八 模擬電子技術--第二章 負反饋電路

1、負反饋放大電路的基本概念負反饋放大電路的基本概念從一個例子說起從一個例子說起輸入量：輸入量：ui、ube、ib輸出量：輸出量：uo、uce、ic正向傳輸正向傳輸信號從輸入端到輸出端的傳輸信號從輸入端到輸出端的傳輸TUBEICICUEIB穩(wěn)定工作點電路：穩(wěn)定工作點電路：反饋反饋將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過程。的方式送回到輸入回路的過程。UE+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReIC第二章第二章 負反饋放大電路負反饋放大電路1. 開環(huán)與閉環(huán)開環(huán)與閉環(huán)電路中只有正向傳輸，沒有反向電路中只有

2、正向傳輸，沒有反向傳輸，稱為傳輸，稱為開環(huán)狀態(tài)。開環(huán)狀態(tài)。正向傳輸正向傳輸信號從輸入端到信號從輸入端到輸出端的傳輸輸出端的傳輸反向傳輸反向傳輸信號從輸信號從輸出端到輸入端的傳輸出端到輸入端的傳輸既有正向傳輸，又有反饋稱為既有正向傳輸，又有反饋稱為閉環(huán)狀態(tài)閉環(huán)狀態(tài)。uu+f1oi+RRuuo+i信號的正向傳輸信號的正向傳輸信號的正向傳輸信號的正向傳輸反向傳輸反向傳輸（反饋）（反饋）dXoXfXiX+fidXXXA稱為開環(huán)稱為開環(huán)放大倍數放大倍數AF=Xo / XiAF稱為閉環(huán)放大倍數稱為閉環(huán)放大倍數反饋反饋：ofXXFF稱為反饋系數稱為反饋系數直流反饋直流反饋若電路將直流量反饋到輸入回路，則若電

3、路將直流量反饋到輸入回路，則稱直流反饋。稱直流反饋。2.2.直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋 該電路引入直流反饋的目的，是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點該電路引入直流反饋的目的，是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點Q。交流反饋交流反饋若電路將若電路將交流量反饋到輸入回路，交流量反饋到輸入回路，則稱交流反饋。則稱交流反饋。交流反饋，影響電路的交流反饋，影響電路的交流工作性能。交流工作性能。直流反饋直流反饋交流反饋交流反饋+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic（如去掉電容（如去掉電容Ce）例：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。例：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是

4、直流反饋。uu+1A+RfRoiC22R1C交、直流反饋交、直流反饋 在阻容耦合放大器中注意電容的在阻容耦合放大器中注意電容的“隔直通交隔直通交”作用！作用！交流反饋交流反饋例：基本放大器，例：基本放大器，3.3.反饋極性：負反饋與正反饋反饋極性：負反饋與正反饋負反饋負反饋輸入量一定時，引入反饋后使凈輸入量減小，放大倍數減小。輸入量一定時，引入反饋后使凈輸入量減小，放大倍數減小。引入反饋后，凈輸入量引入反饋后，凈輸入量ube =ui- uf ，電壓放大倍數為：電壓放大倍數為：可見，凈輸入量減小，放大倍數減小，所以是負反饋?？梢?，凈輸入量減小，放大倍數減小，所以是負反饋。正反饋正反饋輸入量一定時

5、，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數增加。輸入量一定時，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數增加。ebeLu)(1RrRAbeLurRA+u-TRuLcCCob+.RCb2Cb1+ViR-beu+-無反饋，凈輸入量無反饋，凈輸入量ube=ui。電壓放大倍數為：電壓放大倍數為：+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-瞬時極性+共射極(共源)組態(tài)，輸出電壓和輸入電壓反相；共集電極(共漏)組態(tài)，輸出電壓和輸入電壓同相。 +-共射極輸出共集電極輸出同相端輸入，輸出電壓和輸入電壓同相；反相端輸入，輸出電壓和輸入電壓反相。 u+u- uou-u+ uo+CTRb1

6、CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReicbeu+- 假設某一瞬時，在輸入端加入一個正極性的信號，按信號假設某一瞬時，在輸入端加入一個正極性的信號，按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。如果反饋信號使凈輸入減小，則為負反饋；反的瞬時極性。如果反饋信號使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。之為正反饋。判定反饋極性的方法判定反饋極性的方法“瞬時極性法瞬時極性法”Re引入的反饋為引入的反饋為負反饋！負反饋！+UfVVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+

7、iu-Re1例：用例：用“瞬時極性法瞬時極性法”判定判定Rf的反饋極性的反饋極性所以所以Rf引入的反饋為負反饋！引入的反饋為負反饋！本級反饋本級反饋反饋只存在于某一級放大器中反饋只存在于某一級放大器中 級間反饋級間反饋反饋存在于兩級以上的放大器中反饋存在于兩級以上的放大器中例例4.4.本級反饋與級間反饋本級反饋與級間反饋VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1級間反饋級間反饋本級反饋本級反饋本級反饋本級反饋ic1ic2 5.5.串聯反饋和并聯反饋串聯反饋和并聯反饋輸入端進行電壓比較，反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關系。輸入端進行

8、電壓比較，反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關系。串聯反饋：串聯反饋： 反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的兩個電極反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的兩個電極,反反饋網絡與基本放大器串接，反饋信號以電壓饋網絡與基本放大器串接，反饋信號以電壓 uf的形式出現，的形式出現，并在輸入端進行電壓比較：并在輸入端進行電壓比較：fiduuu在輸入端，反饋信號與輸入信號是電流相加減的關系。在輸入端，反饋信號與輸入信號是電流相加減的關系。并聯反饋：并聯反饋：在輸入端反饋網絡與基本放大器并接，反饋信號以在輸入端反饋網絡與基本放大器并接，反饋信號以電流電流if的形式出現，并在輸入端進行電流比較：的形式出現

9、，并在輸入端進行電流比較：fidiii6.6.取樣方式取樣方式電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋電壓反饋：電壓反饋：在輸出端，反饋網絡與基本放大器并接，在輸出端，反饋網絡與基本放大器并接，反饋信號取自負載上的電壓，反饋信號的大小與輸出反饋信號取自負載上的電壓，反饋信號的大小與輸出電壓電壓uo成比成比 例。例。電流反饋：電流反饋：在輸出端，反饋網絡與基本放大器串接，反饋信號在輸出端，反饋網絡與基本放大器串接，反饋信號取自負載中的輸出電流，反饋信號的大小與輸出電流成比取自負載中的輸出電流，反饋信號的大小與輸出電流成比 例。例。 假設輸出端交流短路（假設輸出端交流短路（RL=0），即），即uo=0

10、，若反饋信號消失，若反饋信號消失了，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。了，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。取樣方式判斷方法取樣方式判斷方法輸出短路法：輸出短路法： 負反饋放大器的四種類型負反饋放大器的四種類型負反饋類型有四種組態(tài)負反饋類型有四種組態(tài): : 電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋 電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋 電流串聯負反饋電流串聯負反饋 電流并聯負反饋電流并聯負反饋一一. . 電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋根據瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為根據瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋從輸入端看，有：從輸入端看，有：ud = ui -u

11、f故為故為串聯反饋串聯反饋。用用“瞬時極性法瞬時極性法”判斷反饋極性：判斷反饋極性： 假設某一瞬時，在放大電路的輸入端假設某一瞬時，在放大電路的輸入端加入一個正極性的輸入信號，按信號傳加入一個正極性的輸入信號，按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。如果反至判斷出反饋信號的瞬時極性。如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。負反饋；反之為正反饋。反饋電壓：反饋電壓：fRRRuu11of因為反饋量與輸出電壓成比例，所以稱因為反饋量與輸出電壓成比例，所以稱電壓反饋電壓反饋。VVV-

12、fARi+duu-f-R+u1+uRo二二. .電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋根據瞬時極性判斷是根據瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路負反饋，所以該電路為為電壓并聯負反饋。電壓并聯負反饋。id = ii -if從輸入端看有：從輸入端看有：因為反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。因為反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。 反饋電流：反饋電流：ffRuRuuioof故為并聯反饋。故為并聯反饋。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+A+LRRfifid1i1Ruoiu反饋元件反饋元件Rf三三. .電流并聯負反饋電流并聯負反饋根據瞬時極性是負反饋根據瞬時極性是負反饋。因為因為在輸入端有在輸入端有

13、:id = ii -if 反饋電流：反饋電流：因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為并聯反饋。故為并聯反饋。uu-1AiiR+i+oidifiofRRLR+-RRRiio ff所以該電路為所以該電路為電流并聯負反饋電流并聯負反饋分立電路組成的電流并聯負反饋分立電路組成的電流并聯負反饋引入電流負反饋的目的引入電流負反饋的目的穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過程：穩(wěn)定過程：負載變化時，負載變化時，輸出電流穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電阻輸出電阻RL io(ic2) if id （ib） io(ic2) +-Rc1c2RRfRe2RsLR1T2Tic2ifs

14、ius-u+O+-uiCC+Vibuu-1AiiR+i+oidifiofRRLR+-注意：穩(wěn)定注意：穩(wěn)定ic2，不能穩(wěn)定不能穩(wěn)定iL四四. .電流串聯負反饋電流串聯負反饋 反饋電壓：反饋電壓：uf=ioRf根據瞬時極性判斷是根據瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路負反饋，所以該電路為為電流串聯負反饋電流串聯負反饋ud = ui -uf又因為又因為在輸入端有在輸入端有因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為串聯反饋。故為串聯反饋。u-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+

15、u-fbeu+-io uf ud io 引入電流負反饋的目的引入電流負反饋的目的穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過程：穩(wěn)定過程：負載變化時，負載變化時，輸出電流穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電阻輸出電阻RL u-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-五五. .反饋類型及判別方法總結反饋類型及判別方法總結1.1.直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋注意電容的注意電容的“隔直通交隔直通交”作用作用 例題例題1:試判斷下圖電路中有哪些反饋支路，各是直流反饋試判斷下圖電路中有哪些反饋支路，各是直流反饋還是交流反饋？還是交流

16、反饋？+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C42. 比較方式比較方式串聯反饋和并聯反饋串聯反饋和并聯反饋*當反饋網絡直接與輸入端相并時，為并聯反饋；否則當反饋網絡直接與輸入端相并時，為并聯反饋；否則為串聯反饋。為串聯反饋。串聯反饋：串聯反饋：輸入量輸入量 、反饋量、反饋量 、凈輸入量、凈輸入量 三者均為電壓。三者均為電壓。(基本放大器和反饋網絡串聯）基本放大器和反饋網絡串聯）并聯反饋：并聯反饋：輸入量、反饋量、凈輸入量三者均為電流。輸入量、反饋量、凈輸入量三者均為電流。(基本放大器和反饋網絡并聯）基本放大器和反饋網絡并聯）判別方法：觀察法判別方法：觀察法 對于三極管

17、電路：對于三極管電路：T輸入量反饋量輸入量反饋量T 若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發(fā)射若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯反饋。極，則為并聯反饋。 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)射極則為串聯反饋。則為串聯反饋。T輸入量反饋量T輸入量反饋量 對于運放電路：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反饋若反饋信號與輸入信號同時加在同相端或反相端為并聯反饋 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反饋。則為串聯反饋。反饋量+

18、u+uA輸入量反饋量u+輸入量u+A輸入量+A+u反饋量u+uA+u輸入量反饋量例題例題2:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯反饋還是試判斷下列電路中引入的反饋是串聯反饋還是并聯反饋。并聯反饋。+V-+_+ccuOui1RR23R4RVV+A+uOSu1RR2CC+V3RiuVVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu3. 取樣方式取樣方式 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋電壓反饋：電壓反饋：反饋信號的大小與輸出電壓成比反饋信號的大小與輸出電壓成比 例。例。電流反饋：電流反饋：反饋信號的大小與輸出電流成比反饋信號的大小與輸出電流成比 例。例。判別方法：輸出短路法

19、判別方法：輸出短路法 假設輸出端交流短路（假設輸出端交流短路（RL=0），即），即uo=0，若反，若反饋信號消失了，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存饋信號消失了，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。在，則為電流反饋。觀察法：觀察法：如果反饋元件的一端接在如果反饋元件的一端接在uo端，一般為端，一般為電壓反饋。否則為電流反饋。電壓反饋。否則為電流反饋。 例題例題3:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。還是電流反饋。+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su

20、+-RSf-u+VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56R4. 4. 正反饋與負反饋正反饋與負反饋判定方法判定方法“瞬時極性法瞬時極性法”負反饋負反饋輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量減小，輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量減小，放大倍數減小。放大倍數減小。正反饋正反饋輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量增加，輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數增加。放大倍數增加。注意：注意：1、若為串聯反饋，則進行電壓比較；若為并聯反饋，則進行、若為串聯反饋，則進行電壓比較；若為并聯反饋，則進行電流比較。電流比較。2、若放大器是由各種組態(tài)的分立電

21、路構成，則要注意各種組、若放大器是由各種組態(tài)的分立電路構成，則要注意各種組態(tài)放大器的相位關系（共射：輸入與輸出反相，共基：輸入態(tài)放大器的相位關系（共射：輸入與輸出反相，共基：輸入與輸出同相，共集：輸入與輸出同相）；與輸出同相，共集：輸入與輸出同相）； 若放大器是由集成運放構成，則要注意運放的相位關系若放大器是由集成運放構成，則要注意運放的相位關系（反相輸入端與輸出反相，同相輸入端與輸出同相）（反相輸入端與輸出反相，同相輸入端與輸出同相） 例題例題4:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2uu+RofA

22、+i1R(+)(-)(+)(+)(-)+-+uf+-ud(+)(+)(+)VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6VV+A+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu(+)(-)(-)(+)(-)(-)(+)(-)(+)(+)基本放大電路基本放大電路AdX oX 反饋網絡反饋網絡FfX 放大放大：doXXA 迭加：迭加：fidXXX 1.方框圖：方框圖：A稱為開環(huán)稱為開環(huán)放大倍數放大倍數iX + 反饋反饋：ofXXF AF稱為閉環(huán)放大倍數稱為閉環(huán)放大倍數AF=Xo / Xi輸出信號輸出信號輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號凈輸入信號凈輸入信號F稱為反饋系數稱為反饋系數設設Xf

23、與與Xi同相同相負反饋放大電路的方框圖負反饋放大電路的方框圖負反饋放大器負反饋放大器2. 負反饋放大器的一般關系負反饋放大器的一般關系閉環(huán)放大倍數：閉環(huán)放大倍數：放大放大：doXXA 反饋反饋：ofXXF迭加：迭加：fidXXX )()(FXAXXXXXXXAOOOfdOiOfFAAFA1113. 關于反饋深度的討論關于反饋深度的討論負反饋負反饋稱為反饋深度稱為反饋深度FA 1FAAA 1F時，時， 11 )1( FA， FAA 時，時， 11 )2( FA深度負反饋深度負反饋正反饋正反饋時，時， 11 )3( FA， FAA 自激振蕩自激振蕩時，時， 01 )4( FA， F A2.8.3

24、負反饋對放大器的影響負反饋對放大器的影響 提高增益的穩(wěn)定性提高增益的穩(wěn)定性 減少非線性失真減少非線性失真 擴展頻帶擴展頻帶 改變輸入電阻和輸出電阻改變輸入電阻和輸出電阻 在放大器中引在放大器中引入負反饋入負反饋 降低了放大倍數降低了放大倍數電壓負反饋的特性電壓負反饋的特性穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓一一. 提高放大倍數的穩(wěn)定性提高放大倍數的穩(wěn)定性定性：定性：電流負反饋的特性電流負反饋的特性穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流 對于深度負反饋：對于深度負反饋： FAAA1F有有 FFAA1 11 . FA閉環(huán)時閉環(huán)時2F)1(1AFdAdA 只考慮幅值有只考慮幅值有AFAA 1FAdAAFAdA 11FF即閉環(huán)

25、增益相對變化量是開環(huán)的即閉環(huán)增益相對變化量是開環(huán)的1/(1+AF) ，穩(wěn)定性提高了穩(wěn)定性提高了1+AF倍。倍。定量：定量：.F.1FAAA 深度負反饋：深度負反饋： 11 . FA二二. 改善放大器的非線性失真改善放大器的非線性失真Auiufuo加反饋前加反饋前加負反饋后加負反饋后uoudF+由半導體器件的非線性引起的失真，改善的程度與反饋深由半導體器件的非線性引起的失真，改善的程度與反饋深度有關。度有關。只有反饋環(huán)之內的失真可以得到改善。只有反饋環(huán)之內的失真可以得到改善。因加入負反饋，放大電路的輸出幅度下降，不好對比，因因加入負反饋，放大電路的輸出幅度下降，不好對比，因此必須要加大輸入信號，

26、使引入反饋前后的輸出信號同樣大此必須要加大輸入信號，使引入反饋前后的輸出信號同樣大的情況下，才可真正體現出負反饋的改善效果。的情況下，才可真正體現出負反饋的改善效果?？梢种品糯笃鲀炔康母蓴_、噪聲和溫漂?？梢种品糯笃鲀炔康母蓴_、噪聲和溫漂。三三. . 擴展放大器的通頻帶擴展放大器的通頻帶 無反饋時放大器的通頻帶：無反饋時放大器的通頻帶： fbw= f HfL f H0 AF（Hz） fL fH fLf fHffbw有反饋時放大器的通頻帶：有反饋時放大器的通頻帶： fbwf= f HffLf f Hffbwf Am AmfAFAA 1F加反饋前加反饋前加負反饋后加負反饋后可以證明：可以證明：fbw

27、f = (1+AF) fbw放大器的一個重要特性：放大器的一個重要特性：增益與通頻帶之積為常數。增益與通頻帶之積為常數。 即：即： Amf fbwf= Am fbw四四. . 負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響 無無反饋時：反饋時： 有有反饋時：反饋時：idiii=iuiuR )(1iAFR iiif=iuRifd=iuu iod=iFuu idd=iAFuu id)1(=iAFu +RiuooR-Riu+-+duii+o-uLRAi+Ro+oLiuiA+ouRu-dRiu+-RRfu-f+R1ifi(1) (1) 串聯負反饋使輸入電阻增加串聯負反饋使輸入電阻增加 無無反饋時：反饋時： 有有反饋時：反饋時：diiii=iuiuR iiif=iuRfdi=iiu Fuiuodi= AFiiuddi= )1(=diAFiu AFR 1=i+ARu-Li+uoRiR-Rd+-+diuoifouiRffii+uoLiRu-uiuAo+Rid-R+-oi+Rdii(2)