反饋放大器基本概念講稿

11低頻電子線路河北工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系授課教師：田漢民

Cellphone:課程QQ群：454421140（師具正法眼與人一線路）教材：電子線路（線性部分）主編：謝嘉奎2024/4/35.2負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響5.4深度負(fù)反饋*5.3負(fù)反饋放大器的性能分析5.1反饋放大器的基本概念第5章放大器中的負(fù)反饋5.5負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性BellTelephoneLaboratories,WaveTranslationSystem,USpatent2,102,671,1937-10-21HaroldStephenBlack，1927年在bell實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，1934年申請(qǐng)，1937年授權(quán)HaroldStephenBlack，1898-1983，USA5.1反饋放大器的基本概念5.1.1反饋放大器的組成將放大器輸出信號(hào)的一部分或全部，通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)回送到電路輸入端，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，所形成的閉合回路即反饋放大器。

反饋放大器組成框圖基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)kfxoxix

ixf凈輸入信號(hào)

輸入信號(hào)反饋信號(hào)輸出信號(hào)第5章放大器中的負(fù)反饋反饋：系統(tǒng)過(guò)去的行為結(jié)果返回給系統(tǒng)，以控制未來(lái)的行為

反饋放大器增益一般表達(dá)式基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)kfxoxix

ixf開(kāi)環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益反饋深度環(huán)路增益反饋深度

F(或環(huán)路增益T)是衡量反饋強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其值直接影響電路性能。第5章放大器中的負(fù)反饋此時(shí)為反饋放大器的基本關(guān)系式，它適用于根據(jù)前面方框圖組成的各種類(lèi)型反饋放大器。但必須滿(mǎn)足單向化條件：（1）、基本放大器只有將x'i

通過(guò)放大器放大到輸出端得xo

而不存在從輸出端回送到輸入端的寄生反饋通路。（2）、反饋網(wǎng)絡(luò)只有將xo

轉(zhuǎn)換為xf

的反饋路徑，而不存在從輸入端到輸出端的直通通路。（5-1-4）

反饋放大器的基本關(guān)系式(閉環(huán)增益)第5章放大器中的負(fù)反饋

反饋極性由于凈輸入信號(hào)

若

xf

削弱了xi，使

x

i<xi負(fù)反饋

若

xf

增強(qiáng)了xi，使

x

i>xi正反饋說(shuō)明負(fù)反饋具有自動(dòng)保持穩(wěn)定的作用，可改善放大器性能。

例：某原因正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。負(fù)反饋的自動(dòng)調(diào)整作用是以犧牲增益為代價(jià)的。第5章放大器中的負(fù)反饋天之道,損有馀而補(bǔ)不足；人之道,損不足以奉有馀－《道德經(jīng)》七十七章5.1.2四種類(lèi)型負(fù)反饋放大器

根據(jù)輸出端連接方式

電壓反饋在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號(hào)取自負(fù)載上輸出電壓的反饋稱(chēng)為電壓反饋。輸出量xo=vo

在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接，反饋信號(hào)取自負(fù)載中輸出電流的反饋稱(chēng)為電流反饋。

電流反饋輸出量xo=ioAkfRL+-voxixfx

i

電壓反饋

xixfx

iAkfRLio

電流反饋

根據(jù)輸入端連接方式

串聯(lián)反饋在輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接，反饋信號(hào)以電壓vf

的形式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電壓比較，即

v

i=vi

-

vf

。在輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號(hào)以電流if

的形式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電流比較，即

ii

=ii

-

if

。

并聯(lián)反饋AkfRS+-vs+-vivfv

i+-+-xo

串聯(lián)反饋

AkfRSiSiiifii

xo

并聯(lián)反饋

四種類(lèi)型負(fù)反饋放大器增益表達(dá)式AvkfvRS+-vs+-vivfv

i+-+-RL+-voArkfgRL+-voRSiSiiifii

電壓串聯(lián)負(fù)反饋開(kāi)環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)閉環(huán)電壓增益

電壓并聯(lián)負(fù)反饋開(kāi)環(huán)互阻增益互導(dǎo)反饋系數(shù)閉環(huán)互阻增益第5章放大器中的負(fù)反饋AgkfrRLioRS+-vs+-vivfv

i+-+-RSiSiiifii

AikfiRLio

電流串聯(lián)負(fù)反饋開(kāi)環(huán)互導(dǎo)增益互阻反饋系數(shù)閉環(huán)互導(dǎo)增益

電流并聯(lián)負(fù)反饋開(kāi)環(huán)電流增益電流反饋系數(shù)閉環(huán)電流增益注意：不同反饋類(lèi)型對(duì)應(yīng)不同輸入、輸出電量，因此不同類(lèi)型反饋電路的

A、kf、Af

含義不同。第5章放大器中的負(fù)反饋Akfxoxixfx

i5.1.2反饋極性與類(lèi)型的判別

判斷是否為反饋電路看電路輸出與輸入之間是否接有元件，若有則為反饋電路，該元件即為反饋元件。例1Rf

為反饋元件。RE為反饋元件。viVCCRCRfvoviVCCRCvo+-+-RERB1RB2例2第5章放大器中的負(fù)反饋

判斷在輸出端是電壓反饋還是電流類(lèi)型—

定義法和短路法

假設(shè)輸出端交流短路，若反饋信號(hào)消失，則為電壓反饋；反之為電流反饋。

短路法AvkfvRS+-vs+-vivfv

i+-+-RL+-voiiii

ioRSiSifAikfiRL在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號(hào)取自負(fù)載上輸出電壓的反饋稱(chēng)為電壓反饋。否則為電流反饋；

定義法（首選）

電壓反饋

電流反饋

判斷在輸出端是電壓反饋還是電流類(lèi)型—

定義法和短路法

假設(shè)輸出端交流短路，若反饋信號(hào)消失，則為電壓反饋；反之為電流反饋。(也就是說(shuō)如果反饋元件將輸出端的電壓反饋到輸入端，則為電壓反饋。所以，如果輸出端短路后即沒(méi)有了輸出電壓，反饋元件中就隨之沒(méi)有輸出端的信號(hào)，則證明了該反饋元件反饋的是電壓信號(hào))

短路法viVCCRCRfvo+-+-viRCvo+-Rf+-電壓反饋

判斷在輸入端是并聯(lián)反饋還是串聯(lián)反饋

短路法

假設(shè)輸入端交流短路，若反饋?zhàn)饔孟?，則為并聯(lián)反饋；反之為串聯(lián)反饋。AvkfvRS+-vs+-vivfv

i+-+-RL+-voiiii

ioRSiSifAikfiRL

在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。以電壓的方式疊加，為串聯(lián)反饋；

定義法（首選）

串聯(lián)反饋

并聯(lián)反饋

第5章放大器中的負(fù)反饋

判斷在輸入端是并聯(lián)反饋還是串聯(lián)反饋

短路法

假設(shè)輸入端交流短路，若反饋?zhàn)饔孟В▽⑤斎胄盘?hào)源轉(zhuǎn)為電流源和電阻的并聯(lián)，即反饋的信號(hào)不能作用到基本放大器的輸入端）

，則為并聯(lián)反饋；反之為串聯(lián)反饋。

在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。以電壓的方式疊加，為串聯(lián)反饋；

定義法（首選）并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋第5章放大器中的負(fù)反饋對(duì)于分離元件多級(jí)放大電路，第一級(jí)為共e電路時(shí)，反饋引到輸入級(jí)的B級(jí)，為并聯(lián)反饋：X'i=I'i=Ib

第一級(jí)為共e電路時(shí)，反饋引到輸入級(jí)的E級(jí)，為串聯(lián)反饋：X'i=U'i=UbeviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf第5章放大器中的負(fù)反饋對(duì)于分離元件放大電路，特殊：對(duì)于輸入為差放電路時(shí)，反饋接到：接到輸入信號(hào)的基級(jí)，則為并聯(lián)反饋沒(méi)接到輸入信號(hào)的基級(jí)，則為串聯(lián)反饋viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RST1T2T3viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋

判斷反饋是正反饋還是負(fù)極性—

采用瞬時(shí)極性法Akfxoxixfxi

設(shè)vi

瞬時(shí)極性為用正負(fù)號(hào)表示電路中各點(diǎn)電壓的瞬時(shí)極性，或用箭頭表示各節(jié)點(diǎn)電流瞬時(shí)流向的方法稱(chēng)瞬時(shí)極性法。

比較xf

與xi

的極性(

xi=

xi

-

xf)若xf

使xi

減小的，為負(fù)反饋；若xf

使xi

增大的，為正反饋。經(jīng)A判斷vo？？經(jīng)kf判斷xf？？第5章放大器中的負(fù)反饋?zhàn)⒁庾罱K判斷的反饋信號(hào)對(duì)xi

的影響注意反饋信號(hào)有可能是電壓也可能是電流！

用瞬時(shí)極性法比較xf

與xi

極性時(shí)：√Uc

與Ub

反相，Ue

與Ub

同相（BJT電路）√Ud

與Ug

反相，Us

與Ug

同相（FET電路）○+○+○-○+viVCCRD1vo+-+-RS1RG2RD2RS2RfRG1○+○-viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf○+第5章放大器中的負(fù)反饋

用瞬時(shí)極性法比較xf

與xi

極性時(shí)：√若是輸入端是并聯(lián)反饋：則需根據(jù)電壓的瞬時(shí)極性，標(biāo)出相關(guān)支路的電流流向，然后分析凈輸入電流(ii=

ii

-

if)的變化。√若是輸入端是串聯(lián)反饋：則分析凈輸入電壓(vi=

vi

-

vf)的變化。○+○-iiifibviVCCRCRfvo+-+-○+○+viVCCRCvo+-+-RERB1RB2第5章放大器中的負(fù)反饋

直流反饋和交流反饋

直流通路中存在的反饋稱(chēng)為直流反饋，交流通路中存在的反饋稱(chēng)為交流反饋。引入交流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋第5章放大器中的負(fù)反饋

直流反饋和交流反饋的判斷“看通路”，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。設(shè)以下電路中所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。僅有直流反饋僅有交流反饋交、直流反饋共存僅有直流反饋第5章放大器中的負(fù)反饋局部反饋和級(jí)間反饋

只對(duì)多級(jí)放大電路中某一級(jí)起反饋?zhàn)饔玫姆Q(chēng)為局部反饋，將多級(jí)放大電路的輸出量引回到其輸入級(jí)的輸入回路的稱(chēng)為級(jí)間反饋。通過(guò)R3引入的是局部反饋通過(guò)R4引入的是級(jí)間反饋通常，重點(diǎn)研究級(jí)間反饋或稱(chēng)總體反饋。第5章放大器中的負(fù)反饋例1判斷電路的反饋極性和反饋類(lèi)型。

假設(shè)輸出端交流短路，Rf

引入的反饋消失電壓反饋。

假設(shè)輸入端交流短路，Rf

的反饋?zhàn)饔孟Р⒙?lián)反饋。

分析：→則

vc

為○-

假設(shè)vi

瞬時(shí)極性為○+○+○-→形成的if

方向如圖示。iiifib因凈輸入電流ib=ii

-

if<ii負(fù)反饋。

結(jié)論：

Rf

引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋。viVCCRCRfvo+-+-viRCvo+-Rf+-第5章放大器中的負(fù)反饋例

2判斷圖示電路的反饋極性和反饋類(lèi)型。

假設(shè)輸出端交流短路，RE

上的反饋依然存在電流反饋。

假設(shè)輸入端交流短路，RE

上的反饋沒(méi)有消失串聯(lián)反饋。

分析：

假設(shè)vi

瞬時(shí)極性為○+因凈輸入電壓vbe=vi

-

vf<vi負(fù)反饋。

結(jié)論：

RE

引入電流串聯(lián)負(fù)反饋。○+→則ve(即vf)極性為○+○+viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viRCvo+-+-RERB1RB2第5章放大器中的負(fù)反饋例3判斷下列電路的反饋極性和反饋類(lèi)型。

-+AR1Rf+-vsvo-+AR