負(fù)反饋放大電路分析

1、第五章 負(fù)反饋饋放大電電路第一節(jié) 學(xué)習(xí)要要求第二二節(jié) 反反饋的基基本概念念與分類類第三節(jié)節(jié) 負(fù)反反饋對(duì)放放大電路路性能的的改善第第四節(jié) 深負(fù)反反饋放大大電路的的分析方方法第一節(jié)學(xué)學(xué)習(xí)要求求1判斷斷-在在掌握反反饋的基基本概念念和類型型的基礎(chǔ)礎(chǔ)上， 判斷反反饋組態(tài)態(tài)及其作作用。22 引引入-在熟悉悉各種反反饋對(duì)放放大電路路性能影影響的基基礎(chǔ)上，按要求求引入適適當(dāng)?shù)呢?fù)負(fù)反饋。3計(jì)計(jì)算-掌握深深度負(fù)反反饋電路路交流性性能指標(biāo)標(biāo)的估算算。學(xué)習(xí)重點(diǎn)點(diǎn)： 根根據(jù)實(shí)際際要求，引入適適當(dāng)?shù)呢?fù)負(fù)反饋。學(xué)習(xí)難點(diǎn)點(diǎn)： 反反饋組態(tài)態(tài)的判別別和性能能指標(biāo)的的估算。第二節(jié)反饋的的基本概概念與分分類一、反饋饋的基本本概念1

2、1. 開開環(huán)放大大器或基基本放大大器圖77.1是是一個(gè)放放大器電電路，它它具有單單向性的的特點(diǎn)，信號(hào)只只有從輸輸入到輸輸出一條條通路，不存在在其它的的通路， 特別別是沒(méi)有有從輸出出到輸入入的通路路。這種種放大器器叫做開開環(huán)放大大器或基基本放大大器。2、閉閉環(huán)放大大器為了改改善基本本放大器器的性能能， 從從基本放放大器的的輸出端端到輸入入端引入入一條反反向的信信號(hào)通路路，構(gòu)成成這條通通路的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)叫做做反饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，這這個(gè)反向向傳輸?shù)牡男盘?hào)叫叫做反饋饋信號(hào)。由基本本放大器器和反饋饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)構(gòu)成的放放大器叫叫做閉環(huán)環(huán)放大器器或反饋饋放大器器。 所所謂反反饋，就是通通過(guò)一定定的電路路形式（反饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)），

3、把放放大電路路輸出信信號(hào)的一一部分或或全部按按一定的的方式送送回到放放大電路路的輸入入端， 并影響響放大電電路的輸輸入信號(hào)號(hào)。這樣樣，電路路輸入端端的實(shí)際際信號(hào)不不僅有信信號(hào)源直直接提供供的信號(hào)號(hào)， 還還有輸出出端反饋饋回輸入入端的反反饋信號(hào)號(hào)。3、反饋放放大器一一般模型型任任何反饋饋放大器器都可以以抽象為為一個(gè)模模型來(lái)分分析， 其基本本放大器器和反饋饋網(wǎng)絡(luò)都都具有單單向性。圖7.2中各各函數(shù)之之間的關(guān)關(guān)系為：上式中為為基本放放大電路路的輸入入信號(hào)， 、分別為為反饋放放大電路路的輸入入、輸出出信號(hào)，為反饋饋網(wǎng)絡(luò)的的輸出信信號(hào)， 為基本本放大電電路的增增益， 為反饋饋網(wǎng)絡(luò)的的傳輸系系數(shù)，稱稱為環(huán)

4、路路增益。若用表表示反饋饋放大電電路的增增益，則則有上式中稱稱為放大大電路的的反饋深深度，它它是衡量量反饋程程度的一一個(gè)重要要指標(biāo)。即引入反反饋后，增益減減少了，這種反反饋一般般稱為負(fù)負(fù)反饋。即引入反反饋后，增益增增大了，這種反反饋一般般稱為正正反饋。正反饋饋雖然可可以提高高放大電電路的增增益，但但性能不不穩(wěn)定，一般很很少用。這就是說(shuō)說(shuō)，放大大電路在在沒(méi)有輸輸入信號(hào)號(hào)時(shí)，也也有輸出出信號(hào)，叫做放放大電路路的自激激。4、反饋饋的類型型（1）正反饋饋與負(fù)反反饋（22）內(nèi)部部反饋與與外部反反饋（33）交流流反饋、直流反反饋和交交直流反反饋（44）電壓壓反饋與與電流反反饋（55）并聯(lián)聯(lián)反饋與與串聯(lián)反反

5、饋二、四種類類型的負(fù)負(fù)反饋組組態(tài)（11）電壓壓串聯(lián)負(fù)負(fù)反饋（2）電電壓并聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋（3）電流串串聯(lián)負(fù)反反饋（44）電流流并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋1. 電電壓串聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋（1） 反饋極極性的判判別方法法：電路路如圖77.3所所示，基基本放大大電路就就是一只只集成運(yùn)運(yùn)放， 用A表表示；反反饋網(wǎng)絡(luò)絡(luò)是由RR1和R2組成的的分壓器器，用FF表示。 下面面用瞬時(shí)時(shí)極性法法判別電電路的反反饋極性性，方法法如下：斷開反反饋通路路，給定定原輸入入信號(hào)一一個(gè)極性性；根據(jù)該該極性，逐步推推斷基本本放大器器中有關(guān)關(guān)信號(hào)的的相應(yīng)極極性；確確定反饋饋信號(hào)vvF的極性性；根據(jù)據(jù)vI與vF的極性性，確定定凈輸入入信號(hào)vvID與vv

6、I、vF之間的的數(shù)值關(guān)關(guān)系：（2）電電壓反饋饋與電流流反饋的的判別方方法：先先區(qū)分基基本放大大器A和和反饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)F；判別FF的輸入入端與AA的輸出出端的連連接方式式：并聯(lián)聯(lián)的稱為為電壓反反饋 ；串聯(lián)的的稱為電電流反饋饋。（33）并聯(lián)聯(lián)反饋與與串聯(lián)反反饋的判判別方法法： 先先區(qū)分基基本放大大器A和和反饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)F； 判別別F的輸輸出端與與A的輸輸入端的的連接方方式： 并聯(lián)的的稱為并并聯(lián)反饋饋；串聯(lián)聯(lián)的稱為為串聯(lián)反反饋。（4）電電壓串聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋的特點(diǎn)點(diǎn)： 反饋饋電壓與與輸出電電壓成比比例 穩(wěn)穩(wěn)定輸出出電壓，降低輸輸出電阻阻 Viid=VVi-Vf要求RRS小，反反饋效果果明顯 AVFF指的是是輸出

7、電電壓與輸輸入電壓壓之比例題1：試分析析圖7.4所示示電路存存在的反反饋，并并判斷其其反饋組組態(tài)。解：（11）采用用瞬時(shí)極極性法判判斷反饋饋極性?？傻媒?jīng)經(jīng)反饋后后的減少少，故為為負(fù)反饋饋。（22）反饋饋網(wǎng)絡(luò)FF是由RR4、R5構(gòu)成的的，其輸輸入端與與RL并聯(lián)， 所以以為電壓壓反饋；（3）反反饋網(wǎng)絡(luò)絡(luò)F的輸輸出電壓壓VF與輸入入電壓VVi串聯(lián)， 故為為串聯(lián)反反饋 。因此，該電路路屬于電電壓串聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋放大電電路。2. 電電流并聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋電路如如圖7.5所示示 （1）用瞬時(shí)時(shí)極性法法判別反反饋極性性：（2）判判別是電電壓反饋饋還是電電流反饋饋：因?yàn)镕F的輸入入端與AA的輸出出端串聯(lián)聯(lián)，所以以為

8、電流流反饋。（3） 判別別是并聯(lián)聯(lián)反饋還還是串聯(lián)聯(lián)反饋：因因?yàn)镕的的輸出端端與A的的輸入端端并聯(lián)，所以為為并聯(lián)反反饋。所以以該電路路反饋形形式為電電流并聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋。（44）電流流并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋特特點(diǎn)： 反饋電電流與輸輸出電流流成比例例。 輸輸出電流流趨向于于維持恒恒定。 因?yàn)椋砸驲SS大，反反饋效果果明顯 AIFF指的是是輸出電電流與輸輸入電流流之比。即：例題2：由硅三三極管TT1、T2組成的的反饋電電路如圖圖7.66所示，試分析析電路結(jié)結(jié)構(gòu)和其其中存在在的反饋饋，并判判斷其反反饋組態(tài)態(tài)。解（1）電路結(jié)結(jié)構(gòu)分析析該電路路為2級(jí)級(jí)直接耦耦合的共共射極放放大電路路，它們們之間通通過(guò)Rff實(shí)

9、現(xiàn)級(jí)級(jí)間反饋饋。輸入入信號(hào)為為電流源源IS， 內(nèi)內(nèi)阻RSS的值很很高而被被忽略；輸出量量為電流流IO，因此此它是電電流放大大器。解解（2）直流反反饋分析析如果是是直流負(fù)負(fù)反饋， 那么么其目的的就是穩(wěn)穩(wěn)定電路路的靜態(tài)態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)?？梢砸杂盟矔r(shí)時(shí)極性法法判別之之。解（3）交交流反饋饋組態(tài)判判別用瞬瞬時(shí)極性性法判別別反饋極極性可知知， 由由反饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)Rff引入的的反饋是是負(fù)反饋饋。 電電壓或電電流反饋饋：電流流反饋串串聯(lián)或并并聯(lián)反饋饋：并聯(lián)聯(lián)反饋3、電壓壓并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋電電路如圖圖7.77所示，該電路路的反饋饋極性和和反饋組組態(tài)的判判斷與上上述方法法一樣，下面只只介紹該該類型電電路的特特點(diǎn)： 輸出電電壓

10、趨向向于維持持恒定 因?yàn)?，所以要要求RSS大，反反饋效果果明顯 ARFF指的是是輸出電電壓與輸入電電流之比比，即：其中4、電流流串聯(lián)負(fù)負(fù)反饋電電路如圖圖7.88所示，該電路路的反饋饋極性和和反饋組組態(tài)的判判斷與上上述方法法一樣，下面只只介紹該該類型電電路的特特點(diǎn)： 輸出電電流趨向向于維持持恒定。 因?yàn)闉?，所以以要求RRS小，反反饋效果果明顯 AGFF指的是是輸出電電流與輸輸入電壓壓之比，即：小結(jié)：反反饋放大大電路中中的電壓壓、電流流信號(hào)及及AF和F和和含義，（見教教材P2290表表7.33.1）例題（PP3199 7.2.22）推導(dǎo)導(dǎo)圖7.9所示示電路框框圖閉環(huán)環(huán)增益的的表達(dá)式式。返回第三節(jié)負(fù)

11、反饋饋對(duì)放大大電路性性能的改改善一、提高高增益的的穩(wěn)定性性穩(wěn)穩(wěn)定性是是放大電電路的重重要指標(biāo)標(biāo)之一。在輸入入一定的的情況下下，放大大電路由由于各種種因素的的變化，輸出電電壓或電電流會(huì)隨隨之變化化，因而而引起增增益的改改變。引引入負(fù)反反饋，可可以穩(wěn)定定輸出電電壓或電電流，進(jìn)進(jìn)而使增增益穩(wěn)定定 。上式表明明：引入入深負(fù)反反饋的情情況下，負(fù)反饋饋放大器器的增益益只與反反饋系數(shù)數(shù)F有關(guān)關(guān)，因此此有很高高的穩(wěn)定定性。 由于增增益的穩(wěn)穩(wěn)定性是是用其絕絕對(duì)值的的相對(duì)變變化來(lái)表表示的，因此上上式可以以表示為為：上式表明明：引入入負(fù)反饋饋以后，增益的的穩(wěn)定度度提高了了1+AAF倍二二、擴(kuò)展展通頻帶帶從從本質(zhì)上上

12、說(shuō)，頻頻帶限制制是由于于放大電電路對(duì)不不同頻率率的信號(hào)號(hào)呈現(xiàn)出出不同的的放大倍倍數(shù)而造造成的。負(fù)反饋饋具有穩(wěn)穩(wěn)定閉環(huán)環(huán)增益的的作用，因而對(duì)對(duì)于頻率率增大（或減小?。┮鹌鸬姆糯蟠蟊稊?shù)下下降，同同樣具有有穩(wěn)定作作用。也也就是說(shuō)說(shuō)，它能能減小頻頻率變化化對(duì)閉環(huán)環(huán)增益的的影響，從而展展寬閉環(huán)環(huán)增益的的頻率?？煽梢宰C明明：引入入負(fù)反饋饋后，放放大器的的通頻帶帶擴(kuò)展了了1+AAF倍-見教教材P2293注意意：對(duì)于于電壓串串聯(lián)負(fù)反反饋情況況， 展展寬的是是電壓增增益的頻頻帶(11+ AAF倍)。對(duì)于于其它三三種類型型能否展展寬電壓壓增益的的頻帶與與其它條條件有關(guān)關(guān)。三、對(duì)輸入入、輸出出電阻的的影響（1）串

13、串聯(lián)負(fù)反反饋使輸輸入電阻阻增加由于基基本放大大電路與與反饋電電路在輸輸入回路路串聯(lián)，如圖77.100所示。因?yàn)橄飨魅趿说牡淖饔?，?dǎo)致在在同樣的的下，比無(wú)無(wú)反饋時(shí)時(shí)小，因因此，串串聯(lián)負(fù)反反饋具有有提高輸輸入電阻阻的作用用。上式表明明：串聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋使輸入入電阻增增大倍。（2）并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋使使輸入電電阻減少少由于于基本放放大電路路與反饋饋電路在在輸入回回路中并并聯(lián)， 如圖 7.111所示示，由于于，在相相同的VVi作用下下，因IIf的存在在而使IIi增加，因此，并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋使使輸入電電阻Riif=VVi/Ii減小。所以，并聯(lián)負(fù)負(fù)反饋使使輸入電電阻減小小倍。（33）電壓壓負(fù)反饋饋使輸出出電阻減減小由

14、于電電壓負(fù)反反饋具有有穩(wěn)定輸輸出V00的作用用，即RRL改變時(shí)時(shí)，維持持V0基本不不變，相相當(dāng)于內(nèi)內(nèi)阻很小小的電流流源。電壓負(fù)負(fù)反饋的的引入，使R00比無(wú)反反饋時(shí)小小。可以以證明：Roff= RRo /(1+AAoF)其中AAo：RL短路的的開環(huán)放放大倍數(shù)數(shù)。（44）電流流負(fù)反饋饋使輸出出電阻增增大由于電電流負(fù)反反饋具有有穩(wěn)定輸輸出I00的作用用，即RRL改變時(shí)時(shí)，維持持I0基本不不變，相相當(dāng)于內(nèi)內(nèi)阻很大大的電流流源。電流負(fù)負(fù)反饋的的引入，使R00比無(wú)反反饋時(shí)大大?？梢砸宰C明：Roff=(11+AooF)RRo其其中Aoo：RL開路的的開環(huán)放放大倍數(shù)數(shù)。四、減少少非線性性失真由于于放大器器均存

15、在在非線性性傳輸特特性如圖圖7.112所示示，特別別是輸入入信號(hào)幅幅度較大大的情況況下 ， 放大大器可能能工作到到它的傳傳輸特性性的非線線性部分分，使輸輸出波形形產(chǎn)生非非線性失失真。引引入負(fù)反反饋后，可以使使這種失失真減少少。在深度度負(fù)反饋饋的情況況下：上式表明明：負(fù)反反饋放大大器的增增益與基基本放大大器的增增益無(wú)關(guān)關(guān)，所以以電壓放放大器的的閉環(huán)傳傳輸特性性可以近近似用一一條直線線表示，如圖77.122中的曲曲線2。與曲線線1相比比，在同同樣輸出出電壓幅幅度的情情況下，斜率（即增益益）下降降了，但但增益隨隨輸入信信號(hào)的大大小而改改變的程程度卻大大為減小小，著說(shuō)說(shuō)明輸出出與輸入入之間幾幾乎呈線線

16、性關(guān)系系，即減減少了非非線性失失真。注注意：負(fù)負(fù)反饋減減少非線線性失真真是指反反饋環(huán)內(nèi)內(nèi)的失真真。P2955 表77.3.2負(fù)反反饋對(duì)放放大電路路性能的的影響返回第四節(jié)深負(fù)反反饋放大大電路的的分析方方法一、深負(fù)負(fù)反饋條條件下的的近似估估算這就是說(shuō)說(shuō)，只要要求出FF，AFF的值也也就確定定。例11（P2296例例7.44.1）電電路如圖圖7.113所示示，試近近似計(jì)算算放大電電路的電電壓增益益， 定定性分析析放大電電路的輸輸入輸出出電阻。在深深負(fù)反饋饋條件下下，放大大電路的的增益為為：根據(jù)據(jù)電壓反反饋的特特點(diǎn)，反反饋放大大器的輸輸出電阻阻Riff遠(yuǎn)比運(yùn)運(yùn)算放大大器本身身的輸出出電阻rro要小。二

17、、虛短短、虛斷斷概念的的運(yùn)用現(xiàn)在讓我我們利用用虛短、虛斷的的概念重重新解例例1例2 電電路如圖圖7.114所示示，它是是三極管管射極偏偏置電路路，其交交流通路路見圖77.155，試近近似電路路的電壓壓增益。將上上式與第第三章的的計(jì)算結(jié)結(jié)果 作作一比較較可知，當(dāng)電路路處于深深度負(fù)反反饋，例例如在值甚大大時(shí)， 可以簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為其其物理意意義是明明顯的。根根據(jù)電流流串聯(lián)負(fù)負(fù)反饋的的特點(diǎn)，圖7.14（圖7.15）所示電電路的輸輸人電阻阻提高很很多； 而由于于電流反反饋的作作用， BJTT的恒流流特性得得到改善善，故其其輸出電電阻大為為增加，但它作作為電壓壓放大電電路使用用時(shí)，其其實(shí)際的的輸出電電阻RoofRRc。電電流串聯(lián)聯(lián)負(fù)反饋饋電路一一般用作作電壓-電流變變換器。 因其其輸入電電阻高的的特點(diǎn)，有時(shí)亦亦可作為為多級(jí)放放大電路路的輸入入級(jí)使用用。例33 電路路如圖77.166所示，請(qǐng)判斷斷電路中中存在的的反饋組組態(tài)，并并導(dǎo)出電電壓增益益表達(dá)式式。設(shè)運(yùn)運(yùn)