第3章負(fù)反饋放大電路

會(huì)計(jì)學(xué)1第3章負(fù)反饋放大電路3.1反饋的基本概念饋的放大電路稱為開環(huán)放大電路。在反饋放大電路中，將輸出回路與輸入回路相連接的中間環(huán)節(jié)稱為反饋網(wǎng)絡(luò)，一般有電阻、電容、電感元件組成。反饋的形成實(shí)際上就是通過反饋網(wǎng)絡(luò)，將輸出回路中的信號(hào)引回到輸入回路，以一定的形式與輸入信號(hào)相疊加，將疊加后所得的信號(hào)作為凈輸入信號(hào)輸入到電路中去。負(fù)反饋放大電路主要由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。若設(shè)有反饋網(wǎng)絡(luò)，僅有基本放大電路，則該電路就是一個(gè)開環(huán)放大電路。有了反饋網(wǎng)絡(luò)，該電路則為閉環(huán)放大電路。上一頁(yè)

返回第1頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷3.2.1反饋的分類反饋可以從不同的角度進(jìn)行分類。按反饋信號(hào)的交、直流成分來(lái)劃分，可分為交流反饋和直流反饋；按反饋的正、負(fù)極性來(lái)劃分，可分為正反饋和負(fù)反饋；按反饋信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)劃分，可分為電壓反饋和電流反饋；按反饋信號(hào)與輸入回路的關(guān)系來(lái)劃分，可分為并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋。

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返回第2頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷3.2.2交流反饋與直流反饋的判斷在放大電路中存在著直流分量和交流分量，反饋信號(hào)也是如此。若反饋的信號(hào)僅有交流成分，則僅對(duì)輸入回路中的交流成分有影響，這就是交流反饋；若反饋的信號(hào)僅有直流成分，則僅對(duì)輸入回路中的直流成分有影響，這就是支流反饋。上一頁(yè)

下一頁(yè)第3頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷3.2.3正反饋與負(fù)反饋的判斷反饋信號(hào)削弱了凈輸入信號(hào)，使輸出量變小，這種反饋稱為負(fù)反饋。反之，稱為正反饋，正反饋多用于振蕩電路和脈沖電路，而負(fù)反饋多用于改善放大電路的性能。負(fù)反饋的判斷方法：1.觀察電路，找出反饋元件：介于輸入和輸出回路之間的元件。2.找出反饋元件后再利用瞬時(shí)極性法判斷正負(fù)反饋。三極管三個(gè)電極的瞬時(shí)極性（交流極性），在共發(fā)射極電路，若由基極輸入正弦信號(hào)，在某一瞬間集電極和基極的交流極性相反，如圖3-5所示。上一頁(yè)

下一頁(yè)第4頁(yè)/共24頁(yè)圖3-5返回第5頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷3.2.4電壓反饋與電流反饋的判斷若其反饋信號(hào)與輸出電壓成正比，則是電壓反饋；若反饋信號(hào)與輸出電流成正比，就是電流反饋。從另一個(gè)角度說(shuō)，看反饋是對(duì)輸出電壓采樣還是對(duì)輸出電流采樣。顯然，作為采樣對(duì)象的輸出量消失，則反饋信號(hào)也必然隨之消失，由此可以得到下面判斷電壓反饋還是電流反饋的基本方法。上一頁(yè)

下一頁(yè)第6頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷

負(fù)載電阻短路法（也稱輸出短路法）：這種辦法是假設(shè)將負(fù)載電阻RL短路，也就是使輸出電壓為零。此時(shí)若原來(lái)是電壓反饋，則反饋信號(hào)一定隨輸出電壓為零而消失；若電路中仍然有反饋存在，則原來(lái)的反饋應(yīng)該是電流反饋。也可以從電路結(jié)構(gòu)判斷，若為電壓反饋，輸出電壓為零，則取樣信號(hào)必為零，說(shuō)明取樣點(diǎn)和信號(hào)輸出點(diǎn)必在輸出端的同一點(diǎn)上。如果取樣點(diǎn)和信號(hào)輸出點(diǎn)不在同一點(diǎn)上，必為電流反饋。如圖3-8所示。上一頁(yè)

下一頁(yè)第7頁(yè)/共24頁(yè)圖3-8返回第8頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷3.2.5串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷反饋信號(hào)回送至輸入端，與輸入信號(hào)有兩種不同的疊加方式，即串聯(lián)和并聯(lián)。如果反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是串聯(lián)接在輸入回路中的（以電壓形式疊加），則稱為串聯(lián)反饋。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是并聯(lián)接在輸入回路中的（以電流形式疊加），則稱為并聯(lián)反饋。在串聯(lián)反饋中，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入回路中是以電壓形式相疊加的，而在并聯(lián)反饋中，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)則是以電流的形式相疊加的。從電路結(jié)構(gòu)上也可判斷串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋，即反饋信號(hào)上一頁(yè)

下一頁(yè)第9頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷與輸入信號(hào)出現(xiàn)在輸入端的同一個(gè)電極上，是并聯(lián)反饋，如果反饋信號(hào)與輸入信號(hào)出現(xiàn)在輸入端的不同兩個(gè)電極上，應(yīng)是串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)在放大電路輸入端是以電壓形式（串聯(lián)反饋）還是以電流形式（并聯(lián)反饋）出現(xiàn)，與其在輸出回路中的采樣方式并無(wú)關(guān)系。也就是說(shuō)，不論是電壓反饋還是電流反饋，它們的反饋信號(hào)在輸入端都可能以電壓或電流兩種形式中的一種與輸入信號(hào)去疊加。是電壓反饋還是電流反饋僅取決于從輸出端的采樣方式，是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋則僅取決于輸入端的疊加方式。上一頁(yè)

下一頁(yè)第10頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷3.2.6負(fù)反饋的四種組態(tài)將負(fù)反饋電路輸出端的采樣方式與輸入端的疊加方式綜合考慮，實(shí)際的負(fù)反饋放大電路，可以分為以下四種基本類型（常稱為四種組態(tài)）：1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋用瞬時(shí)極性法判斷，反饋極性和輸入的瞬時(shí)極性出現(xiàn)在輸入端同一個(gè)電極上，且符號(hào)相反，是負(fù)反饋。從輸出回路看，上一頁(yè)

下一頁(yè)第11頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷反饋信號(hào)和輸出信號(hào)取于輸出端同一點(diǎn)，是電壓反饋，從輸入回路看，反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在輸入端同一點(diǎn)，是并聯(lián)反饋。3.電流串聯(lián)負(fù)反饋該電路實(shí)際就是一個(gè)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。Rf是反饋元件，用瞬時(shí)極性法判斷，輸入的瞬時(shí)極性和反饋極性分別出現(xiàn)在輸入端的基極和發(fā)射極，不在同一電極上，且符號(hào)相同，所以Rf引入的是負(fù)反饋，輸出信號(hào)取于集電極，而反饋信號(hào)取于發(fā)射極，不在同一電極上，將輸出端短路，反饋信號(hào)依然存在，是電流反上一頁(yè)

下一頁(yè)第12頁(yè)/共24頁(yè)3.2反饋類型及判斷饋。由于輸入的瞬時(shí)極性和反饋極性分別出現(xiàn)在輸入端的基極和發(fā)射極，不在同一電極上，應(yīng)是串聯(lián)反饋。故Rf引入的是電流串聯(lián)負(fù)反饋。4.電流并聯(lián)負(fù)反饋通過反饋電阻Rf,從輸出級(jí)的發(fā)射極引入到輸入級(jí)的基極。由于反饋的引出端與輸出電壓端不在同一電極，故為電流反饋；反饋引入端與輸入信號(hào)端在同一電極，故為并聯(lián)反饋。按瞬時(shí)極性法判斷是負(fù)反饋。上一頁(yè)返回第13頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響3.3.1負(fù)反饋能提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性電壓負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電流。這樣在放大電路輸入信號(hào)一定的情況下，其輸出受電路參數(shù)變化、電源電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻改變的影響較小，即提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。其定量關(guān)系如下：由式Af=Xo/Xi=A/(1+FA)

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返回第14頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響3.3.2負(fù)反饋能減小非線性失真和噪聲干擾由于電路中非線性器件的存在，所以即使輸入信號(hào)Xi為正弦波，輸出也不是正弦波，而會(huì)產(chǎn)生一定的非線性失真。引入負(fù)反饋以后，非線性失真將會(huì)減小。負(fù)反饋只能減小本級(jí)放大電路自身產(chǎn)生的非線性失真，而對(duì)輸入信號(hào)的非線性失真，負(fù)反饋是無(wú)能為力。加了負(fù)反饋后，放大電路的非線性失真減小到M/（1+AF）。上一頁(yè)

下一頁(yè)第15頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響M為無(wú)反饋時(shí)的非線性失真系數(shù)。采用負(fù)反饋也可抑制放大電路自身產(chǎn)生的噪聲，其關(guān)系為N/(1+AF)。N為無(wú)反饋的噪聲系數(shù)。引入負(fù)反饋后，噪聲系數(shù)減小到N/(1+AF)，但輸入信號(hào)也將按同樣的規(guī)律減小，結(jié)果輸出端輸出信號(hào)與噪聲的比值（稱為信噪比）并沒有提高，因此為了提高信噪比，必須同時(shí)提高有用信號(hào)的輸入，這就要求信號(hào)源要有足夠的負(fù)載能力。采用負(fù)反饋，也可抑制干擾信號(hào)。上一頁(yè)

下一頁(yè)第16頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響3.3.3負(fù)反饋能擴(kuò)展通頻帶由于耦合電容和旁路電容的存在，將引起低頻段放大倍數(shù)下降和產(chǎn)生相位移，由于電路中分布電容和三極管極間電容的存在，引起高頻段放大倍數(shù)下降和產(chǎn)生相位移。對(duì)于任何原因引起的放大倍數(shù)下降，負(fù)反饋將起穩(wěn)定作用。上一頁(yè)下一頁(yè)第17頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響3.3.4負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響，僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大器的連接方式有關(guān)，而與輸出端連接方式無(wú)關(guān)。1.串聯(lián)負(fù)反饋可以提高放大電路的輸入電阻

圖3-14所示為串聯(lián)負(fù)反饋的方框圖，ri為無(wú)反饋時(shí)放大電路的輸入電阻，即當(dāng)考慮偏置電阻Rb時(shí)，輸入電阻應(yīng)為rif∥Rb，故輸入電阻的提高，受到Rb的限制，當(dāng)Rb的值較小時(shí)，則輸入電阻取決于Rb值。2.并聯(lián)負(fù)反饋可以減小放大電路的輸入電阻上一頁(yè)

下一頁(yè)第18頁(yè)/共24頁(yè)圖3-14返回第19頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響3.3.5負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響1.電壓負(fù)反饋可減小放大電路輸出電阻2.電流負(fù)反饋可提高放大電路輸出電阻結(jié)論：（1）放大電路若引入的是串聯(lián)負(fù)反饋，則可以提高放大電路的輸入電阻，若引入的是并聯(lián)反饋，則使輸入電壓下降。其提高或降低的程度取決于反饋深度（1+AF）。（2）放大電路若引入的是電壓負(fù)反饋，則可減小放大電路的輸上一頁(yè)

下一頁(yè)第20頁(yè)/共24頁(yè)3.3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響出電阻，若引入的是電流反饋，則使輸出電阻增加，其減小或增加的程度取決于反饋深度（1+AF）。為了改善放大電路的某些性能，如何引入負(fù)反饋呢？一般是：（1）要穩(wěn)定直流量（靜態(tài)工作點(diǎn)），應(yīng)該引入直流負(fù)反饋。（2）根據(jù)信號(hào)源的性質(zhì)決定引入串聯(lián)負(fù)反饋，或者并聯(lián)負(fù)反饋。（3）根據(jù)負(fù)載對(duì)放大電路輸出量的要求，即負(fù)載對(duì)其信號(hào)源的要求，決定引入電壓負(fù)反饋或電流負(fù)反饋。（4）在需要進(jìn)行信號(hào)變換時(shí)，應(yīng)選擇合適的組態(tài)。上一頁(yè)

返回第21頁(yè)/共24頁(yè)3.4深度負(fù)反饋放大電路的分析3.4.1深度負(fù)反饋的特點(diǎn)在負(fù)反饋放大電路中，當(dāng)反饋深度（1+AF）》1時(shí)的反饋，稱為深度負(fù)反饋。一般在（1+AF）≥10時(shí)，就可以認(rèn)為是深度負(fù)反饋。此時(shí)，由于（1+AF）≈AF因此有

Af=1/F(3-21)

由式（3-21）得出：（1）深度負(fù)反饋的閉環(huán)增益Af只由反饋系數(shù)F來(lái)決定，而與開環(huán)增益A幾乎無(wú)關(guān)。（2）外加輸入信號(hào)近似等于反饋信號(hào)，即Xi≈Xf。

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返回第22頁(yè)/共24頁(yè)3.4深度負(fù)反饋放大電路的分析3.4.2深度負(fù)反饋放大倍數(shù)的估算如果電路滿足深度負(fù)反饋的條件，則在中頻范圍內(nèi)，Af=1/F。在反饋網(wǎng)絡(luò)是由