低頻段，由于耦合電容和旁路電容的作用， 將產(chǎn)生超前相移；在高頻段， 由于半導(dǎo)體器件存在極間電容， 將產(chǎn)生滯后相移。假設(shè)在某一頻率f0下， 的附加相移達(dá)到180，即A+F=(2n+1)（n=0，1，2， ），則 和 必然會(huì)由中頻時(shí)的同相變?yōu)榉聪?，?FAFAFAFAiXfX|fiiXXX 上式說(shuō)明凈輸入信號(hào) 大于輸入信號(hào) ，輸出量 增大， 所以反饋的結(jié)果使放大倍數(shù)增大。 |iX|iX|oX

37、 如果在輸入信號(hào)為零時(shí)，由于某種含有頻率f0的擾動(dòng)信號(hào)（如電源合閘通電），使 產(chǎn)生了180的附加相移，因此產(chǎn)生了輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)和比較電路后，得到凈輸入信號(hào)， 送到基本放大電路后再放大， 得到一個(gè)增強(qiáng)了的將不斷增大。其過(guò)程如圖5-23所示。 ooXX,ofiXFXX 0ooXXFA,FA圖 5-23 負(fù)反饋放大電路的自激振蕩 xfxoix0iXiXoXAFfX|oX|fX|iX|oX 最終，由于半導(dǎo)體器件的非線性電路達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即反饋信號(hào)維持著輸出信號(hào)，而輸出信號(hào)又維持著反饋信號(hào)，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩。 可見(jiàn)，負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的根本原因之一是 的附加相移。 FA 2. 產(chǎn)生自激

38、振蕩的條件產(chǎn)生自激振蕩的條件 由圖5-23可知，在電路產(chǎn)生自激振蕩時(shí)，由于 與 相互維持， 因此 ， 即， 或 1FAoXfXoioXFAXAX1FA(5-46) 將上式寫成模和相角形式，稱為自激振蕩的平衡條件平衡條件： ), 2 , 1() 12(1nnFAFA（5-47） （5-48） 式（5-47）和（5-48）分別稱為自激振蕩的幅值條件和相位條件。放大電路只有同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，才會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。 電路在起振過(guò)程中，有一個(gè)從小到大的過(guò)程，故起振條件為 oX1FA阻容耦合的單管放大電路引入負(fù)反饋，在低頻段和高頻段所產(chǎn)生的附加相移分別為0+90和0-90，由于不存在滿足相位條件的頻率，

39、因此不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。在兩級(jí)放大電路中引入負(fù)反饋，可以產(chǎn)生0180的附加相移，雖然理論上存在滿足相位條件的頻率f0，當(dāng)f0趨于無(wú)窮大或?yàn)榱銜r(shí)，附加相移達(dá)到180，但是此時(shí) =0，不滿足幅值條件，因此也不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。 A 在三級(jí)放大電路中引入負(fù)反饋，當(dāng)頻率從零變化到無(wú)窮大時(shí)， 附加相移的變化范圍為0270，因此存在附加相移等于180的頻率f0，若反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)f=f0時(shí)， 0， 則可能滿足幅值條件，所以電路可能產(chǎn)生自激振蕩。由此可見(jiàn)， 三級(jí)和三級(jí)以上的放大電路引入負(fù)反饋易產(chǎn)生自激振蕩，并且反饋深度越深， 滿足幅值條件的可能性越大，越容易產(chǎn)生自激振蕩。因此，在深度負(fù)反饋條件下，必須采

40、取措施破壞自激條件，才能使放大電路穩(wěn)定地工作。 A6.6.2 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判定負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判定 1. 自激振蕩的判斷方法：自激振蕩的判斷方法：利用頻率特性判斷自激振蕩圖 6.2.4 兩個(gè)負(fù)反饋放大電路環(huán)路增益的頻率特性(a) fofc的情況（電路穩(wěn)定,不產(chǎn)生） fo滿足相位條件:A+F=(2n+1)fc滿足幅值條件: |AF|=1)(|lg20dBFAGoffm(5-50) 2. 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度 為了保證負(fù)反饋放大電路能夠穩(wěn)定工作，不但要求f0fc，而且要求放大電路具有一定的穩(wěn)定裕度。 通常將f=f0（即A+F=-180）時(shí)所對(duì)應(yīng)的 20

41、lg| 值定義為幅度裕度幅度裕度Gm，如圖5-24（b）幅頻特性所示，即 |FA 對(duì)于穩(wěn)定的放大電路Gm0，而且|Gm|越大，電路越穩(wěn)定。 一般認(rèn)為|Gm|0，而且m越大，電路越穩(wěn)定。一般認(rèn)為m45，電路就具有足夠的相位穩(wěn)定裕度。 |FA6.6.3 負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法 通過(guò)以上分析可知，要保證負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定工作，必須破壞自激條件。通常是在相位條件滿足，即反饋為正時(shí)，破壞振幅條件，使反饋信號(hào)幅值不滿足原輸入量；或者在振幅條件滿足，反饋量足夠大時(shí)，破壞相位條件，使反饋無(wú)法構(gòu)成正反饋。 根據(jù)這兩個(gè)原則，克服自激振蕩的方法有: (1) 減小反饋環(huán)內(nèi)放大電路的級(jí)數(shù)。因?yàn)榧?jí)數(shù)越多，由于耦合電容和半導(dǎo)體器件的極間電容所引起的附加相移越大，負(fù)反饋越容易過(guò)渡成正反饋。一般來(lái)說(shuō)，兩級(jí)以下的負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激的可能性較小，因?yàn)槠涓郊酉嘁频臉O限值為180， 當(dāng)達(dá)到此極限值時(shí)，相應(yīng)的放大倍數(shù)已趨于零，振幅條件不滿足。所以實(shí)際使用的負(fù)反饋