負(fù)反饋放大電路分析報(bào)告

1、 . . 17/17 . . 負(fù)反饋放大電路分析 日期：第五章 負(fù)反饋放大電路第一節(jié) 學(xué)習(xí)要求第二節(jié) 反饋的基本概念與分類(lèi)第三節(jié) 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善第四節(jié) 深負(fù)反饋放大電路的分析方法第一節(jié)學(xué)習(xí)要求1判斷-在掌握反饋的基本概念和類(lèi)型的基礎(chǔ)上， 判斷反饋組態(tài)與其作用。2 引入-在熟悉各種反饋對(duì)放大電路性能影響的基礎(chǔ)上，按要求引入適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋。3計(jì)算-掌握深度負(fù)反饋電路交流性能指標(biāo)的估算。學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 根據(jù)實(shí)際要求，引入適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋。學(xué)習(xí)難點(diǎn)： 反饋組態(tài)的判別和性能指標(biāo)的估算。第二節(jié)反饋的基本概念與分類(lèi)一、反饋的基本概念1. 開(kāi)環(huán)放大器或基本放大器圖7.1是一個(gè)放大器電路，它具有單向性的特點(diǎn)，

2、信號(hào)只有從輸入到輸出一條通路，不存在其它的通路， 特別是沒(méi)有從輸出到輸入的通路。這種放大器叫做開(kāi)環(huán)放大器或基本放大器。2、閉環(huán)放大器為了改善基本放大器的性能， 從基本放大器的輸出端到輸入端引入一條反向的信號(hào)通路，構(gòu)成這條通路的網(wǎng)絡(luò)叫做反饋網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)反向傳輸?shù)男盘?hào)叫做反饋信號(hào)。由基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的放大器叫做閉環(huán)放大器或反饋放大器。 所謂反饋，就是通過(guò)一定的電路形式（反饋網(wǎng)絡(luò)）， 把放大電路輸出信號(hào)的一部分或全部按一定的方式送回到放大電路的輸入端， 并影響放大電路的輸入信號(hào)。這樣，電路輸入端的實(shí)際信號(hào)不僅有信號(hào)源直接提供的信號(hào)， 還有輸出端反饋回輸入端的反饋信號(hào)。3、反饋放大器一般模型任何

3、反饋放大器都可以抽象為一個(gè)模型來(lái)分析， 其基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)都具有單向性。圖7.2中各函數(shù)之間的關(guān)系為：上式中為基本放大電路的輸入信號(hào)， 、分別為反饋放大電路的輸入、輸出信號(hào)，為反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)， 為基本放大電路的增益， 為反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù)，稱(chēng)為環(huán)路增益。若用表示反饋放大電路的增益，則有上式中稱(chēng)為放大電路的反饋深度，它是衡量反饋程度的一個(gè)重要指標(biāo)。即引入反饋后，增益減少了，這種反饋一般稱(chēng)為負(fù)反饋。即引入反饋后，增益增大了，這種反饋一般稱(chēng)為正反饋。正反饋雖然可以提高放大電路的增益，但性能不穩(wěn)定，一般很少用。這就是說(shuō)，放大電路在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，也有輸出信號(hào)，叫做放大電路的自激。4、反饋的類(lèi)型

4、（1）正反饋與負(fù)反饋（2）部反饋與外部反饋（3）交流反饋、直流反饋和交直流反饋（4）電壓反饋與電流反饋（5）并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋二、四種類(lèi)型的負(fù)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）電流并聯(lián)負(fù)反饋1. 電壓串聯(lián)負(fù)反饋（1） 反饋極性的判別方法：電路如圖7.3所示，基本放大電路就是一只集成運(yùn)放， 用A表示；反饋網(wǎng)絡(luò)是由R1和R2組成的分壓器，用F表示。 下面用瞬時(shí)極性法判別電路的反饋極性，方法如下：斷開(kāi)反饋通路，給定原輸入信號(hào)一個(gè)極性；根據(jù)該極性，逐步推斷基本放大器中有關(guān)信號(hào)的相應(yīng)極性；確定反饋信號(hào)vF的極性；根據(jù)vI與vF的極性，確定凈輸入信號(hào)vID與vI、v

5、F之間的數(shù)值關(guān)系：（2）電壓反饋與電流反饋的判別方法：先區(qū)分基本放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)F；判別F的輸入端與A的輸出端的連接方式：并聯(lián)的稱(chēng)為電壓反饋 ；串聯(lián)的稱(chēng)為電流反饋。（3）并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋的判別方法： 先區(qū)分基本放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)F； 判別F的輸出端與A的輸入端的連接方式： 并聯(lián)的稱(chēng)為并聯(lián)反饋；串聯(lián)的稱(chēng)為串聯(lián)反饋。（4）電壓串聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)： 反饋電壓與輸出電壓成比例 穩(wěn)定輸出電壓，降低輸出電阻 Vid=Vi-Vf要求RS小，反饋效果明顯 AVF指的是輸出電壓與輸入電壓之比例題1：試分析圖7.4所示電路存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)。解：（1）采用瞬時(shí)極性法判斷反饋極性?？傻媒?jīng)反饋后的減少，故

6、為負(fù)反饋。（2）反饋網(wǎng)絡(luò)F是由R4、R5構(gòu)成的，其輸入端與RL并聯(lián)， 所以為電壓反饋；（3）反饋網(wǎng)絡(luò)F的輸出電壓VF與輸入電壓Vi串聯(lián)， 故為串聯(lián)反饋 。因此，該電路屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。2. 電流并聯(lián)負(fù)反饋電路如圖7.5所示 （1）用瞬時(shí)極性法判別反饋極性：（2）判別是電壓反饋還是電流反饋：因?yàn)镕的輸入端與A的輸出端串聯(lián)，所以為電流反饋。（3） 判別是并聯(lián)反饋還是串聯(lián)反饋：因?yàn)镕的輸出端與A的輸入端并聯(lián)，所以為并聯(lián)反饋。所以該電路反饋形式為電流并聯(lián)負(fù)反饋。（4）電流并聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn)： 反饋電流與輸出電流成比例。 輸出電流趨向于維持恒定。 因?yàn)椋砸驲S大，反饋效果明顯 AIF指的是輸

7、出電流與輸入電流之比。即：例題2：由硅三極管T1、T2組成的反饋電路如圖7.6所示，試分析電路結(jié)構(gòu)和其中存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)。解（1）電路結(jié)構(gòu)分析該電路為2級(jí)直接耦合的共射極放大電路，它們之間通過(guò)Rf實(shí)現(xiàn)級(jí)間反饋。輸入信號(hào)為電流源IS， 阻RS的值很高而被忽略；輸出量為電流IO，因此它是電流放大器。解（2）直流反饋分析如果是直流負(fù)反饋， 那么其目的就是穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)?？梢杂盟矔r(shí)極性法判別之。解（3）交流反饋組態(tài)判別用瞬時(shí)極性法判別反饋極性可知， 由反饋網(wǎng)絡(luò)Rf引入的反饋是負(fù)反饋。 電壓或電流反饋：電流反饋串聯(lián)或并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋3、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路如圖7.7所示，該電路的反饋極

8、性和反饋組態(tài)的判斷與上述方法一樣，下面只介紹該類(lèi)型電路的特點(diǎn)： 輸出電壓趨向于維持恒定 因?yàn)?，所以要求RS大，反饋效果明顯 ARF指的是輸出電壓與輸入電流之比，即：其中4、電流串聯(lián)負(fù)反饋電路如圖7.8所示，該電路的反饋極性和反饋組態(tài)的判斷與上述方法一樣，下面只介紹該類(lèi)型電路的特點(diǎn)： 輸出電流趨向于維持恒定。 因?yàn)?，所以要求RS小，反饋效果明顯 AGF指的是輸出電流與輸入電壓之比，即：小結(jié)：反饋放大電路中的電壓、電流信號(hào)與AF和F和含義，（見(jiàn)教材P290表7.3.1）例題（P319 7.2.2）推導(dǎo)圖7.9所示電路框圖閉環(huán)增益的表達(dá)式。返回第三節(jié)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善一、提高增益的穩(wěn)定性穩(wěn)定

9、性是放大電路的重要指標(biāo)之一。在輸入一定的情況下，放大電路由于各種因素的變化，輸出電壓或電流會(huì)隨之變化，因而引起增益的改變。引入負(fù)反饋，可以穩(wěn)定輸出電壓或電流，進(jìn)而使增益穩(wěn)定 。上式表明：引入深負(fù)反饋的情況下，負(fù)反饋放大器的增益只與反饋系數(shù)F有關(guān)，因此有很高的穩(wěn)定性。 由于增益的穩(wěn)定性是用其絕對(duì)值的相對(duì)變化來(lái)表示的，因此上式可以表示為：上式表明：引入負(fù)反饋以后，增益的穩(wěn)定度提高了1+AF倍二、擴(kuò)展通頻帶從本質(zhì)上說(shuō)，頻帶限制是由于放大電路對(duì)不同頻率的信號(hào)呈現(xiàn)出不同的放大倍數(shù)而造成的。負(fù)反饋具有穩(wěn)定閉環(huán)增益的作用，因而對(duì)于頻率增大（或減?。┮鸬姆糯蟊稊?shù)下降，同樣具有穩(wěn)定作用。也就是說(shuō)，它能減小頻率

10、變化對(duì)閉環(huán)增益的影響，從而展寬閉環(huán)增益的頻率?？梢宰C明：引入負(fù)反饋后，放大器的通頻帶擴(kuò)展了1+AF倍-見(jiàn)教材P293注意：對(duì)于電壓串聯(lián)負(fù)反饋情況， 展寬的是電壓增益的頻帶(1+ AF倍)。對(duì)于其它三種類(lèi)型能否展寬電壓增益的頻帶與其它條件有關(guān)。三、對(duì)輸入、輸出電阻的影響（1）串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加由于基本放大電路與反饋電路在輸入回路串聯(lián)，如圖7.10所示。因?yàn)橄魅趿说淖饔?，?dǎo)致在同樣的下，比無(wú)反饋時(shí)小，因此，串聯(lián)負(fù)反饋具有提高輸入電阻的作用。上式表明：串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大倍。（2）并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減少由于基本放大電路與反饋電路在輸入回路中并聯(lián)， 如圖 7.11所示，由于，在一樣的Vi作

11、用下，因If的存在而使Ii增加，因此，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻Rif=Vi/Ii減小。所以，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小倍。（3）電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小由于電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出V0的作用，即RL改變時(shí)，維持V0基本不變，相當(dāng)于阻很小的電流源。電壓負(fù)反饋的引入，使R0比無(wú)反饋時(shí)小。可以證明：Rof= Ro /(1+AoF)其中Ao：RL短路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。（4）電流負(fù)反饋使輸出電阻增大由于電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出I0的作用，即RL改變時(shí)，維持I0基本不變，相當(dāng)于阻很大的電流源。電流負(fù)反饋的引入，使R0比無(wú)反饋時(shí)大。可以證明：Rof=(1+AoF)Ro其中Ao：RL開(kāi)路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。四、減少非線(xiàn)性失真

12、由于放大器均存在非線(xiàn)性傳輸特性如圖7.12所示，特別是輸入信號(hào)幅度較大的情況下 ， 放大器可能工作到它的傳輸特性的非線(xiàn)性部分，使輸出波形產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。引入負(fù)反饋后，可以使這種失真減少。在深度負(fù)反饋的情況下：上式表明：負(fù)反饋放大器的增益與基本放大器的增益無(wú)關(guān)，所以電壓放大器的閉環(huán)傳輸特性可以近似用一條直線(xiàn)表示，如圖7.12中的曲線(xiàn)2。與曲線(xiàn)1相比，在同樣輸出電壓幅度的情況下，斜率（即增益）下降了，但增益隨輸入信號(hào)的大小而改變的程度卻大為減小，著說(shuō)明輸出與輸入之間幾乎呈線(xiàn)性關(guān)系，即減少了非線(xiàn)性失真。注意：負(fù)反饋減少非線(xiàn)性失真是指反饋環(huán)的失真。P295 表7.3.2負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響返回第

13、四節(jié)深負(fù)反饋放大電路的分析方法一、深負(fù)反饋條件下的近似估算這就是說(shuō)，只要求出F，AF的值也就確定。例1（P296例7.4.1）電路如圖7.13所示，試近似計(jì)算放大電路的電壓增益， 定性分析放大電路的輸入輸出電阻。在深負(fù)反饋條件下，放大電路的增益為：根據(jù)電壓反饋的特點(diǎn)，反饋放大器的輸出電阻Rif遠(yuǎn)比運(yùn)算放大器本身的輸出電阻ro要小。二、虛短、虛斷概念的運(yùn)用現(xiàn)在讓我們利用虛短、虛斷的概念重新解例1例2 電路如圖7.14所示，它是三極管射極偏置電路，其交流通路見(jiàn)圖7.15，試近似電路的電壓增益。將上式與第三章的計(jì)算結(jié)果 作一比較可知，當(dāng)電路處于深度負(fù)反饋，例如在值甚大時(shí)， 可以簡(jiǎn)化為其物理意義是明顯的。根據(jù)電流串聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)，圖7.14（圖7.15）所示電路的輸人電阻提高很多； 而由于電流反饋的作用， BJT的恒流特性得到改善，故其輸出電阻大為增加，但它作為電壓放大電路使用時(shí)，其實(shí)際的輸出電阻RofRc。電流串聯(lián)負(fù)反饋電路一般用作電壓-電流變換器。 因其輸入電阻高的特點(diǎn)，有時(shí)亦可作為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)使用。例3 電路如圖7.16所示，請(qǐng)判斷電路中存在的反饋組態(tài)，并導(dǎo)出電壓增益表達(dá)式。設(shè)運(yùn)放是理想的