放大電路中反饋新

第六章放大電路中的反饋6.1反饋的基本概念一、從一個例子說起TUBEICICUEIB穩(wěn)定工作點電路：6.1.1.什么是反饋IEUB一定放大電路中的反饋，是指將放大電路輸出電量(輸出電壓或輸出電流)的一部分或全部，通過一定的方式，反送回輸入回路中。IEUBEQ

UBQ-ICQRE將輸出電流ICQ(IEQ)反饋回輸入回路，改變UBEQ，使ICQ穩(wěn)定。

——欲穩(wěn)定電路中的某個電量，應(yīng)采取措施將該電量反饋回輸入回路。C1UsC2VCC＋RsRFRL－＋RC1Re1RC2Re2uo－＋有無反饋支路（網(wǎng)絡(luò)），根據(jù)電路特點判斷。注意:具備以下特點之一的即為反饋(1)跨接于輸出與輸入之間。(2)輸出回路與輸入回路共有。Re1和Re2

分別被本級輸出回路與輸入回路共有（局部反饋）Rf跨接于兩級輸出與輸入之間（級間反饋）

反饋的分類一、反饋極性——正反饋和負(fù)反饋反饋信號增強了外加輸入信號的作用，使放大電路的放大倍數(shù)提高——正反饋反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，使放大電路的放大倍數(shù)降低——負(fù)反饋反饋極性的判斷方法：瞬時極性法。先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后根據(jù)反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反饋的極性。(a)正反饋(b)負(fù)反饋例：用瞬時極性法判斷電路中的反饋極性。--

反饋增強了輸入電壓的作用，所以為正反饋。-反饋信號削弱了輸入信號的作用，因此為負(fù)反饋。圖ie

——負(fù)反饋加Re后放大倍數(shù)減小二、直流反饋、交流反饋和交直流反饋圖直流反饋與交流反饋(a)(b)判斷方法——看反饋存在于直流通路還是交流通路。注意電容的“隔直通交”作用Re1和Re2：局部交直流反饋RF：級間直流反饋RF：級間交流反饋Re1：局部交直流反饋Re2：局部直流反饋三、采樣——電壓反饋和電流反饋如果反饋信號取自輸出電壓，則為電壓反饋；電壓反饋的反饋信號與輸出電壓成正比；反饋信號取自輸出電流，則為電流反饋，電流反饋的反饋信號與輸出電流成正比。圖(b)uf=ie

Re1+Re1uo/（

Re1+RF）uf=Re1uo/（

Re1+RF）若只考慮級間反饋電壓反饋判斷方法方法一：輸出電路結(jié)構(gòu)法除公共端外，若反饋取自電壓輸出端，為電壓反饋；否則為電流反饋。uOCeReC２UbeRLRfRcUCC＋C1－＋uI＋－2Rb1RbIuf取樣輸出電流反饋適合判斷分立元件放大電路C1UsC2VCC＋RsRFRL－＋RC1Re1RC2Re2uo－＋取樣輸出電流反饋假設(shè)將輸出端交流短路，如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋方法二：輸出短路法廣泛適用:推薦用于集成運放電路

Re1兩端的電壓與輸出信號無關(guān)，即反饋信號消失，所以為電壓反饋。例：圖(b)ie反饋信號消失電壓反饋反饋信號仍存在電流反饋四、比較方式——串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和，為串聯(lián)反饋；如果二者以電流形式求和，為并聯(lián)反饋。例：所以為并聯(lián)反饋；所以為串聯(lián)反饋。

對于三極管電路：

若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極，則為并聯(lián)反饋。

若反饋信號與輸入信號一個加在基極一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。

對于運放電路：

若反饋信號與輸入信號同時加在同相端或反相端為并聯(lián)反饋。

若反饋信號與輸入信號一個加在同相端一個加在反相端則為串聯(lián)反饋。同點并，異點串RF并聯(lián)反饋RF串聯(lián)反饋

總結(jié)：反饋類型判別的步驟1.

找出反饋支路（網(wǎng)絡(luò)）2.

判斷交直流反饋屬性(1)跨接于輸出與輸入之間。或者(2)輸出回路與輸入回路共有。

注意電容的“隔直通交”作用！3.

判斷取樣形式——電壓反饋和電流反饋方法一：輸出電路結(jié)構(gòu)法方法二：輸出短路法除公共端外，若反饋取自電壓輸出端，為電壓反饋；否則為電流反饋。假設(shè)將輸出端交流短路，如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋4.

判斷比較方式——串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：對于三極管電路：分別加在基極和發(fā)射極對于運放：分別加在同相輸入端和反相輸入端對于三極管電路：都加在基極對于運放：同時加在同相輸入端或反相輸入端口訣：同點并異點串5.反饋極性——負(fù)反饋與正反饋判斷法：瞬時極性法1.先設(shè)輸入信號ui瞬時極性為正“⊕”；2.

推演出各相關(guān)節(jié)點的瞬時極性。（共b電路除外）CE＋－u-－u+uo3.

按串并聯(lián)反饋進行最后的判定口訣：串聯(lián)同號為負(fù)，串聯(lián)異號為正。

并聯(lián)異號為負(fù)，并聯(lián)同號為正

P232例判斷電路的反饋極性和組態(tài)（只考慮交流）+C1RS+ui–RERB+VCCC2RL+us–+uo–++uid

–

電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋C1UsC2VCC＋RsRFRL－＋RC1Re1RC2Re2uo－＋并聯(lián)異號為負(fù)電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-FR取樣同點并電壓并聯(lián)并聯(lián)異號為負(fù)電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓反饋作業(yè)：P2686-1（a）（b）（c）（f）6-2全部6.2負(fù)反饋的四種組態(tài)和反饋的一般表達式6.2.1負(fù)反饋的四種組態(tài)

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)反饋一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋圖電壓串聯(lián)負(fù)反饋(a)電路圖反饋信號與輸出電壓成正比，集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差I(lǐng)+=I-＝0虛斷：圖電壓串聯(lián)負(fù)反饋(b)方框圖開環(huán)電壓放大倍數(shù)：反饋系數(shù)：因為：所以反饋系數(shù)：二、電壓并聯(lián)負(fù)反饋圖電壓并聯(lián)負(fù)反饋(a)電路圖反饋信號與輸出電壓成正比，凈輸入電流等于外加輸入電流與反饋電流之差虛地圖6.2.2電壓并聯(lián)負(fù)反饋(b)方框圖放大倍數(shù)：——轉(zhuǎn)移電阻反饋系數(shù)：因為：所以反饋系數(shù)：由于某種原因如：RLuOufuO電壓負(fù)反饋的特性——穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定過程：負(fù)載變化時，輸出電壓穩(wěn)定oR+-+放大電路RLRL三、電流串聯(lián)負(fù)反饋圖電流串聯(lián)負(fù)反饋(a)電路圖反饋信號與輸出電流成正比，凈輸入電壓等于外加輸入信號與反饋信號之差圖6.2.3電流串聯(lián)負(fù)反饋(b)方框圖——轉(zhuǎn)移電導(dǎo)反饋系數(shù)：因為：所以反饋系數(shù)：四、電流并聯(lián)負(fù)反饋圖電流并聯(lián)負(fù)反饋(a)電路圖反饋信號與輸出電流成正比，凈輸入電流等于外加輸入信號與反饋信號之差：圖6.2.4電流并聯(lián)負(fù)反饋(b)方框圖電流放大倍數(shù)：反饋系數(shù)：因為：所以反饋系數(shù)：ioufUoio結(jié)論：想穩(wěn)定哪一種輸出量，就引入哪一種負(fù)反饋?。》€(wěn)定過程：輸出電流穩(wěn)定由于某種原因電流負(fù)反饋的特性——穩(wěn)定輸出電流四種負(fù)反饋組態(tài)的電壓放大倍數(shù)、反饋系數(shù)之比較輸出信號反饋信號放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)反饋系數(shù)電壓串聯(lián)式電壓并聯(lián)式電流串聯(lián)式電流并聯(lián)式電壓放大倍數(shù)轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電導(dǎo)電流放大倍數(shù)反饋的一般表達式圖反饋放大電路方框圖

分別為輸入信號、輸出信號和反饋信號；開環(huán)放大倍數(shù)無反饋時放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；因為：所以：得：閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)引入反饋后，放大電路對外加輸入信號的放大倍數(shù)?；芈吩鲆嬖诜答伔糯箅娐分校盘栄胤糯缶W(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)。反饋深度引入反饋后，放大電路的放大倍數(shù)與無反饋時相比所變化的倍數(shù)。關(guān)于反饋深度的討論稱為反饋深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋正反饋自激振蕩結(jié)論：深負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)主要由反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)決定，能保持穩(wěn)定。6.3負(fù)反饋對放大電路性能的影響

提高增益的穩(wěn)定性

減小非線性失真

展寬頻帶

改變輸入電阻和輸出電阻

在放大器中引入負(fù)反饋

降低了放大倍數(shù)

使放大器的性能得以改善：

抑制噪聲和干擾提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性在中頻范圍內(nèi)，放大倍數(shù)的相對變化量：結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了

(1+AF)倍。則xf負(fù)反饋減小了波形失真

加入負(fù)反饋無負(fù)反饋FxfAxixoxo大小略大略小略小略大xiA接近正弦波預(yù)失真+–減小非線性失真和抑制干擾同樣道理，負(fù)反饋可抑制放大電路內(nèi)部噪聲和干擾。圖展寬頻帶由于負(fù)反饋可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，因而對于頻率不同而引起的放大倍數(shù)下降，也可以改善。設(shè)無反饋時放大電路在中、高頻段的放大倍數(shù)分別為，上限頻率為fＨ；引入反饋系數(shù)為的負(fù)反饋后，放大電路在中、高頻段的放大倍數(shù)分別為，上限頻率為fHf?？梢宰C明：可見，引入負(fù)反饋后，放大電路的中頻放大倍數(shù)減小為無反饋時的1/；而上限頻率提高到無反饋時的倍。同理，可推導(dǎo)出引入負(fù)反饋后，放大電路的下限頻率降低為無反饋時的1/。結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大電路的上限頻率提高，下限頻率降低，因而通頻帶展寬。3dB3dBfLfHBWfLffHfBWf圖負(fù)反饋對通頻帶和放大倍數(shù)的影響f改變輸入電阻和輸出電阻不同類型的負(fù)反饋，對輸入電阻、輸出電阻的影響不同。一、負(fù)反饋對輸入電阻的影響1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大得：結(jié)論：引入串聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻增大為無反饋時的倍。圖2.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小得：結(jié)論：引入并聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻減小為無負(fù)反饋時的1/。圖并聯(lián)負(fù)反饋對Ri

的影響二、負(fù)反饋對輸出電阻的影響1.電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小Rof放大電路的輸出電阻定義為：得：結(jié)論：引入電壓負(fù)反饋后，放大電路的輸出電阻減小到無反饋時的。圖2.電流負(fù)反饋使輸出電阻增大圖結(jié)論：引入電流負(fù)反饋后，放大電路的輸出電阻增大到無反饋時的倍。綜上所述

1.反饋信號與外加輸入信號的求和方式只對放大電路的輸入電阻有影響：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。

2.反饋信號在輸出端的采樣方式只對放大電路的輸出電阻有影響：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。

3.負(fù)反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，與反饋深度有關(guān)。為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則?。?/p>

要穩(wěn)定直流量——引直流負(fù)反饋

要穩(wěn)定交流量——引交流負(fù)反饋

要穩(wěn)定輸出電壓或減小輸出電阻——引電壓負(fù)反饋

要穩(wěn)定輸出電流或增大輸出電阻——引電流負(fù)反饋

要增大輸入電阻——引串聯(lián)負(fù)反饋

要減小輸入電阻——引并聯(lián)負(fù)反饋舉例：在下面的放大器中按要求引入適當(dāng)?shù)姆答?。?）希望加入信號后，ic3的數(shù)值基本不受R6改變的影響。反饋組態(tài)判斷的反運用先標(biāo)出各相關(guān)點的瞬時極性應(yīng)引入電流負(fù)反饋應(yīng)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋（2）希望接入負(fù)載后，輸出電壓UO基本穩(wěn)定。應(yīng)引入電壓負(fù)反饋應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋（3）希望輸入端向信號源索取的電流小。應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋要求增大輸入電阻（4）希望穩(wěn)定靜態(tài)工作點。解：以上兩種反饋都同時具有交、直流反饋，所以能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點。如果要求只引入直流負(fù)反饋，去除交流反饋。怎樣接？應(yīng)引入級間直流負(fù)反饋作業(yè)：6-136.4負(fù)反饋放大電路的分析計算

6.4.1利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)對于電壓串聯(lián)負(fù)反饋，中的代表閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，因而可直接估算出負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。因而：6.4.2利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)應(yīng)用廣泛根據(jù)將代入上式得即：輸入量近似等于反饋量串聯(lián)負(fù)反饋：并聯(lián)負(fù)反饋：深度負(fù)反饋條件下：Xi’=Xi-Xf≈0u+=u-(1)“虛短”——ui’≈0(2)“虛斷”——ii’≈0i+=i-=0通常用在串聯(lián)負(fù)反饋電路中運放電路的“虛短”、“虛斷”與“虛地”(3)并聯(lián)負(fù)反饋電路中常用兩虛的延伸——“虛地”u+=u-=0u+－A+∞ifRiifii+－i

通常假設(shè)反饋環(huán)內(nèi)的信號是單向傳輸?shù)摹葱盘枏妮斎氲捷敵龅恼騻鬏斨唤?jīng)過基本放大電路，反饋網(wǎng)絡(luò)的正向傳輸作用被忽略；而信號從輸出到輸入的反向傳輸只經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)，基本放大電路的反向傳輸作用被忽略。判斷、分析、計算分立元件反饋放大電路時都要用到這個合理的設(shè)定。電壓負(fù)反饋：電流負(fù)反饋：3）根據(jù)采樣方式寫反饋信號的表達式

負(fù)反饋電路分析計算Auf的步驟1)判斷反饋組態(tài)2)根據(jù)比較方式確定關(guān)系式——即串聯(lián)負(fù)反饋：并聯(lián)負(fù)反饋：4）聯(lián)立求解例：估算深負(fù)反饋運放的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。(a)電壓并聯(lián)負(fù)反饋利用虛地u+=u-=0則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：(b)電壓串聯(lián)負(fù)反饋i+=i-=0虛斷：

求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：(c)電流并聯(lián)負(fù)反饋利用虛地u+=u-=0ii≈if

(d)電流串聯(lián)負(fù)反饋i+=i-=0虛斷：作業(yè)：6-5（c）（d）

例6.4.2.級間深度負(fù)反饋條件下，估算分立電路閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。C1usC２VCC＋Rs－＋Rc2uo－＋Re2RfRc1Re1電流并聯(lián)負(fù)反饋(a)(a)ii≈ifT1T2iiifibie2電流串聯(lián)負(fù)反饋

解：用方法二(b)(b)ui≈ufRCRb2Rb1Re1Re2CeC2C1+VCCuouiufTRL－＋－＋－＋ic由第二章知，該電路閉環(huán)電壓增益:－VEE－+IsRc2R1R1ib+VCCRfRe3－uoui＋Rc3T1T2T3ifii電壓并聯(lián)負(fù)反饋

解：用方法二(c)ii≈if(c)ic3VCC＋Rc2uo－＋Re2RfRc1Re1電壓串聯(lián)負(fù)反饋

解：用方法一(d)(d)T1T2ui－＋R1－VEE反饋系數(shù)：

求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：反饋電壓：uf－＋作業(yè)：6-4（b）（d）估算輸入輸出電阻(P248)在深度負(fù)反饋條件下：注：表中的輸入、輸出電阻均指反饋環(huán)內(nèi)的輸入、輸出電阻。RifRof電壓串聯(lián)負(fù)反饋舉例Rif＝∞Rif／

＝Rb1ROf＝0Rif／Rif6.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因6.5負(fù)反饋放大電路的自激振蕩已知：在中頻段在高、低頻段，放大倍數(shù)和反饋系數(shù)的模和相角都隨頻率變化，使。一、自激振蕩的幅度條件和相位條件

當(dāng)，說明此時放大電路沒有輸入信號，但仍有一定的輸出信號，因此產(chǎn)生了自激振蕩。所以，負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：即：幅度平衡條件相位平衡條件例：由單管阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng)-270o0.707AumAumfLfHBWffφOO-90o-180ofLfH相位條件滿足時，只要即可可見，在低、高頻段，放大電路分別產(chǎn)生了0~+90

和0~-90

的附加相移。兩級放大電路將產(chǎn)生0~180

附加相移；三級放大電路將產(chǎn)生0~270

的附加相移。自激振蕩多發(fā)生在三級或三級以上的負(fù)反饋放大電路中,兩級電路通常不會自激二、自激振蕩的判斷方法利用負(fù)反饋放大電路回路增益的波特圖，分析是否同時滿足自激振蕩的幅度和相位條件。例：某負(fù)反饋放大電路的波特圖為：f/HZf/HZfofo60402000-90°-180°

AF圖(a)由相頻特性：當(dāng)f=f0

時，相位移AF=-180o，滿足相位條件；結(jié)論：當(dāng)f=f0

時，電路同時滿足相位條件和幅度條件——自激振蕩。此頻率對應(yīng)的幅頻特性位于橫軸之上，即：結(jié)論：該負(fù)反饋放大電路不會產(chǎn)生自激振蕩，能夠穩(wěn)定工作。例：由負(fù)反饋放大電路的波特圖可見，當(dāng)f=f0

，相位移

AF=-180o時f/HZf/HZf0f0604020OO-90°-180°

AFfcfc圖6.5.1利用波特圖來判斷自激振蕩(b)練習(xí)題P275習(xí)題19Gm三、負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度當(dāng)環(huán)境溫度、電路參數(shù)及電源電壓等在一定范圍內(nèi)變化時，為保證放大電路也能滿足穩(wěn)定條件，要求放大電路要有一定的穩(wěn)定裕度。1.幅度裕度Gmf/HZf/HZfofo604020OO-90°-180°

AFfcfc對于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大電路，Gm為負(fù)值。Gm

值愈負(fù)，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求Gm≤

-10dB。圖2.相位裕度m當(dāng)f=fc時，負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定對于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大電路，m為正值。m值愈大，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求m≥45f/Hzf/Hzfofo60402000-90°-180°

AFfcfcmGm圖6.5.1常用的校正措施為保證放大電路穩(wěn)定工作，對于三級或三級以上的負(fù)反饋放