第六章負(fù)反饋放大電路

(2-1)第6章負(fù)反饋放大器6.1反饋的概念及判斷方法6.2負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)6.3負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式6.4深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析6.5負(fù)反饋對放大電路性能的影響6.6負(fù)反饋放大器自激振蕩及消除方法(2-2)6.1.1反饋的基本概念一、反饋的定義二、負(fù)反饋和正反饋三、交流反饋和直流反饋四、電壓反饋和電流反饋五、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋6.1反饋的的基本概念與判斷方法(2-3)反饋概念方框圖一、反饋的定義

在放大電路中信號的傳輸是從輸入端到輸出端，這個(gè)方向稱為正向傳輸。反饋就是將輸出信號取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。反饋信號的傳輸是反向傳輸。所以放大電路無反饋也稱開環(huán)，放大電路有反饋也稱閉環(huán)。反饋的示意圖見圖。(2-4)

圖中：

是輸入信號，是反饋信號，稱為凈輸入信號。圖09.01反饋概念方框圖

所以有

返回(2-5)二、負(fù)反饋和正反饋負(fù)反饋—加入反饋后，凈輸入信號|Xi'|<|Xi|，輸出幅度下降。正反饋—加入反饋后，凈輸入信號|Xi'|>|Xi|，

輸出幅度增加。

反饋概念方框圖返回(2-6)三、交流反饋和直流反饋

反饋信號只有交流成分時(shí)為交流反饋，反饋信號只有直流成分時(shí)為直流反饋，既有交流成分又有直流成分時(shí)為交直流反饋。返回(2-7)四、電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號取自電壓的稱為電壓反饋；電流反饋：反饋信號取自電流的稱為電流反饋；返回五、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號與信號源串聯(lián)的稱為串聯(lián)反饋；并流反饋：反饋信號與信號源并聯(lián)的稱為并聯(lián)反饋；(2-8)6.1.2反饋的判斷一.有無反饋的判斷圖6.1.2有無反饋的判斷（a)沒有引入反饋(b)引入了電壓并聯(lián)負(fù)反饋（c)沒有引入反饋(2-9)(2-10)

圖6.1.3反饋極性的判斷(a)電壓串聯(lián)負(fù)反饋(b)電壓串聯(lián)正反饋(c)電壓并聯(lián)負(fù)反饋(2-11)例：判斷Rf是否負(fù)反饋+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif是負(fù)反饋(2-12)例：判斷Rf是否負(fù)反饋uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2是負(fù)反饋(2-13)(2-14)電路直流通道交流通道若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。(2-15)圖示電路為:交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋(2-16)[例6.1.1]判斷6.1.7所示電路中是否引入了反饋;若引入反饋,是直流反饋還是交流反饋?是正反饋還是負(fù)反饋?圖6.1.7例6.1.1電路圖級間反饋和第二級反饋均為負(fù)反饋交直流反饋(2-17)增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋?zhàn)饔?。注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C(2-18)圖2.4.2靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路在圖（b)所示電路中射極電阻上的電壓為直流電壓，因而電路中引入的是直流負(fù)反饋。在圖(a)所示電路中既有引入了直流負(fù)反饋，又引入了交流負(fù)反饋。(2-19)

將輸出電壓‘短路’，若反饋信號為零，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。四、電壓反饋和電流反饋電壓反饋與電流反饋的判斷：電壓反饋：反饋信號取自電壓的稱為電壓反饋；電流反饋：反饋信號取自電流的稱為電流反饋；(2-20)RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：采樣電阻(2-21)uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2(2-22)四、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

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，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。(2-23)

例題09.1:試判斷圖09.03所示電路

的反饋組態(tài)。解:

根據(jù)瞬時(shí)極性法，見圖中的紅色“+”、“-”號，可知是負(fù)反饋。因反饋信號和輸入信號加在運(yùn)放A1的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋。

圖09.03例題09.02圖

因反饋信號取自輸出電壓，故為電壓反饋。結(jié)論：交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。(2-24)例：判斷反饋的類型+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif電壓反饋并聯(lián)反饋此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋(2-25)電壓反饋與電流反饋判別方法：電壓反饋一般從后級放大器的集電極采樣。電流反饋一般從后級放大器的發(fā)射極采樣。并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別方法：并聯(lián)反饋的反饋信號接于晶體管基極。串聯(lián)反饋的反饋信號接于晶體管發(fā)射極?？偨Y(jié)(2-26)例：判斷反饋的類型電流反饋并聯(lián)反饋uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2此電路是電流并聯(lián)負(fù)反饋(2-27)負(fù)反饋的分析步驟3.是否負(fù)反饋？4.是負(fù)反饋！那么是何種類型的負(fù)反饋？（判斷反饋的組態(tài)）1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。2.是交流反饋還是直流反饋？負(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)(2-28)6.2四種負(fù)反饋類型的分析一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋二、電壓并聯(lián)負(fù)反饋三、電流串聯(lián)負(fù)反饋四、電流并聯(lián)負(fù)反饋(2-29)一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋

串聯(lián)電壓負(fù)反饋(a)分立元件放大電路

串聯(lián)電壓負(fù)反饋(b)集成運(yùn)放放大電路(2-30)對于圖09.02(a)：對于圖09.02(b)：閉環(huán)放大倍數(shù)09.02(a)09.02(b)

反饋電壓：

反饋電壓：(2-31)

二、電流串聯(lián)負(fù)反饋(2-32)三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋(2-33)四、電流并聯(lián)負(fù)反饋圖09.08并聯(lián)電流負(fù)反饋(a)(b)(2-34)返回(2-36)6.3負(fù)反饋放大電路的方塊圖及一般表達(dá)式

6.3.1負(fù)反饋放大電路的方框圖表示

6.3.2四種組態(tài)電路的方塊圖

6.3.3反饋深度(2-37)6.3.1負(fù)反饋放大電路的方框圖表示反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)：閉環(huán)放大電路的放大倍數(shù)：放大電路的放大倍數(shù)：開環(huán)放大倍數(shù)(2-38)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(2-39)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(2-40)6.3.3反饋深度

稱為反饋深度

它反映了反饋對放大電路影響的程度。可分為下列三種情況

(1)當(dāng)

＞1時(shí)，

＜

，相當(dāng)負(fù)反饋

(2)當(dāng)

＜1時(shí)，

＞

，相當(dāng)正反饋

(3)當(dāng)

=0時(shí)，

=∞，相當(dāng)于輸入為零時(shí)仍有輸出，故稱為“自激狀態(tài)”。(2-41)1+>>1時(shí)稱為深度負(fù)反饋。于是閉環(huán)放大倍數(shù)

也就是說在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無源元件構(gòu)成的，其穩(wěn)定性優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋時(shí)的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。

(2-42)對于深度負(fù)反饋放大器來說,因?yàn)锳F>>1,所以深度負(fù)反饋條件下：

把Af=Xo/Xi,F=Xf/Xo

代入上式得

對于串聯(lián)負(fù)反饋

對于并聯(lián)負(fù)反饋(2-43)(a)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路(b)電流串聯(lián)負(fù)反饋電路(2-44)(c)電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路(d)電流并聯(lián)負(fù)反饋電路注：反饋量僅決定于輸出量，因此反饋系數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，而與放大電路的輸入、輸出特性及負(fù)載電阻無關(guān)。(2-45)(2-46)電路的電壓放大倍數(shù)：

電路的放大倍數(shù)：(2-47)電壓放大倍數(shù)(2-48)電壓放大倍數(shù)：(2-49)求解深度負(fù)反饋放大電路的一般步驟：1、正確判斷反饋組態(tài)2、求解反饋系數(shù)F3、利用F求解Af、Auf、Ausf(2-50)1深度負(fù)反饋放大電路如圖所示,求：（1）分析反饋組態(tài)（2）寫出該電路閉環(huán)路電壓增益的表達(dá)式

(2-51)（1）電流串聯(lián)負(fù)反饋(2-52)例6.4.1電路如圖6.2.8所示:圖6.2.8例圖6.4.1電路圖電流串聯(lián)負(fù)反饋(2-53)例6.4.3電路如圖6.4.3所示圖6.4.3例6.4.3電路圖(2-54)6.5負(fù)反饋對放大電路性能的影響

負(fù)反饋是改善放大電路性能的重要技術(shù)措施，廣泛應(yīng)用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)之中。6.4.1負(fù)反饋對增益的影響6.4.2負(fù)反饋對輸入電阻的影響6.4.3負(fù)反饋對輸出電阻的影響6.4.4負(fù)反饋對通頻帶的影響6.4.5負(fù)反饋對非線性失真的影響(2-55)6.5.1負(fù)反饋對增益的影響

有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無反饋時(shí)提高了(1+AF)倍。1、深度負(fù)反饋2、一般負(fù)反饋

根據(jù)負(fù)反饋基本方程，不論何種負(fù)反饋，都可使反饋放大倍數(shù)下降1+AF倍，只不過不同的反饋組態(tài)A、F的量綱不同而已，但AF無量綱。(2-56)6.5.2負(fù)反饋對輸入電阻的影響

(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加串聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖09.10所示。對串聯(lián)電壓負(fù)反饋和串聯(lián)電流負(fù)反饋效果相同。有反饋的輸入電阻式中Ri=rid。

負(fù)反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓或電流反饋無關(guān)。圖09.10串聯(lián)負(fù)反饋對輸入電阻的影響(2-57)(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小

并聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖09.11所示。對電壓并聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋效果相同，只要是并聯(lián)負(fù)反饋就可使輸入電阻減小。有反饋的輸入電阻為

圖09.11并聯(lián)負(fù)反饋對輸入電阻的影響(2-58)6.5.3負(fù)反饋對輸出電阻的影響

電壓負(fù)反饋可以使輸出電阻減小，這與電壓負(fù)反饋可以使輸出電壓穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，輸出電壓的降落就小，穩(wěn)定性就好。(1)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小圖09.11電壓負(fù)反饋對輸出電阻的影響圖09.12電壓負(fù)反饋對輸出電阻的影響

圖09.12為求輸出電阻的等效電路，將負(fù)載電阻開路，在輸出端加入一個(gè)等效電壓Vo’，并將輸入端接地。于是有式中是負(fù)載開路時(shí)的電壓放大倍數(shù)。

此處用XS=0是因?yàn)榭紤]到電壓并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，信號源內(nèi)阻不能為零，否則反饋信號將被信號源旁路。XS=0，說明信號源內(nèi)阻還存在。負(fù)載開路(2-59)(2)電流負(fù)反饋使輸出電阻增加

電流負(fù)反饋可以使輸出電阻增加。圖09.13電流負(fù)反饋對輸出電阻的影響

式中Ais是負(fù)載短路時(shí)的開環(huán)增益，即將負(fù)載短路，把電壓源轉(zhuǎn)換為電流源，再將負(fù)載開路的增益。

這與電流負(fù)反饋可以使輸出電流穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻大，負(fù)反饋放大電路接近電流源的特性，輸出電流的穩(wěn)定性就好。

電流并聯(lián)負(fù)反饋為例，圖09.13為求輸出電阻的等效電路。將負(fù)載電阻開路，在輸出端加入一個(gè)等效的電壓V'o，并令輸入信號源為零，即VS=0。可得(2-60)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減?。?）電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小(4）電流負(fù)反饋使輸出電阻增加負(fù)反饋對輸入輸出電阻的影響總結(jié)：(2-61)6.5.4負(fù)反饋對通頻帶的影響

放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了，如圖09.14所示。

圖09.14負(fù)反饋對通頻帶的影響

無反饋時(shí)的通頻帶f=fH－fLfH

有反饋時(shí)的放大電路高頻段的增益為(2-62)有反饋時(shí)的通頻帶fF=(1+AF)fH

負(fù)反饋放大電路擴(kuò)展通頻帶有一個(gè)重要的特性，即增益與通頻帶之積為常數(shù)：(2-63)6.5.5負(fù)反饋對非線性失真的影響

負(fù)反饋可以改善放大電路的非線性失真圖09.15負(fù)反饋對非線性失真的影響

因加入負(fù)反饋放大電路的輸出幅度下降，不好比對，因此必須要加大輸入信號，使加入負(fù)反饋以后的輸出幅度基本達(dá)到原來有失真時(shí)的輸出幅度才有意義。

加入負(fù)反饋改善非線性失真，可通過圖09.15來加以說明。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。(2-64)6.5.6為改善交流性能而引入負(fù)反饋的一般原則：1、要穩(wěn)定直流量（如Q點(diǎn)），應(yīng)引入直流反饋；2、要穩(wěn)定交流性能，應(yīng)引入交流反饋；3、要穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；4、要穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；5、要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋要減少輸入電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋；。。。。。(2-65)例6.5.1電路如圖所示:圖6.5.8例6.5.1電路圖(2-66)6.6負(fù)反饋放大電路自激振蕩及消除方法一、產(chǎn)生自激振蕩的原因及條件1、自激振蕩：無輸入信號，有輸出。2、產(chǎn)生的原因（1）定性分析由波特圖可知AF是放大電路和反饋電路的總附加相移，如果在中頻條件下，放大電路有180的相移。在其它頻段電路中如果出現(xiàn)了附加相移AF，且AF達(dá)到180，使總的相移為360，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?。如果幅度條件滿足要求，放大電路產(chǎn)生自激。(2-67)（2）定量分析由于當(dāng)