模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：第3章-集成運(yùn)放

集成運(yùn)算放大器

IntegratedOperationalAmplifierChapter32主要內(nèi)容集成運(yùn)放的簡介差動(dòng)放大電路電流源電路通用型集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放的主要參數(shù)理想集成運(yùn)算放大器3§3.1集成運(yùn)放的簡介一、簡介

集成電路是60年代初期發(fā)展起來的。

采用半導(dǎo)體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作具有特定功能的電子線路。集成電路分為：模擬集成電路與數(shù)字集成電路。根據(jù)用途和具體功能不同，可分為集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成帶寬放大器、集成電壓比較器、集成乘法器、集成穩(wěn)壓器、集成A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等。其中通用性最強(qiáng)、應(yīng)用最為廣泛的就是集成運(yùn)算放大器。4中間級輸入級偏置電路輸出級ui+uiuo集成運(yùn)放是一個(gè)高增益直接耦合放大電路。采用具有兩個(gè)輸入端子的差動(dòng)放大電路提供增益，通常是共射組態(tài)的放大電路二、組成多數(shù)由恒流源電路組成由有較強(qiáng)帶負(fù)載能力的互補(bǔ)推挽電路組成5三、特點(diǎn)集成運(yùn)放在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上充分利用集成工藝的特點(diǎn)。1、集成工藝難以制作電感和較大容量的電容（一般只能制作200pF以下的電容）。集成運(yùn)放均采用直接耦合方式。2、集成電路中的電阻多是半導(dǎo)體的體電阻，阻值越大，所占硅片面積越大。故大電阻往往利用有源負(fù)載實(shí)現(xiàn)。3、集成工藝較易制作良好匹配性的同種元器件，在集成運(yùn)放中廣泛采用對稱性電路結(jié)構(gòu)。6§3.2集成運(yùn)算放大器的單元電路差動(dòng)放大電路的組成與原理差動(dòng)放大電路的分析計(jì)算

集成運(yùn)放的許多重要參數(shù)均取決于輸入級。差動(dòng)輸入是集成運(yùn)放中重要的基本單元電路，它能有效地抑制零點(diǎn)漂移，提供一定的增益，具有低噪聲等性能。3.2.1差動(dòng)放大電路7產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。

放大電路中第一級對整個(gè)放大電路的零漂影響最大，且級數(shù)越多，零漂越嚴(yán)重。uI＝0，uO≠0

——零點(diǎn)漂移1、直流放大器的零點(diǎn)漂移問題82、差動(dòng)放大電路的組成與原理

差動(dòng)放大電路是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)對稱、參數(shù)完全相同的共射放大電路組成。（1）典型差放電路組成9（2）差放抑制零點(diǎn)漂移的原理靜態(tài)時(shí)：輸出電壓溫度發(fā)生變化時(shí)輸出電壓的漂移結(jié)論：抑制了零點(diǎn)漂移10（3）差模信號與共模信號的概念——差模增益1）差模信號uid：(difference)在兩個(gè)輸入端加上幅度相等，極性相反的信號。2）共模信號uic：(common)在兩個(gè)輸入端加上幅度相等，極性相同的信號?！材Ｔ鲆?13）一般信號

電路的輸入信號一般是差模和共模信號共存的?？煞纸鉃椴钅７至啃盘柵c共模分量信號：根據(jù)線性電路疊加定理，可得一般輸入信號時(shí)差放輸出電壓的表達(dá)式12ui1=10mV,ui2=8mV，Aud＝103，Auc＝0，求uo=?133差動(dòng)放大電路的分析計(jì)算(1)差放的靜態(tài)分析(2)差放的動(dòng)態(tài)分析14（1）差放的靜態(tài)分析靜態(tài)時(shí)：ui1=ui2=0設(shè)電路完全對稱。由0VEE回路得VEE=IBRb+UBE+2IERe通常，β>>1，UBE<<VEE，IBRb<<IEReUCE=VCC（VEE）ICRc2IERe取VEE

=VCCUCE≈2VCCIE（Rc+2Re

）流過Re的電流是兩個(gè)管子發(fā)射極電流之和15（2）差放的動(dòng)態(tài)分析差模信號雙端輸入雙端輸出雙端輸入單端輸出單端輸入單端輸出單端輸入雙端輸出共模信號雙端輸出單端輸出16差模特性分析當(dāng)uic=0時(shí)，在uid作用下：1）Re上交流電流方向相反，流過Re的電流大小不變，可視為交流短路。2）RL兩端電壓變化方向相反，中間電位不變，相當(dāng)于等效地。故RL分為相等的兩部分。雙端輸入雙端輸出171819

這種方式用于將雙端差分信號轉(zhuǎn)換成單端輸出信號,可用于輸出負(fù)載接地的情況。若uo=uo2，Aud=？雙端輸入單端輸出20單端輸入設(shè)ui1=ui，ui2=0uid=uiuic=雙端輸出單端輸出將單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸入，每個(gè)輸入端均為差模信號和共模信號的組合。21單端輸入雙端輸出單端輸出單端輸入只考慮差模信號22共模特性分析當(dāng)uid=0時(shí)，在uic作用下：uo1=uo2RL中共模信號電流為零，電壓為零。對于每一邊電路，Re=?2Re23無共模信號放大能力。雙端輸出24設(shè)uoc=uo1，Re越大，Auc越小，對共模信號抑制能力就越強(qiáng)。單端輸出25

差動(dòng)放大電路能夠放大差模信號，抑制共模信號。Aud是有用信號的放大倍數(shù)，越大越好；Auc表明零漂的程度，越小越好。引入共模抑制比綜合衡量。共模抑制比雙端輸出單端輸出4共模抑制比KCMR26小結(jié)1、差放電路的主要性能指標(biāo)只與輸出方式有關(guān)，而與輸入方式無關(guān)。2、差放電路雙端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)，（RL=∞）3、差模輸入電阻不論雙端輸入還是單端輸入方式，單端輸出電阻是雙端輸出電阻的一半。27輸出方式雙端輸出單端輸出輸入方式雙端輸入單端輸入雙端輸入單端輸入電路差模電壓增益共模電壓增益KCMR差模rid共模ricro285差動(dòng)放大電路的改進(jìn)之一電位器RW調(diào)節(jié)電路的對稱性29恒流源直流電阻不大，但交流電阻很大，可提高共模抑制比?？捎煤懔髟磥泶鍾e

。問題的提出：

KCMRRe。為保證Q不變，且輸出有一定的動(dòng)態(tài)范圍，必須|VEE|

。不經(jīng)濟(jì)差動(dòng)放大電路改進(jìn)之二30§3.2.2電流源電路電流源：提供恒定輸出電流的電路，其輸出電流的精度高，等效交流輸出電阻大。在集成電路中多用于直流偏置和有源負(fù)載。鏡像電流源電路威爾遜（Wilson）電流源多路電流源微電流源電路有源負(fù)載311鏡像電流源電路設(shè)T1、T2的參數(shù)完全相同。UBE1=UBE2=UBE，IB1=IB2、IC1=IC2基準(zhǔn)電流β>>1IC1=IC2≈IREF1）輸出電流IC2與基準(zhǔn)電流IREF相等。把IC2看作是IREF的鏡像——鏡像電流源。2）IC2的大小僅取決于VCC和R，與溫度無關(guān)。1、基本鏡像電流源322、多路電流源當(dāng)BJT的β足夠大時(shí)，IC1≈IREFIE1Re1≈IREFRe1=IE2Re2=IE3Re3又稱比例電流源。333、微電流源電路

運(yùn)放輸入級的工作電流IC經(jīng)常要偏置到5~10μA，微電流源則可滿足此需要。很小344、Wilson電流源整理得：T2、T3對稱，IC2=IC3β>>1355、有源負(fù)載T1為放大管，

T2、

T3為電流源，作有源負(fù)載RC，其直流電阻小，動(dòng)態(tài)電阻很大，動(dòng)態(tài)電流都流向負(fù)載，可提高T1組成的共射放大電路的增益。36§3.4集成運(yùn)放的主要參數(shù)

輸入失調(diào)參數(shù)差模特性參數(shù)共模特性參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)電源特性參數(shù)37

指標(biāo)參數(shù)F007典型值理想值開環(huán)差模增益Aod106dB∞差模輸入電阻rid2MΩ∞共模抑制比KCMR90dB∞輸入失調(diào)電壓UIO1mV

0UIO的溫漂dUIO/dT(℃)幾μV/℃

0輸入失調(diào)電流IIO(|IB1-

IB2

|)

20nA

0IIO的溫漂dIIO/dT(℃)幾nA/℃

0

最大共模輸入電壓UIcmax±13V最大差模輸入電壓UIdmax±30V-3dB帶寬fH

7Hz

∞轉(zhuǎn)換速率(壓擺率)

SR(=duO/dt│max)0.5V/μS∞38§3.5理想集成運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器的技術(shù)參數(shù)集成運(yùn)放工作的傳輸特性集成運(yùn)放的分析依據(jù)39一、理想運(yùn)算放大器的技術(shù)參數(shù)

理想運(yùn)放是將集成運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，即1、差模電壓放大倍數(shù)Aud=。2、差模輸入電阻rid=。3、輸出電阻ro=0。4、帶寬BW=

。5、共模抑制比KCMR=

。

現(xiàn)代運(yùn)放在低頻工作時(shí)的性能已十分接近理想運(yùn)放，故在分析運(yùn)放應(yīng)用電路時(shí)，將實(shí)際運(yùn)放視為理想運(yùn)放進(jìn)行估算。40二、集成運(yùn)放工作的傳輸特性+UimUimuid/mVuo/V+UomUom0飽和區(qū)線性區(qū)實(shí)際運(yùn)放理想運(yùn)放若Auo=106±Uom=±15V則±Uim=±0.015mV

線性區(qū)很窄，運(yùn)放要工作在線性區(qū)必須有負(fù)反饋。41三、集成運(yùn)放的分析依據(jù)

輸出電壓與兩個(gè)輸入端電壓之間存在線性放大關(guān)系，即uo=Aud（u+u）（1）差模輸入電壓等于零

——虛短Aud=（2）輸入電流等于零——虛斷rid=1、線性區(qū)+UimUimuid/mVuo/V+UomUom0422、非線性區(qū)uid/mVuo/V+UomUom0（1）輸出電壓只有兩種可能，即當(dāng)u+>u時(shí)，uo=Uom

；當(dāng)u+<u時(shí)，uo=Uom運(yùn)放在非線性區(qū)時(shí)，差模輸入電壓較大，

u+≠

u（虛短不再成立）（2）輸入電流等于零

(虛斷仍然成立)43結(jié)論：1、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)或非線性區(qū)時(shí)其特點(diǎn)不同。在分析各種應(yīng)用電路時(shí)，必須首先判斷運(yùn)放的工作區(qū)域。2、運(yùn)放的Aud通常很大，即使（u+u）很小，仍可使運(yùn)放超出線性工作范圍。故為保證運(yùn)放工作在線性區(qū)域，必須在電路中引入深度負(fù)反饋。Chapter4負(fù)反饋放大電路45主要內(nèi)容

反饋的基本概念與分類

負(fù)反饋對放大電路的影響

深度負(fù)反饋放大電路的增益計(jì)算

負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性分析46§4.1反饋的基本概念與分類反饋的基本概念反饋的分類與判斷474.1.1反饋的基本概念1、反饋的定義將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部通過反饋網(wǎng)絡(luò)回送到輸入端，并參與對放大的控制過程，稱為反饋?；痉糯箅娐稟反饋網(wǎng)絡(luò)F+放大電路引入反饋后，組成反饋放大電路。48基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)F+輸出信號反饋環(huán)：信號流向反饋系數(shù)輸入信號反饋信號比較環(huán)節(jié)凈輸入信號。經(jīng)反饋量影響基本放大電路輸入其中：反饋放大電路的閉環(huán)增益：492、反饋的分類正反饋與負(fù)反饋直流反饋與交流反饋電壓反饋與電流反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋50★反饋環(huán)節(jié)的判斷◆輸出與輸入之間跨接的電路◆輸出回路與輸入回路的共有電路51在輸入端，輸入信號與反饋信號以電壓形式相比較為串聯(lián)反饋。（1）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋a）串聯(lián)反饋b）并聯(lián)反饋在輸入端，輸入信號與反饋信號以電流形式相比較為并聯(lián)反饋。52串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)串聯(lián)：輸入以電壓形式求和:-vi+vid+vf=0

即vid=vi-

vf并聯(lián)：輸入以電流形式求和：

ii-iid-if=0

即iid=ii-if并聯(lián)53串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷方法

反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。

此時(shí)反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系。

此時(shí)反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。

對于運(yùn)算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端一個(gè)加在反相輸入端，則為串聯(lián)反饋。

對于三極管來說，反饋信號與輸入信號同時(shí)加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。54判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋級間反饋通路xf(if)55判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋級間反饋通路xf(vf)56（2）正反饋與負(fù)反饋a）正反饋引入反饋后，使凈輸入信號加強(qiáng)的反饋為正反饋。即基本放大A反饋網(wǎng)絡(luò)F+正反饋會使放大電路工作不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生自激振蕩，即在無信號輸入時(shí)，也會產(chǎn)生無關(guān)的信號輸出。b）負(fù)反饋引入反饋后，使凈輸入信號削弱的反饋為負(fù)反饋。即負(fù)反饋可在多方面改善放大電路的性能，但會使電路的增益下降。57正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸入端看正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。58正、負(fù)反饋的判別方法－瞬時(shí)極性法（1）首先假設(shè)輸入信號Xi

為“＋”，然后按照基本放大器的性質(zhì)，根據(jù)信號傳輸?shù)姆较蛑鸺壪蚝笸茢?，確定輸出信號Xo的極性；（2）根據(jù)輸出信號Xo的極性和反饋網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)確定反饋信號Xf的極性；（3）根據(jù)反饋信號與輸入信號的連接方式，計(jì)算凈輸入信號Xd：并聯(lián)反饋連接方式（電流比較）：Xd=Xi+Xf

串聯(lián)反饋連接方式（電壓比較）：Xd=Xi–Xf（4）根據(jù)定義作出結(jié)論。59負(fù)反饋正反饋增大++++--uid+-AR2R1R3uiuouF+-uid+-AR2R1R4R3uouiuF+-反饋電壓增強(qiáng)了輸入信號的作用反饋電壓削弱了輸入信號的作用減小-+60（3）電壓反饋與電流反饋a）電壓反饋b）電流反饋在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電壓時(shí)，稱為電壓反饋。在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電流時(shí)，稱為電流反饋。61電壓反饋與電流反饋

電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對象決定：電壓反饋：反饋信號xf和輸出電壓成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號xf與輸出電流成比例，即xf=Fio

并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)62電壓反饋與電流反饋電壓負(fù)反饋RLvoxf

xidvo

電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓xf=Fvo，

xid=xi－xf63電壓反饋與電流反饋電流負(fù)反饋RLioxf

xidio

電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流xf=Fio，

xid=xi－xf64電壓反饋與電流反饋判斷方法：負(fù)載短路法

將負(fù)載短路，反饋量仍然存在——電流反饋。

將負(fù)載短路（未接負(fù)載時(shí)輸出對地短路），反饋量為零——電壓反饋。電壓反饋電流反饋反饋通路反饋通路簡易判別：若反饋信號取自負(fù)載上端則為電壓反饋，不取自負(fù)載上端則為電流反饋。65電壓反饋與電流反饋電壓反饋反饋通路66（4）直流反饋與交流反饋a）直流反饋：反饋信號中只包含直流成分。

影響電路直流性能，主要用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。b）交流反饋：反饋信號中只包含交流成分。

影響電路動(dòng)態(tài)性能，主要用于改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能，如提高A的穩(wěn)定性、增加ri，降低ro，增大BW，改善輸出波形、抑制干擾等。判斷方法：電容觀察法。反饋通路如果存在隔直電容，就是交流反饋；反饋通路存在旁路電容，則是直流反饋；如果不存在電容，就是交、直流反饋。在直接耦合放大電路中，既可傳輸交流信號，也可傳輸直流信號，此時(shí)引入的反饋為交、直流反饋。67基本放大A反饋網(wǎng)絡(luò)F+3、反饋放大電路增益的一般表達(dá)式由方框圖可得：（1）閉環(huán)增益的一般表達(dá)式68（2）閉環(huán)增益一般表達(dá)式的分析a）反饋深度開環(huán)增益與閉環(huán)增益之比，反映了反饋對放大電路的影響。若，則，即引入反饋后增益下降，這種反饋為負(fù)反饋。若，則，即引入反饋后增益增加，這種反饋為正反饋。若，則，說明放大電路沒有輸入信號時(shí)也有輸出，此時(shí)電路處于自激振蕩狀態(tài)。69b）環(huán)路增益c）深度負(fù)反饋時(shí)增益的近似表達(dá)式凈輸入量經(jīng)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)循環(huán)一周所具有的增益稱環(huán)路增益。也是描述反饋放大電路性能的重要指標(biāo)。當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的負(fù)反饋稱深度負(fù)反饋，則704.1.2負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)

在輸出回路中，按Xf的來源不同，有電壓反饋和電流反饋；在輸入回路中，按Xf的接入方式不同，又分串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。它們的不同組合，使負(fù)反饋放大電路有以下四種組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋711、電壓串聯(lián)負(fù)反饋3）用瞬時(shí)極性法判斷正負(fù)反饋。負(fù)反饋1）由輸出端判斷電壓或電流反饋。當(dāng)時(shí)，故為電壓反饋2）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。電壓比較，故為串聯(lián)反饋又：該電路為直接耦合，即為交直流反饋。電壓串聯(lián)交直流負(fù)反饋723）用瞬時(shí)極性法判斷正負(fù)反饋。負(fù)反饋1）由輸出端判斷電壓或電流反饋。電壓反饋2）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋4）由反饋信號判斷直流或或交流反饋。交流反饋電壓串聯(lián)交流負(fù)反饋732、電流串聯(lián)負(fù)反饋3）判斷反饋極性。負(fù)反饋1）判斷電壓或電流反饋。電流反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋電流串聯(lián)交直流負(fù)反饋743）判斷反饋極性負(fù)反饋1）判斷電壓或電流反饋電流反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋交直流反饋電流串聯(lián)交直流負(fù)反饋753、電壓并聯(lián)負(fù)反饋3）判斷反饋極性。負(fù)反饋1）判斷電壓或電流反饋。電壓反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋電壓并聯(lián)交直流負(fù)反饋電流比較電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓。uoifi'iuo763）判斷反饋極性。負(fù)反饋1）判斷電壓或電流反饋。電壓反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋電壓并聯(lián)交直流負(fù)反饋774、電流并聯(lián)負(fù)反饋3）判斷反饋極性。負(fù)反饋1）判斷電壓或電流反饋。電流反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋4）判斷直流或交流反饋。交直流反饋電流并聯(lián)交直流負(fù)反饋電流反饋能穩(wěn)定輸出電流。ioifi'iiouR3783）判斷反饋極性。負(fù)反饋1）判斷電壓或電流反饋。電流反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋電流并聯(lián)交直流負(fù)反饋79負(fù)反饋放大電路中各種信號量的含義80電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）電流負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）負(fù)反饋類型小結(jié)：81串聯(lián)負(fù)反饋信號源對反饋效果的影響Uid=Ui-Uf

則Us最好為恒壓源，即信號源內(nèi)阻RS越小越好。

要想反饋效果明顯，就要求Uf變化能有效引起Uid的變化。82信號源對反饋效果的影響并聯(lián)負(fù)反饋Iid=Ii-If

則Is最好為恒流源，即信號源內(nèi)阻RS越大越好。

要想反饋效果明顯，就要求If變化能有效引起Iid的變化。83§4.2負(fù)反饋對放大電路的影響負(fù)反饋對增益的影響負(fù)反饋對非線性失真的影響負(fù)反饋對通頻帶的影響負(fù)反饋對輸入電阻的影響負(fù)反饋對輸出電阻的影響負(fù)反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響引入負(fù)反饋后，雖然放大倍數(shù)降低了，但對電路的性能有多方面的改善，改善的程度都與反饋深度有關(guān)。844.2.1負(fù)反饋對增益的影響環(huán)境溫度、電源電壓的變化、電路元器件參數(shù)和特性的變化都會使放大電路的增益發(fā)生變化。1、深度負(fù)反饋情況負(fù)反饋放大電路的增益與開環(huán)放大電路的性能無關(guān)。反饋網(wǎng)絡(luò)一般由性能穩(wěn)定的無源線性元件組成。2、一般情況負(fù)反饋對放大電路增益穩(wěn)定性改善的程度，通常用增益的相對變化率來衡量。85在不考慮相位關(guān)系情況下有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無反饋時(shí)提高到(1+AF)倍。另一方面,在深度負(fù)反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。負(fù)反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Auf

、Arf

、Agf

、Aif）86例 某負(fù)反饋放大器，其A=104,反饋系數(shù)F＝0.01。由于外部條件變化使A變化了±10%，求Af的相對變化量。解：874.2.2負(fù)反饋對非線性失真的影響

失真的反饋信號，使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補(bǔ)了放大電路本身的非線性失真。

負(fù)反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。

非線性失真使輸出波形中的諧波分量增加，引入負(fù)反饋后，在保持輸出信號基波成分不變的情況下（需增大輸入信號），降低了諧波成分，從而減小了非線性失真。在非線性失真不太嚴(yán)重時(shí)，輸出波形中的非線性失真系數(shù)近似減小為原來的1/（1+AF）。88

閉環(huán)時(shí)增益減小，線性度變好。

只能減少環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負(fù)反饋，也無濟(jì)于事。1——開環(huán)特性2——閉環(huán)特性894.2.3負(fù)反饋對通頻帶的影響無反饋時(shí)中頻增益引入負(fù)反饋后閉環(huán)中頻增益設(shè)純阻性90比開環(huán)時(shí)增加了同理可得——閉環(huán)上限頻率比開環(huán)時(shí)減小了——閉環(huán)下限頻率引入負(fù)反饋后，放大電路的通頻帶展寬了9192增益一帶寬積放大電路的增益-帶寬積為常數(shù)閉環(huán)增益-帶寬積開環(huán)增益-帶寬積93無反饋時(shí)引入負(fù)反饋后引入負(fù)反饋后通頻帶展寬為（1+AmF）倍，但中頻增益下降為無反饋時(shí)的1/（1+AmF）。故增益帶寬積基本不變。可見，負(fù)反饋的反饋深度愈深，通頻帶展得就愈寬，中頻增益下降愈多。比較與總結(jié)：94

串聯(lián)負(fù)反饋開環(huán)輸入電阻Ri=vid/ii因?yàn)関f=F·xo;

xo=A·vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii所以vi=vid+vf=(1+AF)vid閉環(huán)輸入電阻Rif=vi/ii引入串聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻增加了。4.2.4負(fù)反饋對輸入電阻的影響與串聯(lián)或并聯(lián)反饋方式有關(guān)，而與電壓或電流反饋無關(guān)。95

并聯(lián)負(fù)反饋閉環(huán)輸入電阻

引入并聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻減小了。96

電壓負(fù)反饋4.2.5負(fù)反饋對輸出電阻的影響

與反饋網(wǎng)絡(luò)和放大電路輸出端的取樣方式有關(guān)，而與輸入端的連接方式無關(guān)。97閉環(huán)輸出電阻

電壓負(fù)反饋而Xid=-Xf=-FvT

忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對iT的分流所以

引入電壓負(fù)反饋后，輸出電阻減小了。98

電流負(fù)反饋閉環(huán)輸出電阻

引入電流負(fù)反饋后，輸出電阻增大了。99串聯(lián)負(fù)反饋——

并聯(lián)負(fù)反饋——

電壓負(fù)反饋——

電流負(fù)反饋——

增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流對輸入電阻和輸出電阻的影響小結(jié)4.2.6負(fù)反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響

原理同負(fù)反饋對放大電路非線性失真的改善。負(fù)反饋只對反饋環(huán)內(nèi)的噪聲、干擾和溫漂有抑制作用。100例設(shè)Aud=105，R1=2kΩ，R2=18kΩ1）試估算反饋系數(shù)F、反饋深度（1+AudF）；2）估算閉環(huán)增益Auf；3）若集成運(yùn)放的開環(huán)增益Aud的相對變化量為±10%，求閉環(huán)增益Auf的相對變化量；解：1）反饋系數(shù)為：反饋深度為：1+AudFu

=1+1050.1≈1044）若運(yùn)放的fH=7Hz，fL=0，求閉環(huán)時(shí)的通頻帶。1012）估算閉環(huán)增益Auf3）若開環(huán)增益Aud的相對變化量為±10%，則閉環(huán)增益Auf的相對變化量為：

說明引入反饋深度為104的負(fù)反饋后，增益穩(wěn)定性提高了。4）若運(yùn)放的fH=7Hz，fL=0，閉環(huán)時(shí)的通頻帶為：BWf=fHf=（1+AudFu

）fH=1047=70kHZAud=1051+AudFu

≈1041024、反饋信號與輸入信號的求和方式不同，對放大電路的輸入電阻產(chǎn)生的影響不同。串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。1、負(fù)反饋使電路增益下降，但提高了增益的穩(wěn)定性。2、負(fù)反饋在犧牲增益的前提下，展寬了通頻帶，但閉環(huán)的增益帶寬積AmfBWf與開環(huán)的增益帶寬積AmBW近似相等。3、負(fù)反饋能改善環(huán)內(nèi)的非線性失真，但對信號的失真無能為力。小結(jié)：1035、反饋信號在輸出端采樣方式不同，對放大電路的輸出電阻產(chǎn)生的影響不同。電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小；電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。6、電壓負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電壓；電流負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電流。7、負(fù)反饋對放大電路的影響均與反饋深度（1+AF）有關(guān)。負(fù)反饋越深，改善的效果越顯著，但放大倍數(shù)下降越多。104練習(xí)與思考如果需要實(shí)現(xiàn)下列要求，在放大電路中應(yīng)引入哪種類型的負(fù)反饋？1、要求輸出電壓UO基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻；2、要求穩(wěn)定輸出電流IO，并能減小輸入電阻。105由于則又因?yàn)榇肷鲜降茫ㄒ渤憺閤fxi）凈輸入量近似等于零由此可得深度負(fù)反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念輸入量近似等于反饋量（xid0

）§4.3深度負(fù)反饋放大電路的增益計(jì)算1.深度負(fù)反饋的特點(diǎn)

對于負(fù)反饋放大電路，存在幾種常用的分析方法，如等效電路分析法、方框圖法、深度負(fù)反饋估算法等等。106串聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電壓求和深度負(fù)反饋條件下

xid=

xi-

xf

0

虛短虛斷虛短虛斷并聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電流求和vid=

vi-

vf

0iid=

ii-

if

0vid=

iidri

01071.電壓串聯(lián)負(fù)反饋的計(jì)算串聯(lián)反饋時(shí)：108計(jì)算反饋電壓時(shí)只考慮輸出對它的影響1092.電流并聯(lián)負(fù)反饋的計(jì)算虛短（虛地）并聯(lián)反饋時(shí)：110并聯(lián)負(fù)反饋的輸入電阻小1113.電壓并聯(lián)負(fù)反饋的計(jì)算虛短（虛地）并聯(lián)反饋時(shí)：1124.電流串聯(lián)負(fù)反饋的計(jì)算串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)：113例2試分別按下列要求將信號源us、電阻Rf正確接入該電路。1141）引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋115例31）當(dāng)ui=0時(shí)，

UC1=UC2=？（設(shè)UBE=0.7V）2）要引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，Rf應(yīng)如何連接？運(yùn)放輸入端的正負(fù)極性如何標(biāo)志？3）引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，求閉環(huán)電壓增益Auf。4）要引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，Rf應(yīng)如何連接？運(yùn)放輸入端的正負(fù)極性如何標(biāo)志？Auf=？1161）當(dāng)ui=0時(shí)，

UC1=UC2=？（設(shè)UBE=0.7V）解：1172）要引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，Rf應(yīng)如何連接？運(yùn)放輸入端的正負(fù)極性如何標(biāo)志？+1183）引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，求閉環(huán)電壓增益Auf。串聯(lián)反饋時(shí)：1194）要引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，Rf應(yīng)如何