第章大電路中的負反饋課件

1、第4章 放大電路中的負反饋 4.1 負反饋的基本概念與分類 4.2 引入負反饋對放大電路性能的影響 4.3 深度負反饋放大電路的分析計算方法習題 4.1 負反饋的基本概念與分類 4.1.1 反饋的基本概念 1什么是反饋 所謂反饋， 就是在電子系統(tǒng)中把輸出量（電流量或電壓量）的一部分或全部以某種方式送回輸入端， 使原輸入信號增大或減小并因此影響放大電路某些性能的過程。 圖4-1 使靜態(tài)工作點穩(wěn)定的分壓式射極偏置電路 反饋在電子技術(shù)中是普遍存在的， 圖4-1所示就是利用反饋控制原理組成的使靜態(tài)工作點穩(wěn)定的分壓式射極偏置電路。 當溫度升高時， 因為UB恒定， 會有如下負反饋過程出現(xiàn)： UBE=UB-

2、URe 上述負反饋的結(jié)果抑制了溫度變化引起的靜態(tài)工作點漂移， 使靜態(tài)工作點穩(wěn)定， 這就是負反饋改善放大器性能的一個例子。 在這個電路中對負反饋的簡單理解就是對集電極電流變化量的抑制作用。 在實際的電子電路中， 不僅需要直流負反饋來穩(wěn)定靜態(tài)工作點， 更需要引入交流負反饋實現(xiàn)對交流性能的改善。 從反饋的定義來看， 一個電路中是否有反饋， 一般有以下兩種情況： 一是有反饋支路一端接于放大電路的輸出端， 另一端接于放大電路的輸入端， 用以將輸出信號送回輸入端， 如圖4-2（a）中的反饋電阻Rf； 二是有反饋支路同時處于放大電路的輸入回路和輸出回路中， 如圖4-2（b）中的射極電阻Re ， 由于射極電阻

3、Re上既有輸入信號又有輸出信號， 因此， Re本身就已經(jīng)擔當了將輸出信號送回輸入端的作用。 圖4-2 電子電路中常見的兩種反饋存在形式（a） 反饋支路處于輸出端和輸入端之間; （b） 反饋支路同時處于輸出和輸入回路中 2 反饋放大電路的方框圖 反饋放大電路可以表示為圖4-3所示的框圖。 圖中將未引入反饋之前的放大電路記為基本放大電路 ； 連接在放大器輸出與輸入端之間用來引入反饋的環(huán)節(jié)叫做反饋網(wǎng)絡(luò)， 記為 ； 基本放大電路 和反饋網(wǎng)絡(luò)F合起來就是引入反饋后的放大電路， 稱為反饋放大電路， 記為 。 可以看出， 基本放大電路 和反饋網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)成了一個閉合的環(huán)路， 所以通常把基本放大電路稱為開環(huán)放大電

4、路， 而把反饋放大電路叫做閉環(huán)放大電路。 圖4-3 反饋放大電路方框圖 3反饋的極性 從上述給出的數(shù)據(jù)來看， 若送回的反饋信號與原輸入信號反相， 使原輸入信號變?。ㄓ?0 mV減小到2 mV）， 電路總的放大倍數(shù)下降（由50下降到5）的稱為負反饋， 比如射極偏置電阻對集電極電流變化量的抑制； 反之， 反饋信號與原輸入信號同相， 起加強原輸入信號的作用， 使放大倍數(shù)提高的則為正反饋。 所以， 在 這個關(guān)系式中， “+”表示反饋信號使凈輸入信號增大， 為正反饋； “”表示反饋使凈輸入信號減小， 為負反饋。 反饋的正負又稱為反饋的極性。 負反饋雖然降低了放大倍數(shù)， 卻使放大電路許多方面的性能得到改善

5、， 所以不管是集成運放或是分立元件的放大電路， 在實際線性應(yīng)用中都要引入負反饋。 正反饋雖然使放大倍數(shù)增大， 但卻會使放大電路變得不穩(wěn)定， 出現(xiàn)自激等情況。 對于放大電路來說， 放大倍數(shù)的下降可以通過增加級數(shù)來彌補， 但不穩(wěn)定的電路是不能正常工作的， 因此在放大電路中引入的都是負反饋， 而不能引入正反饋。 4反饋放大電路中的基本表達式我們已經(jīng)知道， 負反饋時有（4-1） 從圖4-3反饋放大電路的框圖中， 還可以得到負反饋的幾個一般表達式: 基本放大電路的放大倍數(shù)A（開環(huán)放大倍數(shù)） （4-2） 反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) （4-3） 反饋放大電路的放大倍數(shù) （閉環(huán)放大倍數(shù)）（4-4） 將式（4-1）、

6、（4-2）、 （4-3）代入式（4-4）， 可以得出反饋放大電路閉環(huán)增益 的一般表達式為（4-5） 5負反饋的自動調(diào)節(jié)作用 在某種外界因素的作用下， 使負反饋放大電路的輸出信號 發(fā)生變化， 則負反饋有助于使輸出信號穩(wěn)定。 因為反饋放大器中將發(fā)生以下的自動調(diào)節(jié)過程： 4.1.2 反饋放大電路的分類 不同類型的反饋對放大電路起的作用不同， 為了便于分析， 可以對反饋作如下分類： 1正反饋和負反饋 依前所述， 按照反饋的極性， 可以將反饋分為正反饋和負反饋兩類。 2交流反饋和直流反饋 如果反饋網(wǎng)絡(luò)存在于放大電路的交流通路中， 影響放大電路交流性能的稱為交流反饋； 如果反饋網(wǎng)絡(luò)存在于放大電路的直流通路

7、中， 對放大電路的靜態(tài)產(chǎn)生影響的稱為直流反饋。 圖4-4給出了交流反饋和直流反饋的例子， 圖4-4（a）為交流反饋, 因為反饋電容Cf對直流信號相當于開路， 所以不能反饋直流信號； 圖4-4（b）為直流反饋， 由于射極電容Ce對交流信號短路， 所以在交流通路中， 反饋支路Rf被短路， 三極管的發(fā)射極相當于直接接地， 交流反饋是不存在的； 圖4-4（c）中的反饋電阻Rf可以同時反饋交流和直流信號， 為交、 直流反饋。 圖4-4 交流反饋和直流反饋(a) 交流反饋;（b） 直流反饋; （c） 交、 直流反饋 3電壓反饋和電流反饋 由于基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)均是四端雙口， 因此基本放大電路 與反饋網(wǎng)

8、絡(luò) 的端口連接方式就有串聯(lián)和并聯(lián)的區(qū)別。 基本放大電路 與反饋網(wǎng)絡(luò) 在反饋放大電路輸出端的連接方式， 叫做采樣方式， 根據(jù)采樣方式的不同， 分為電壓反饋和電流反饋， 如圖4-5所示。 圖4-5 電壓反饋和電流反饋（采樣方式）（a） 電壓反饋; （b） 電流反饋 4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 基本放大電路 與反饋網(wǎng)絡(luò) 在反饋放大電路輸入端的連接方式， 叫做比較方式， 根據(jù)比較方式的不同， 分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋， 如圖4-6所示。 圖4-6 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋（比較方式）（a） 串聯(lián)反饋； （b） 并聯(lián)反饋 4.1.3 負反饋的四種基本類型與判別方法 因為不同的反饋類型對放大電路性能的影響大不相同。 在

9、實際的電子電路中， 要求對不同性能的放大電路， 必須根據(jù)不同的情況， 選用不同類型的負反饋。 1負反饋的四種基本類型 反饋的類型又叫做反饋的組態(tài)。 根據(jù)反饋放大電路的采樣和比較方式， 反饋分為電壓反饋、 電流反饋、 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋， 可以分別構(gòu)成四種負反饋組態(tài)電壓串聯(lián)負反饋、 電壓并聯(lián)負反饋、 電流串聯(lián)負反饋和電流并聯(lián)負反饋。 四種反饋組態(tài)的框圖， 讀者可參考圖4-5和圖4-6自行畫出。 2反饋判別的一般方法 根據(jù)前文所述各種反饋概念的定義， 可以得到簡單有效的具體判別方法如下： （1） 有/無反饋： 看電路中是否有反饋支路一端接于放大電路的輸出端、 另一端接于放大電路的輸入端或是否有反饋

10、支路同時處于放大電路的輸入和輸出回路中。 （2） 交/直流反饋： 存在于放大電路交流通路中的反饋是交流反饋， 存在于直流通路中的反饋是直流反饋， 若交、 直流通路中該反饋支路均存在， 則為交、 直流反饋。 （3） 正/負反饋： 反饋極性的判別， 通常采用瞬時極性法。 圖4-7給出了在幾種常見的負反饋中 和 之間的瞬時極性關(guān)系。 圖4-7 負反饋時 與 之間的瞬時極性關(guān)系(a)、 (b)集成運放的負反饋; (c)、 (d) 三極管的負反饋 （4） 電壓/電流反饋： 從采樣方式的定義出發(fā)， 可以得到“假定輸出短路”的判斷方法。 當電壓采樣時， 反饋信號與輸出電壓成比例關(guān)系， 若將輸出電壓短路為零，

11、 則反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入消失， 反饋支路受到影響使反饋信號為零； 反之， 若反饋支路不受影響， 反饋仍然存在， 說明反饋網(wǎng)絡(luò)是以輸出電流為采樣對象的， 輸出電壓短路并不影響反饋的存在。 （5） 串聯(lián)/并聯(lián)反饋： 從圖4-6反饋放大器的比較方式方框圖可以看出， 端口并聯(lián)時， 反饋信號與輸入信號一定加于放大器的同一輸入端， 進行電流疊加； 否則， 端口串聯(lián)時， 反饋信號與輸入信號一定是分別加于放大器件的兩個輸入端， 進行電壓的疊加。 1） 電壓串聯(lián)負反饋 圖4-8為共集電極放大電路， 反饋判斷過程如下： 從電路來看， 反饋元件為Re， 是交直流反饋。 圖中標出了各點的瞬時極性， 當輸入信號增大時， 三極

12、管基極的瞬時極性記為， 射極電位與基極電位同相， 也為。 三極管的發(fā)射極既是信號的輸出端， 又是另一個輸入端， 因此反饋信號相當于回到三極管的另一個輸入端(發(fā)射極)， 極性為， 使凈輸入信號減小， 為負反饋。 圖4-8 共集電極放大電路電壓串聯(lián)負反饋 2） 電流并聯(lián)負反饋 圖4-9為兩級放大電路， 負載電阻RL接于V2的集電極， 該電路的反饋分析如下： 反饋電阻Rf、 Re2和Cf構(gòu)成級間反饋支路， 由于電容Cf的隔直作用， 該反饋支路構(gòu)成級間的交流反饋支路。 假設(shè)輸入信號瞬時極性為， 則V1的集電極電位為， V2發(fā)射極跟隨為， 因為電阻不改變信號的極性， 所以通過Rf送回原輸入端反饋信號的瞬

13、時極性為。 根據(jù)圖中標出的各點瞬時極性， 反饋信號回到V1的基極， 與原輸入信號在同一點并且極性相反， 因此， 凈輸入信號減小， 為負反饋。 圖4-9 電流并聯(lián)負反饋 3） 電壓并聯(lián)負反饋 在圖4-10由集成運算放大器構(gòu)成的反饋放大電路中， 反饋電阻Rf構(gòu)成交直流反饋。 根據(jù)瞬時極性法判斷， 當輸入信號瞬時極性為時， 輸入信號從集成運放的反相輸入端加入， 因此輸出信號的瞬時極性為， 經(jīng)電阻Rf送回集成運放的反相輸入端。 反饋信號回到輸入信號的同一點并且極性相反， 為負反饋。 反饋電阻Rf上的電流就是反饋電流， 方向按照瞬時極性從到標注。 圖4-10 電壓并聯(lián)負反饋 4） 電流串聯(lián)負反饋 圖4-

14、11為分壓式偏置共發(fā)射極放大電路。 反饋元件為Re1 、 Re2和Ce， 由于旁路電容的存在， Re1 和Re2構(gòu)成直流反饋， 交流反饋僅由Re1構(gòu)成。 由瞬時極性看出， 凈輸入信號減小， 為負反饋。 圖4-11 分壓式射極偏置電路電流串聯(lián)負反饋 例4-1 圖4-12所示電路是由NPN三極管構(gòu)成的集電極基極偏置的反相電壓放大電路， 試分析該電路是否具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用， 并判斷該電路的交流反饋類型， 標出反饋信號。 解 （1） 靜態(tài)時， 輸入電流為0， 所以靜態(tài)電流為IB=(UCE-UBE)/RfUCE/Rf （一般有UCEUBE）， 當溫度升高時， 該電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程如下： 圖4

15、-12 例4-1的電路圖 （2） 瞬時極性標于圖4-12中， 當基極輸入信號的瞬時極性為時， 經(jīng)三極管反相， 集電極電位為， 由反饋電阻Rf送回三極管的基極， 根據(jù)瞬時極性判斷為負反饋。假設(shè)輸出電壓短路， 則反饋消失， 采樣方式為電壓反饋； 輸出信號送回原輸入端， 比較方式為并聯(lián)反饋， 反饋電流使凈輸入電流減小。 因此， 該電路的交流反饋類型為電壓并聯(lián)負反饋， 反饋電流為Rf上的電流， 方向如圖4-12中所示。 圖4-13 例4-2的電路圖 例4-2 集成運算放大器電路如圖4-13所示， 判斷該電路的交流反饋類型， 并標出反饋信號。 解 瞬時極性標于圖4-13中， 輸入信號從集成運放同相輸入端

16、輸入， 當輸入信號的瞬時極性為時， 輸出的瞬時極性也為， 經(jīng)反饋電阻反饋回集成運放的反相輸入端， 和原輸入信號在不同的輸入端且瞬時極性相同， 為負反饋。 從圖中可以看出， 反饋電壓 削弱了原來的輸入電壓信號 。 例4-3 分析判斷圖4-14中兩級放大電路的反饋類型和反饋極性。 解 圖4-14兩級放大電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由Rf、 Re1和Cf構(gòu)成級間交流反饋。 將瞬時極性標于圖4-14中。 由瞬時極性法可以看出， 該反饋為負反饋。 很明顯， 反饋信號采樣于輸出電壓， 由反饋網(wǎng)絡(luò)送回輸入端三極管V1的發(fā)射極， 由于輸入信號從三極管V1的基極加入， 和反饋信號不在同一個輸入端， 因此構(gòu)成了串聯(lián)比較形式。由

17、此可見， 該電路為電壓串聯(lián)負反饋。 圖4-14 例4-3的電路圖 圖4-15 例4-4的電路圖 例4-4 兩級放大電路如圖4-15所示， 第一級是由V1和V2構(gòu)成的差動放大電路， 第二級是共發(fā)射極放大電路， 試判斷電路的交流反饋類型。 解 R5 、 R6構(gòu)成級間的交流反饋。 將瞬時極性標于圖4-15中， 設(shè)V1基極的瞬時極性為正， 則將瞬時負極性送至V3的基極， V3的集電極為正， 經(jīng)R5 、 R6送回V2的基極。 由于差動放大電路的凈輸入信號是V1和V2基極輸入信號之差， 因此反饋電壓 使凈輸入電壓減小， 為負反饋。 反饋信號采樣于輸出電壓的一部分， 即反饋電壓為 。 用輸出電壓短路法判斷時

18、， 輸出電壓短路， 反饋受影響而消失， 是電壓反饋。 反饋信號由反饋網(wǎng)絡(luò)送回輸入端三極管V2的基極， 構(gòu)成了電壓比較形式。 因此， 該電路為電壓串聯(lián)負反饋。 圖4-16 例4-5的電路圖 例4-5 判斷圖4-16中多級放大電路的反饋類型和反饋極性。 解 圖4-16所示電路， 電阻Rf和Re3構(gòu)成級間交直流反饋支路， 根據(jù)瞬時極性法在圖中標出各有關(guān)節(jié)點信號的瞬時極性。 可以看出這是一個正反饋電路， 凈輸入電流信號為 ， 反饋信號使凈輸入信號增大。 對于正反饋， 當然也可以相應(yīng)地得出該電路為電流并聯(lián)正反饋的結(jié)論， 但由于正反饋對放大電路的性能沒有改善， 反而破壞放大電路的穩(wěn)定性， 所以放大電路中并

19、不采用正反饋。 因此， 不必區(qū)分它的類型， 只判斷出極性即可。 4.2 引入負反饋對放大電路性能的影響 4.2.1 降低放大電路的放大倍數(shù) 我們知道， 閉環(huán)放大倍數(shù) ， 負反饋使放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)減小了1+ 倍。 反饋越深， 1+ 越大， 放大倍數(shù)下降得越多， 負反饋對放大電路性能的改善是以犧牲放大能力來獲得的。 4.2.2 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 放大電路的放大倍數(shù)常因某些原因?qū)е虏环€(wěn)定， 比如溫度的變化、 器件老化因素的影響等等， 如果引入了負反饋， 可使放大倍數(shù)相對穩(wěn)定。 為從數(shù)量上衡量放大倍數(shù)的穩(wěn)定程度， 常用放大倍數(shù)絕對值（不考慮相位關(guān)系）的相對變化量來表示（在不考慮相位關(guān)系的情況

20、下， 用正實數(shù)A和F分別表示開環(huán)放大倍數(shù) 和反饋系數(shù) ）， 即用dA/A的大小來評定。 將式（4-5）對A求導數(shù)， 得 所以有 將上式兩邊同除以Af， 得到 （4-6） 式（4-6）說明， 放大電路引入負反饋后， 閉環(huán)放大倍數(shù)的相對變化量是未加負反饋時開環(huán)放大倍數(shù)相對變化量的1/(1+AF)， 即放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了。 當深度負反饋時， 1+AF1， 則放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高得更多。 例如， 在某種外界因素的作用下， 開環(huán)放大倍數(shù)有了10%的相對變化， 但引入1+AF=10 的深度負反饋（一般比較容易滿足這個條件）后， 閉環(huán)放大倍數(shù)的相對變化減小到只有1%。 另外， 從數(shù)學表達式來看， 當負反

21、饋的程度較深， 即1+AF1時， 閉環(huán)放大倍數(shù)的表達式可近似為 （4-7） 即深度負反饋時的閉環(huán)放大倍數(shù)約為反饋系數(shù)的倒數(shù)。 式（4-7）表明引入的負反饋程度較深時， 閉環(huán)放大倍數(shù)幾乎僅取決于反饋網(wǎng)絡(luò)， 而與基本放大電路無關(guān)。 通過反饋放大電路例子的分析我們知道， 反饋網(wǎng)絡(luò)大多是由電阻、 電容這些相當穩(wěn)定的無源器件構(gòu)成， 幾乎不隨溫度等外界因素變化。 因此， 深度負反饋時的閉環(huán)放大倍數(shù)雖然下降較多， 但反饋放大電路會非常穩(wěn)定， 這正是我們所需要的。 而且， 這也指導了我們在設(shè)計放大器時， 如何考慮使放大器更加穩(wěn)定。 需要指出的是， 由于輸入、 輸出信號的性質(zhì)可能是不同的， 有可能是電壓量， 也

22、有可能是電流量。 因此， 開環(huán)放大倍數(shù)、 反饋系數(shù)和閉環(huán)放大倍數(shù)的含義都是廣義的， 不一定是電壓放大倍數(shù)， 具體是什么量綱， 要由反饋的組態(tài)來決定， 如表4-1所示。 表4-1 反饋放大器中各種符號和一般表達式的含義 例4-6 已知某負反饋放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)A=10 000， 反饋系數(shù)F=0.01， 由于三極管參數(shù)的變化使開環(huán)放大倍數(shù)減小了10%， 試求變化后的閉環(huán)放大倍數(shù)Af及其相對變化量。 解 三極管參數(shù)變化后的開環(huán)放大倍數(shù)為 A=10 000（1-10%）=9000 閉環(huán)放大倍數(shù)為閉環(huán)放大倍數(shù)Af的相對變化量為 由此可見， 引入負反饋后， 電壓放大倍數(shù)下降， 但其相對變化量卻大大減小

23、了， 從而提高了電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。 4.2.3 減少非線性失真 由于三極管的非線性， 當放大電路的靜態(tài)工作點選擇不當或輸入信號幅度過大時， 會使三極管的動態(tài)工作范圍進入非線性區(qū)域， 造成輸出信號的非線性失真， 如圖4-17（a）所示。 圖中輸出波形的失真是由三極管固有的非線性所造成的， 下面以輸出波形出現(xiàn)上大下小為例， 說明負反饋對非線性失真的改善作用。 圖4-17 負反饋對非線性失真的改善（a） 開環(huán)放大電路的非線性失真； （b） 負反饋對放大電路非線性失真的改善 引入負反饋后， 反饋網(wǎng)絡(luò)將輸出端失真后的信號 （上大下?。┧突氐捷斎攵耍?因為反饋信號 與輸出信號 成比例關(guān)系， 所以僅有大

24、小的變化， 形狀仍然相同（上大下?。?凈輸入信號 為輸入信號 與反饋信號 之差， 因此， 凈輸入信號發(fā)生了某種程度的預先失真（上小下大）， 經(jīng)過基本放大電路放大后， 由于基本放大電路本身的失真和凈輸入信號的失真相反， 在一定程度上互相抵消， 輸出信號的失真可大大減小， 如圖4-17（b）所示。 理論證明， 由于三極管的非線性失真而產(chǎn)生的諧波， 在引入負反饋后， 諧波幅度將減小為開環(huán)時的1/(1+AF)。 4.2.4 擴展帶寬 根據(jù)前面對放大電路頻率特性的分析可知， 由于電路中電容因素的影響， 在高頻段和低頻段放大電路的電壓放大倍數(shù)都要隨頻率的增高或減小而下降。 如果我們把信號頻率的變化看作變

25、動因素， 當頻率的變動引起放大倍數(shù)的下降時， 引入負反饋， 則負反饋具有抑制放大倍數(shù)下降的作用。 這樣可使放大倍數(shù)在高頻段或低頻段下降的速度變緩， 意味著閉環(huán)放大倍數(shù)比中頻時下降3 dB所對應(yīng)的上限頻率將增大， 下限頻率將減小， 因而使放大電路的帶寬擴展。 理論證明， 反饋放大電路的上限頻率fHF為開環(huán)時上限頻率的 倍， 反饋放大電路的下限頻率fLF為開環(huán)時下限頻率的 。 上限頻率增大， 下限頻率減小， 因此， 反饋放大器的帶寬展寬了。 一般， 對于低頻放大電路來說， 有FhffLF， 尤其是集成運算放大器電路， 由于集成運放內(nèi)部采用直接耦合， 其下限頻率可以看作0， 因此對于低頻放大電路可以

26、有（4-8） 4.2.5 對反饋放大電路輸入電阻和輸出電阻的影響 放大電路引入負反饋后， 對輸入電阻和輸出電阻均造成影響， 具體的情況與反饋的類型有關(guān)。 其中， 比較方式的不同表現(xiàn)在放大電路的輸入端， 因此， 比較方式影響反饋放大電路的輸入電阻； 采樣方式的不同表現(xiàn)在放大電路的輸出端， 所以， 采樣方式影響放大電路的輸出電阻。 在使用中， 應(yīng)根據(jù)放大電路對輸入、 輸出電阻的要求來選擇不同的反饋形式。 1 對輸入電阻的影響 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋形式影響放大器的輸入電阻， 為分析計算方便， 將串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的框圖重畫于圖4-18中。 1） 串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大 圖4-18（a）為串聯(lián)負反饋的

27、框圖。 根據(jù)輸入電阻的定義， 基本放大電路的開環(huán)輸入電阻為 圖4-18 比較方式對輸入電阻的影響加入串聯(lián)負反饋后的閉環(huán)輸入電阻為 （4-9） 式（4-9）說明， 引入串聯(lián)負反饋后， 反饋放大電路的閉環(huán)輸入電阻增大， 并且為開環(huán)時基本放大電路輸入電阻的(1+ )倍， 反饋越深， 輸入電阻變得越大， 理想情況下可以看成是無窮大。 串聯(lián)負反饋使放大電路輸入電阻增大， 便于從內(nèi)阻較小的電壓源獲取信號， 這和前面得出的串聯(lián)反饋適用低內(nèi)阻信號源的結(jié)論是一致的。 2） 并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小 圖4-18（b）為并聯(lián)負反饋的框圖。 基本放大電路的開環(huán)輸入電阻為引入并聯(lián)負反饋后的閉環(huán)輸入電阻為 （4-10）

28、式（4-10）說明， 引入并聯(lián)負反饋后， 反饋放大電路的閉環(huán)輸入電阻減小， 并且為開環(huán)時基本放大電路輸入電阻的1/（1+ ）， 反饋越深， 輸入電阻變得越小， 理想情況下可以看成是零。 并聯(lián)負反饋使放大電路的輸入電阻變小， 便于從內(nèi)阻較大的電流源獲取信號， 這和前面得出的并聯(lián)反饋適用高內(nèi)阻信號源的結(jié)論也是一致的。 2 對輸出電阻的影響 采樣方式影響放大電路的輸出電阻， 下面分別討論電壓反饋和電流反饋對放大電路輸出電阻的影響。 1） 電壓負反饋使輸出電阻減小 電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓能力， 而輸出電壓的恒定（比如在負載變化的時候）意味著輸出電阻較小， 因此電壓反饋使放大電路的輸出電阻減小。 和

29、負反饋時輸入電阻的分析一樣， 利用電壓負反饋的框圖和輸出電阻的定義， 可以推導出閉環(huán)輸出電阻的表達式為 （4-11） 具體推導過程不再贅述。 2） 電流負反饋使放大電路的輸出電阻增大 電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的能力， 而輸出電流的恒定（比如在負載變化的時候）意味著輸出電阻較大， 因此電流反饋使放大電路輸出電阻增大。 同樣， 利用電流負反饋的框圖和輸出電阻的定義， 可以推導出串聯(lián)負反饋時閉環(huán)輸出電阻的表達式為（4-12） 式（4-12）說明， 引入電流負反饋后， 反饋放大電路的閉環(huán)輸出電阻增大， 為開環(huán)時基本放大電路輸出電阻的(1+ )倍， 反饋越深， 輸出電阻變得越大， 理想情況下可以看成是

30、無窮大。 必須注意的是， 以上討論的反饋放大電路的輸入和輸出電阻， 均為反饋環(huán)路以內(nèi)的電阻， 也就是說， 負反饋不能影響反饋環(huán)路以外的電阻， 這是在實際應(yīng)用中要注意的問題。 比如圖4-19所示電路的輸入端口為并聯(lián)反饋， 當反饋深度足夠的情況下， 假設(shè)閉環(huán)輸入電阻rif0， 那么， 整個放大電路的輸入電阻ri為電阻R1與閉環(huán)輸入電阻的串聯(lián)， 即ri =R1+0=R1。 圖4-19 反饋放大電路輸入電阻的計算 綜上所述， 反饋放大電路犧牲了放大倍數(shù)， 但換來了對性能的改善， 可以使放大電路的放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高， 減小了非線性失真， 擴展了帶寬， 減小了環(huán)內(nèi)的噪聲和干擾， 還可以改變輸入電阻和輸出電

31、阻。 反饋越深， 放大倍數(shù)的下降越多， 但對放大電路性能的改善也越多。 因此， 在實際的放大電路中， 幾乎無一不采用負反饋。 下面將負反饋對放大電路性能的影響列于表4-2中， 便于讀者比較和應(yīng)用。 表4-2 負反饋對放大電路性能的影響 4.3 深度負反饋放大電路的分析計算方法 4.3.1 什么是深度負反饋 1深度負反饋的概念 反饋深度1+ 是衡量負反饋程度的重要指標， 1+ 越大， 負反饋的程度就越深。 因此規(guī)定， 當1+ 1（一般取1+ 10）時的負反饋為深度負反饋， 且深度負反饋條件下的閉環(huán)放大倍數(shù)的表達式可近似為 2 深度負反饋條件下閉環(huán)放大倍數(shù)的近似估算 因為深度負反饋時有 ， 所以可

32、得 ， 即 （4-13） *4.3.2 深度負反饋放大電路的分析計算 本節(jié)通過幾個例題對深度負反饋條件下的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)進行分析計算， 以下的分析均是對放大電路的交流通路而言的， 為敘述方便， 交流通路不再畫出。 1電壓串聯(lián)負反饋 例4-7 估算圖4-14所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)、 輸入電阻和輸出電阻。 解 （1）電壓放大倍數(shù)。 由前面的分析可知， 反饋電阻Rf、 Re1和反饋電容Cf構(gòu)成了級間交流反饋， 反饋的類型為電壓串聯(lián)負反饋。 對于電壓串聯(lián)負反饋， 在輸入端有 ， ， 反饋電壓 取的是射極電阻Re1對輸出電壓 的分壓， 即 對于三極管來說， 就是三極管的發(fā)射結(jié)壓降， 所以有 0，

33、那么可求出閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為 （2） 輸入電阻。 輸入電阻ri=Rb1Rb2rif。 因為是串聯(lián)反饋， 所以rif較大。 ri主要由Rb1Rb2決定。 （3） 輸出電阻。 輸出電阻ro=Rc2rof0。 因為電壓串聯(lián)負反饋放大電路的輸入電阻高， 對輸入電壓信號源的衰減小， 輸出電阻小， 帶負載能力強， 所以這種負反饋組態(tài)的應(yīng)用最廣泛。 2電壓并聯(lián)負反饋 例4-8 利用深度負反饋的近似條件， 估算圖4-20所示集電極基極偏置反相放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。 解 圖4-20中的反饋電阻Rf構(gòu)成了電壓并聯(lián)負反饋。 對于電壓并聯(lián)負反饋， 在輸入端有 ， 反饋電阻上的電流就是反饋電流。 對于三極管來說，

34、 就是三極管的基極輸入電流， 所以有 0，那么 。 可求出閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為圖4-20 例4-8的電路圖 3電流串聯(lián)負反饋 例4-9 利用深度負反饋的近似條件估算圖4-21所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)和輸入、 輸出電阻。 解 圖4-21是我們熟悉的分壓式射極偏置放大電路， 反饋電阻Re構(gòu)成了電流串聯(lián)負反饋。 對這個電路， 我們已經(jīng)知道了用微變等效電路法分析的過程和結(jié)果， 下面， 將進行深度負反饋條件下的近似估算。 圖4-21 例4-9的電路圖 （1） 電壓放大倍數(shù)。 對于電流串聯(lián)負反饋， 在輸入端有 ， 反饋電壓 為射極電阻上的壓降 對于三極管來說， 就是三極管的發(fā)射結(jié)壓降， 所以有 （2） 輸

35、入電阻。 輸入電阻ri=Rb1Rb2rif， 因為串聯(lián)反饋的rif較大， ri的大小主要取決于Rb1Rb2 。 （3） 輸出電阻。 輸出電阻ro=Rc/rof， 因為是電流反饋， rof更大， 所以輸出電阻為Rc。 表4-3列出了上述近似估算的結(jié)果與微變等效電路分析得到的結(jié)果的比較， 只有輸入電阻的誤差稍大。 表4-3 微變等效電路分析法和深度負反饋下的近似估算法結(jié)果的比較 4電流并聯(lián)負反饋 例4-10 估算圖4-22所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。 解 圖4-22中的反饋電阻Rf構(gòu)成了電流并聯(lián)負反饋。 對于電流并聯(lián)負反饋， 在輸入端有 ， ， 流過反饋電阻Rf的電流就是反饋電流。 深度負反饋時， 三極管的基極輸入電流 ， 則圖4-22 例4-10的電路圖圖4-23 直流電壓源去耦電路 而反饋電流 可表示為 故閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為 電流并聯(lián)負反饋放大電路的輸出電阻高， 具有穩(wěn)定輸出電流的作用。 輸出電流 即輸出電流與輸入電流成比例， 與負載參數(shù)無關(guān)， 在電子電路中， 可以作為電流電流放大器使用。 習 題 4.1 判斷圖4-24所示各電路中有無反饋？是直流反饋還是交流反饋？哪些構(gòu)成了級間反饋？哪些構(gòu)成了本級反饋？圖4-24 圖4-24 圖4-24 圖4-24 4.2 指出圖4-24所示各電路中反饋的類型和極性， 并在圖中標出瞬