第6章 負反饋放大電路

1、第六章第六章 負反饋放大器負反饋放大器第一節(jié)第一節(jié) 負反饋的基本概念負反饋的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 負反饋放大器的分類及判斷方法負反饋放大器的分類及判斷方法第三節(jié)第三節(jié) 負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響第四節(jié)第四節(jié) 負反饋放大器的分析法負反饋放大器的分析法一一 反饋的定義反饋的定義第一節(jié)第一節(jié) 反饋的概念反饋的概念二二 單環(huán)反饋放大器的理想模型單環(huán)反饋放大器的理想模型三三 基本反饋方程式基本反饋方程式 （一一 ） 反饋的定義：反饋的定義：反饋反饋是將輸出信號的一部分或全部通過一定的電路是將輸出信號的一部分或全部通過一定的電路饋送回到放大電路的輸入端，并對輸入信號產生影響。饋送

2、回到放大電路的輸入端，并對輸入信號產生影響。開環(huán)開環(huán)放大電路無反饋也稱放大電路無反饋也稱開環(huán)開環(huán)。閉環(huán)閉環(huán)放大電路有反饋也稱放大電路有反饋也稱閉環(huán)閉環(huán)。第一節(jié)第一節(jié) 反饋的基本概念反饋的基本概念UiReRcUfUdiUo如圖所示反饋電路可分為兩部分如圖所示反饋電路可分為兩部分：簡化的反饋電路簡化的反饋電路1. 基本放大器基本放大器A：可由單級或多級放大器組成?？捎蓡渭壔蚨嗉壏糯笃鹘M成。2. 反饋網絡反饋網絡B：一般由無源網絡組成。一般由無源網絡組成。上述反饋放大器的一般形式可由方框圖來概括上述反饋放大器的一般形式可由方框圖來概括圖反饋電路的方框圖圖反饋電路的方框圖反饋環(huán)反饋環(huán)由基本放大器由基本

3、放大器A和反饋網絡和反饋網絡B構成的閉合環(huán)路。構成的閉合環(huán)路。所示圖為一單環(huán)反饋放大器的方框圖：所示圖為一單環(huán)反饋放大器的方框圖：XO基本放大器基本放大器A反饋網絡反饋網絡B-XfXdiXiB反饋網絡；反饋網絡；比較器（相加點）比較器（相加點）Xi是輸入信號是輸入信號；Xf是反饋信號；是反饋信號；Xdi (= XiXf) 為凈輸入信號；為凈輸入信號；X廣義信號量廣義信號量(電流或電壓電流或電壓)； 帶傳輸方向的支路；帶傳輸方向的支路；A基本放大器；基本放大器；反饋環(huán)反饋環(huán)XO基本放大器基本放大器A反饋網絡反饋網絡B-XfXdiXi正向傳輸正向傳輸反向傳輸反向傳輸理想模型的假定：理想模型的假定：

4、（1）.正向傳輸正向傳輸:信號只經過基本放大器，信號只經過基本放大器，而不經過反饋網絡。而不經過反饋網絡。（2）.反向傳輸反向傳輸:信號只經過反饋網絡，而不經過基本放大器。信號只經過反饋網絡，而不經過基本放大器。電壓反饋：電壓反饋：反饋信號的大小與輸出電壓成比例的反饋反饋信號的大小與輸出電壓成比例的反饋稱為電壓稱為電壓反饋；反饋；電流反饋：電流反饋：反饋信號的大小與輸出電流成比例的反饋反饋信號的大小與輸出電流成比例的反饋稱為電流稱為電流反饋。反饋。（三）輸出取樣方式（三）輸出取樣方式XiRCReRbX0UCC（四）（四） 與輸入連接方式與輸入連接方式b反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同

5、一反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極，則為個電極，則為并聯反饋并聯反饋；b否則，為否則，為串聯反饋串聯反饋。例如，對例如，對CECE組態(tài)放大器組態(tài)放大器來說來說: :Xf并并聯聯反反饋饋串聯反饋串聯反饋反饋信號反饋信號Xf和和Xi加到加到同一個電同一個電極（基極），則為并聯反饋。極（基極），則為并聯反饋。反饋信號反饋信號Xf和和Xi未加到未加到同一個同一個電極，則為串聯反饋電極，則為串聯反饋Xf（五）（五） 反饋極性反饋極性負反饋負反饋: :加入反饋后，凈輸入信號加入反饋后，凈輸入信號| Xdi | | | | X Xi i |, |,輸出幅度輸出幅度增加增加 。 （六）交流反

6、饋和直流反饋（六）交流反饋和直流反饋1.1.反饋信號中只有交流成分時為反饋信號中只有交流成分時為交流反饋交流反饋；3.3.反饋信號只有直流成分時為反饋信號只有直流成分時為直流反饋直流反饋；2.2.反饋信號中既有交流成分又有直流成分時為反饋信號中既有交流成分又有直流成分時為交直流反饋交直流反饋。二二 、基本反饋方程式、基本反饋方程式基本反饋方程式：為分析反饋放大器的基本公式基本反饋方程式：為分析反饋放大器的基本公式1. 1.放大電路的開環(huán)增益：放大電路的開環(huán)增益：2. 2.反饋網絡的反饋系數：反饋網絡的反饋系數：3. 3.基本反饋方程式：基本反饋方程式：A=Xo/XdiB=Xf/XoAf=A/(

7、1+AB)=A/FXO基本放大器基本放大器A反饋網絡反饋網絡B-XfXdiXi推導過程推導過程根據信號的不同物理意義不同。根據信號的不同物理意義不同。Xi = Xdi + Xf = Xdi+ABXd i =(1+AB) Xdi所以所以 Af=Xo/Xi=AXdi / (1 +AB) Xdi =A/(1+AB)=A/FXO基本放大器基本放大器A反饋網絡反饋網絡B-XfXdiXiXf=BX0=ABXdi因為因為 A=X0/Xdi ; X0 = AXdi 推導過程推導過程索引索引4.反饋深度:深負反饋下，深負反饋下，F1（或（或AB 1），此時反饋方程式可簡化為：），此時反饋方程式可簡化為：因為因為

8、F=1+AB反映了反饋對放大電路影響的程度，反映了反饋對放大電路影響的程度，所以所以F稱稱為為反饋深度反饋深度。三三 、基本反饋方程式、基本反饋方程式其中，其中，AB稱為稱為環(huán)路增益環(huán)路增益。F越大，反饋深度越深；越大，反饋深度越深；Af=A/(1+AB) A/AB=1/B當當 F1時時.使使Afri 。b并聯負反饋輸入端并聯負反饋輸入端的形式如圖：的形式如圖：IUriiifBArAIBIUGRiRdiGdiifdiiIIU1并聯負反饋對輸入電阻的影響并聯負反饋對輸入電阻的影響(2)(2)并聯負反饋使輸入電阻減小并聯負反饋使輸入電阻減小有反饋的輸入電阻：有反饋的輸入電阻：無反饋的輸入電阻：無反

9、饋的輸入電阻：diiiIUr 五 負反饋對輸出電阻的影響ototfIUR0求輸出電阻的等效電路：求輸出電阻的等效電路：1.將輸入信號源短路。將輸入信號源短路。2.將負載電阻將負載電阻RL開路，在輸出端加一個測試電壓開路，在輸出端加一個測試電壓 Uot（產生測試電流（產生測試電流Iot）。）。（一）電壓負反饋對輸出電阻的影響USUfRcRLAUOUdiUdi+-1.電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋RLRcRofRoffiSidiURRRUootUUSootUURRRotofUOSotdiUOototRUBARUBAURUAURUAUIiSi0001UUSoototofBARIUR01Rof=Rof/

10、Rc畫求畫求Ro的等效電路的等效電路0LdioRUUUA稱開路電壓增益稱開路電壓增益.2.2.電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋求輸出電阻的等效電路如圖求輸出電阻的等效電路如圖RSIfRiR0IdiAR0IdiU0UotIot+-0LIURRAdio稱開路互阻增益：稱開路互阻增益：otGiSSfiSSdiUBRRRIRRRIotGRSooototGROiSSootdiRooototUBARIUBARRRRIIARIUGRSoototofBARIUR10Rof=Rof/RcRof結論：結論：電壓電壓負反饋使輸出電阻減小。與輸入端的連接方式無關負反饋使輸出電阻減小。與輸入端的連接方式無關( (二二) )

11、電流負反饋對輸出電阻的影響電流負反饋對輸出電阻的影響1.電流并聯負反饋電流并聯負反饋00LIIIRAdiootIiSSfiSSdiIBRRRIRRRI稱短路電流增益稱短路電流增益.otIISooototIIOiSSootdiIoototIBARUIBARRRRUIARUI0oIISototofRBAIUR01Rof=Rof/RcAI0IdiRof求輸出電阻的等效電路如圖求輸出電阻的等效電路如圖1.1.電流串聯負反饋電流串聯負反饋: :oRGSototofRBAIUR01Rof=Rof/Rc同理可以推得：同理可以推得：考慮考慮RC的影響的影響:結論：電流負反饋使輸出電阻增大。與輸入端的連接方式無

12、關結論：電流負反饋使輸出電阻增大。與輸入端的連接方式無關其中其中00GiSiGSARRRA（3 3）電壓電壓負反饋使輸出電阻減小。與輸入端的連接負反饋使輸出電阻減小。與輸入端的連接方式無關。方式無關。（4 4）電流電流負反饋使輸出電阻增大。與輸入端的連接負反饋使輸出電阻增大。與輸入端的連接方式無關。方式無關。(2)(2)并聯并聯負反饋使輸入電阻減小，與取樣內容無關。負反饋使輸入電阻減小，與取樣內容無關。 (1) (1)串聯串聯負反饋使輸入電阻增加，與取樣內容無關。負反饋使輸入電阻增加，與取樣內容無關。結論：負反饋對輸入、輸出電阻的影響：結論：負反饋對輸入、輸出電阻的影響：六六 信號源內阻對反饋

13、放大器的影響信號源內阻對反饋放大器的影響（1 1）. .串聯反饋：串聯反饋：信號源須采用低內阻信號源須采用低內阻R Rs s, ,才能得到才能得到 反饋效果。反饋效果。（2 2）. .并聯反饋：并聯反饋：信號源須采用高內阻信號源須采用高內阻Rs,Rs,才能得到才能得到 反饋效果。反饋效果。( (同理同理) )Ausf = Aus /(1+ Aus Bu)Aus =Au ri /(Rs + ri )AIsf = AIs /(1+ AIs BI)AIs =AI Rs/(Rs + ri )（Rs= = ， Aus0，F=1失去反饋效果失去反饋效果）七 負反饋對噪聲、干干擾和溫漂的影響b負反饋對噪聲、

14、干擾和溫漂有抑制作用。負反饋對噪聲、干擾和溫漂有抑制作用。b負反饋只對反饋環(huán)內的噪聲和干擾有抑制作負反饋只對反饋環(huán)內的噪聲和干擾有抑制作用，且必須加大輸入信號才使抑制作用有效用，且必須加大輸入信號才使抑制作用有效。b原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善。5.4.1等效電路法等效電路法是不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的交流等效電路，列出電流電壓方程，再用電路分析的方法求解負反饋放大電路的性能指標的一種方法。這種方法的優(yōu)點是，不管電路多么復雜，只要等效電路正確，就能求出“精確的結果”。當然，電路復雜時，計算工作量很大，單憑手工計算是很難完成的，

15、需要借助于計算機輔助分析工具進行。5.4.2方框圖分析法5.4.1等效電路法等效電路法是不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的交流等效電路，列出電流電壓方程，再用電路分析的方法求解負反饋放大電路的性能指標的一種方法。這種方法的優(yōu)點是，不管電路多么復雜，只要等效電路正確，就能求出“精確的結果”。當然，電路復雜時，計算工作量很大，單憑手工計算是很難完成的，需要借助于計算機輔助分析工具進行。5.4.2方框圖分析法方法：方法：不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的交流等效電路，列出電流電壓方程，再用電路分析的方法求解交流等效電路，列出電流電

16、壓方程，再用電路分析的方法求解負反饋放大電路的性能指標的一種方法。負反饋放大電路的性能指標的一種方法。優(yōu)點：優(yōu)點：不管電路多么復雜，只要等效電路正確，就能求出不管電路多么復雜，只要等效電路正確，就能求出“精確的結果精確的結果”。缺點：缺點：電路復雜時，計算工作量很大，單憑手工計算是很難電路復雜時，計算工作量很大，單憑手工計算是很難完成的，需要借助于計算機輔助分析工具進行。完成的，需要借助于計算機輔助分析工具進行。一、等效電路法一、等效電路法基本思想：基本思想：將負反饋放大器分為基本放大器將負反饋放大器分為基本放大器A和反饋網絡和反饋網絡B;求得基本放大器參數求得基本放大器參數;再考慮負反饋對放

17、大器性能的影響，即可求得再考慮負反饋對放大器性能的影響，即可求得負反饋放大器的相應參數（如負反饋放大器的相應參數（如Af、Rif、Rof）。）。分析步驟：分析步驟：1.判斷反饋組態(tài)；判斷反饋組態(tài)；2.畫基本放大器電路（需考慮反饋網絡畫基本放大器電路（需考慮反饋網絡B對基本對基本放大電路輸入放大電路輸入 、輸出的負載作用）；、輸出的負載作用）；3.由基放電路求由基放電路求A 、Ri、Ro、B等；等；4.求求F=(1+AS0B)；5.求負反饋放大器的參數（求負反饋放大器的參數（Avf、Rif、Rof）。）。與反饋組態(tài)有關，例如對與反饋組態(tài)有關，例如對 電流串聯負反饋：取電流串聯負反饋：取AG、BR

18、 1. 求求B網絡對基本放大器輸入回路的負載作用時：網絡對基本放大器輸入回路的負載作用時：凡電壓反饋，令凡電壓反饋，令Uo = 0，從輸入端看反饋網絡的負載作用。，從輸入端看反饋網絡的負載作用。凡電流反饋，令凡電流反饋，令Io = 0， 從輸入端看反饋網絡的負載作用。從輸入端看反饋網絡的負載作用。 2. 求求B網絡對基本放大器輸出回路的負載作用時：網絡對基本放大器輸出回路的負載作用時：凡串聯反饋，令凡串聯反饋，令Ii = 0，從輸出端看反饋網絡的負載作用。，從輸出端看反饋網絡的負載作用。凡并聯反饋，令凡并聯反饋，令 Ui = 0，從輸出端看反饋網絡的負載作用。，從輸出端看反饋網絡的負載作用?；?/p>

19、本放大器電路的畫法：基本放大器電路的畫法：例：電壓串聯負反饋的一個原理圖：例：電壓串聯負反饋的一個原理圖：（一）、判別反饋類型：（一）、判別反饋類型：屬電壓串聯負反饋；故采用電壓源信號。屬電壓串聯負反饋；故采用電壓源信號。（二）、畫基本放大電路：（二）、畫基本放大電路：UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC電壓串聯負反饋（電壓串聯負反饋（電路圖電路圖）按按上述上述原則可得：原則可得：2.求輸出電路：求輸出電路：1.求輸入電路：求輸入電路：例例IsRsRe1RC2RLRfT1UoT2RC1Re1RfUo1圖圖04.19電壓串聯負反饋（電壓串聯負反饋（交流通路交流通路）3.

20、求出拆除反饋網絡后等效電路：求出拆除反饋網絡后等效電路：(三三)、基本放大電路計算：、基本放大電路計算：1 . T1級：級：11111)1 (EfeieLfeioURhhRhUUA 電壓增益為：電壓增益為：假定假定T1 T2參數相同參數相同T1級等效負載：級等效負載： RL1= Rc1 /hie2 ; (忽略忽略Dz影響影響)發(fā)射極電阻：發(fā)射極電阻： RE1= Re1 /RfIsRsRe1RC2RLRfT1UoT2RC1Re1RfUo12 . T2級：級：LcfeiefeieLfeooURRRRhhhRhUUA2122212)( 兩級開環(huán)總增益為：兩級開環(huán)總增益為：21UUioUAAUUAIs

21、RsRe1RC2RLRfT1UoT2RC1Re1RfUo12.反饋深度：反饋深度：3.基本反饋方程式：基本反饋方程式：F = 1+ B U A U；A Uf 1/ B U = (Re1 +Rf )/ Re1B U = Uf/U o = Re1 / (Re1 +Rf )；A Uf = A U / F(四四)、反饋放大電路計算：、反饋放大電路計算：1 . 反饋系數：反饋系數：UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC在深度反饋下：在深度反饋下：4. 輸入阻抗：輸入阻抗：(1). 基本放大器的輸入電阻：基本放大器的輸入電阻：ri= hie + (1+ hfe )RE1(2). 串

22、聯反饋的輸入電阻：串聯反饋的輸入電阻：rif= ri1 (1+ B U A U )(3). 考慮偏置電阻時：考慮偏置電阻時：rif= rif / Rb可見串聯負反饋可見串聯負反饋Rb 對輸入阻抗影對輸入阻抗影響很大。響很大。UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC5 . 輸出阻抗：輸出阻抗：ro=(Re1+Rf) /(1 /hoe) Re1+Rf21111)(iefefeUibsiLibsiULUsUsohRRhArRRrRrRRrARAA因而：因而： rof= ro /(1 +AUSO BU)；rof= rof /Rc2LcfeiefeURRRRhhA2122)(XO基

23、本放大器基本放大器A反饋網絡反饋網絡B-XfXdiXi正向傳輸正向傳輸反向傳輸反向傳輸理想模型的假定：理想模型的假定：（1）.正向傳輸正向傳輸:信號只經過基本放大器，信號只經過基本放大器，而不經過反饋網絡。而不經過反饋網絡。（2）.反向傳輸反向傳輸:信號只經過反饋網絡，而不經過基本放大器。信號只經過反饋網絡，而不經過基本放大器。電路引入的才為負反饋同符號、，即只有 0BABAB1fAAAXO基本放大器基本放大器A反饋網絡反饋網絡B-XfXdiXi正向傳輸正向傳輸反向傳輸反向傳輸。電路引入的才為負反饋同符號、，即只有 0BABA深負反饋下，深負反饋下，F1（或（或AB 1），此時反饋方程式可簡化

24、為：），此時反饋方程式可簡化為：B1B1fAAA5.4.3深負反饋條件下的近似計算 fidi0UUU即在串聯負反饋下，有即在串聯負反饋下，有在并聯負反饋下，有在并聯負反饋下，有fidi0IIIfidi0XXX在深度負反饋下，有在深度負反饋下，有由基本反饋方程式，在深負反饋的條件下，有由基本反饋方程式，在深負反饋的條件下，有 BA1f例例52 負反饋放大電路如圖所示，設電路滿足深負反饋的條負反饋放大電路如圖所示，設電路滿足深負反饋的條件，求電路的源電壓增益件，求電路的源電壓增益AUSf、輸入電阻、輸入電阻Rif及輸出電阻及輸出電阻Rof。 T1 T2 R4 R1 R3 R2 RL C1 C2 U

25、S + RS Uo UCC + + + (a)電路 圖 519 電流并聯負反饋放大電路 解：解：據圖基本放大器電路，可得據圖基本放大器電路，可得反饋系數：反饋系數：424IRRRB在深負反饋條件下，電流增益在深負反饋條件下，電流增益 442IioIf1RRRBIIA輸入電阻輸入電阻 0iififFRRR源電壓增益源電壓增益SLIfSiLoSSLoSoUSfRRARIRIRIRIUUA3o3of3of/RFRRRRR T1 T2 R4 R1 R3 R2 RL C1 C2 US + RS Uo UCC + + + 輸出電阻輸出電阻 本章小結本章小結1.反饋的概念（正、負、交流、直流反饋）。反饋的概

26、念（正、負、交流、直流反饋）。2.負反饋放大器四種組態(tài)的判別：負反饋放大器四種組態(tài)的判別：( 1 ) 電壓、電流反饋：用電壓、電流反饋：用輸出電壓短路法；輸出電壓短路法；（2）串聯、并聯反饋：用串聯、并聯反饋：用饋入信號連接方式法；饋入信號連接方式法；（3）正、負反饋：用正、負反饋：用瞬時極性法。瞬時極性法。3.負反饋對放大器性能的影響（僅對反饋環(huán)內的參數有影響）：負反饋對放大器性能的影響（僅對反饋環(huán)內的參數有影響）：4. 分析法分析法:深度負反饋下的近似計算。深度負反饋下的近似計算。（1）提高增益穩(wěn)定度；）提高增益穩(wěn)定度；（2）改善非線性失真、降低噪聲；）改善非線性失真、降低噪聲；（3）展寬頻帶；）展寬頻帶；( 4 ) 改變輸入、輸出電阻；改變輸入、輸出電阻；( 5 ) 付出的代價：增益降低（付出的代價：增益降低（1+AB）倍。）倍。根據瞬時極性法判斷根據瞬時極性法判斷: :經經Rf加在射極加在射極E1 1上的反饋電壓為上的反饋電壓為+，與輸入電壓極性相同，與輸入電壓極性相同; ;(a)(a)分立元件放大電路分立元件放大電路反饋信號與輸出電壓成比反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋。例，是電壓反饋。后級對前