模擬電子技術第4章負反饋放大電路

1、1Chapter 4 2主要內(nèi)容主要內(nèi)容 反饋的基本概念與分類反饋的基本概念與分類 負反饋對放大電路的影響負反饋對放大電路的影響 深度負反饋放大電路的增益計算深度負反饋放大電路的增益計算 負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析34.1 反饋的基本概念與分類反饋的基本概念與分類 反饋的基本概念反饋的基本概念 反饋的分類與判斷反饋的分類與判斷4 將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部通過全部通過反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡回送到輸入端，并參與對放大的回送到輸入端，并參與對放大的控制過程，稱為反饋?？刂七^程，稱為反饋。iX基本放大電路基本放大電路A

2、反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡FfXdXoX+放大電路引入反饋后，組成反饋放大電路。放大電路引入反饋后，組成反饋放大電路。5iX基本放大電路基本放大電路A反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡FfXdXoX+輸出信號輸出信號odXAX反饋環(huán)反饋環(huán)：信號流向：信號流向反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofXXF 輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號比較比較環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)凈輸入信號。經(jīng)反饋量凈輸入信號。經(jīng)反饋量影響基本放大電路輸入影響基本放大電路輸入fidXXX ofiXAX其中：其中：反饋放大電路的閉環(huán)增益：反饋放大電路的閉環(huán)增益：6正反饋與負反饋正反饋與負反饋直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋

3、與并聯(lián)反饋7a）引入反饋后，使凈輸入信號引入反饋后，使凈輸入信號加強加強的反饋為正反饋。即的反饋為正反饋。即iX基本放大基本放大A反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡FfXdXoX+difiXXXXdifiXXXX正反饋會使放大電路工作不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生正反饋會使放大電路工作不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生自激振蕩自激振蕩，即在無信號輸入時，也會產(chǎn)生無關的信號輸出。即在無信號輸入時，也會產(chǎn)生無關的信號輸出。b）引入反饋后，使凈輸入信號引入反饋后，使凈輸入信號削弱削弱的反饋為負反饋。即的反饋為負反饋。即負反饋可在多方面改善放大電路的性能，但會使電路負反饋可在多方面改善放大電路的性能，但會使電路的的增益下降增益下降。8正反饋：輸入量不

4、變時，引入反饋后輸出量變大了。正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。從從輸出端輸出端看看從從輸入端輸入端看看正反饋：引入反饋后，使正反饋：引入反饋后，使凈輸入量凈輸入量變變大了。大了。負反饋：引入反饋后，使負反饋：引入反饋后，使凈輸入量凈輸入量變變小了。小了。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。91、首先，假設輸入信號為某一極性，一般為、首先，假設輸入信號為某一極性，一般為“”；2、然后，按照信號傳輸?shù)姆较蛑鸺壪蚝笸茢啵⑷缓?，按照信號傳輸?shù)姆较蛑鸺壪蚝笸茢啵_定

5、確定輸出信號的極性輸出信號的極性；3、再由輸出端通過反饋網(wǎng)絡返回輸入回路，確、再由輸出端通過反饋網(wǎng)絡返回輸入回路，確定定反饋信號的極性反饋信號的極性；4、最后，依照反饋的正負極性和反饋定義做出、最后，依照反饋的正負極性和反饋定義做出判斷。判斷。1011 影響電路直流性能，主要用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點。影響電路直流性能，主要用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點。 影響電路動態(tài)性能，主要用于改善放大電路的動態(tài)性能，影響電路動態(tài)性能，主要用于改善放大電路的動態(tài)性能，如提高如提高A的穩(wěn)定性、增加的穩(wěn)定性、增加ri，降低，降低ro，增大，增大BW，改善輸出波形、，改善輸出波形、抑制干擾等。抑制干擾等。：電容觀察法電容觀察法。反

6、饋通路如果存在。反饋通路如果存在隔直電容隔直電容，就是，就是交流反饋；反饋通路存在交流反饋；反饋通路存在旁路電容旁路電容，則是直流反饋；如果不，則是直流反饋；如果不存在電容，就是交、直流反饋。存在電容，就是交、直流反饋。在直接耦合放大電路中，既可傳輸交流信號，也可在直接耦合放大電路中，既可傳輸交流信號，也可傳輸直流信號，此時引入的反饋為交、直流反饋。傳輸直流信號，此時引入的反饋為交、直流反饋。12在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電壓時，稱在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電壓時，稱為電壓反饋。為電壓反饋。在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電流時，稱在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電流時，稱

7、為電流反饋。為電流反饋。13電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋 電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸出電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸出端的取樣對象決定：端的取樣對象決定：電壓反饋：反饋信號電壓反饋：反饋信號xf和和輸出電壓輸出電壓成比例，即成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號電流反饋：反饋信號xf與與輸出電流輸出電流成比例，即成比例，即xf=Fio 并聯(lián)結構并聯(lián)結構串聯(lián)結構串聯(lián)結構14電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋電壓負反饋電壓負反饋RL vo xf xid vo 電壓負反饋電壓負反饋穩(wěn)定輸出電穩(wěn)定輸出電壓壓xf=Fvo ， xid= xixf15電壓反饋與電流反饋電

8、壓反饋與電流反饋電流負反饋電流負反饋RL io xf xid io 電流負反饋電流負反饋穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流xf=Fio ， xid= xixf16電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋判斷方法判斷方法：負載短路法：負載短路法 將將負載負載短路，反饋量仍然存在短路，反饋量仍然存在電流反饋。電流反饋。 將將負載負載短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零電壓反饋。電壓反饋。電壓反饋電壓反饋電流反饋電流反饋反饋通路反饋通路反饋通路反饋通路17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通路反饋通路18在輸入端，輸入信號與反饋信號以在輸入端，

9、輸入信號與反饋信號以電壓電壓形式相比較形式相比較為為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。在輸入端，輸入信號與反饋信號以在輸入端，輸入信號與反饋信號以電流電流形式相比形式相比較為較為并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。19串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的連接方式判定由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)：串聯(lián)：輸入以電壓形式求和輸入以電壓形式求和: :- -vi i+vidid+vf f= =0 即即 vidid= =vi i- - vf f并聯(lián)：并聯(lián)：輸入以電流形式求和輸入以電流形式求和： ii i- -iidid- -if f= =0 即即 iidid= =ii i- -if f并

10、聯(lián)并聯(lián)20串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷方法串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷方法 反饋信號與輸入信號加在放大電路反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同輸入回路的同一個電極一個電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的路的兩個電極兩個電極，則為串聯(lián)反饋。，則為串聯(lián)反饋。 此時反饋信號與輸入信此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關系。號是電流相加減的關系。 此時反饋信號與輸入信號此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關系。是電壓相加減的關系。 對于運算放大器來說，反饋信號與輸入信號對于運算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時加同時加在同相輸入端或反相輸入端在同相輸入

11、端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；，則為并聯(lián)反饋；一個加在同一個加在同相輸入端一個加在反相輸入端相輸入端一個加在反相輸入端，則為串聯(lián)反饋。，則為串聯(lián)反饋。 對于三極管來說，反饋信號與輸入信號對于三極管來說，反饋信號與輸入信號同時加同時加在輸入三極管的基極或發(fā)射極在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；，則為并聯(lián)反饋；一個一個加在基極一個加在發(fā)射極加在基極一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。則為串聯(lián)反饋。21判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋級間反饋通路級間反饋通路xf (if)22iX基本放大基

12、本放大A反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡FfXdXoX+fidXXX doXAX ofXFX 由方框圖可得：由方框圖可得：dXFA iofXXA fdiXXX dddXFAXXA FAAA 1f（1）閉環(huán)增益的一般表達式）閉環(huán)增益的一般表達式23（2）閉環(huán)增益一般表達式的分析）閉環(huán)增益一般表達式的分析a）反饋深度）反饋深度FA 1開環(huán)增益開環(huán)增益AfA與閉環(huán)增益與閉環(huán)增益之比，反映了反饋對之比，反映了反饋對放大電路的影響。放大電路的影響。若若11 FAAA f，則，則，即引入反饋后增益，即引入反饋后增益下降，這種反饋為下降，這種反饋為負反饋負反饋。11 FAAA f若若，則，則，即引入反饋后增益，即引入反饋后

13、增益增加，這種反饋為增加，這種反饋為正反饋正反饋。01 FA若若，則，則 fA，說明放大電路沒有，說明放大電路沒有輸入信號時也有輸出，此時電路處于輸入信號時也有輸出，此時電路處于自激振蕩狀態(tài)自激振蕩狀態(tài)。FAAA 1f24FAb）環(huán)路增益）環(huán)路增益c）深度負反饋時增益的近似表達式）深度負反饋時增益的近似表達式凈輸入量經(jīng)基本放大電路凈輸入量經(jīng)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡循環(huán)一周所具和反饋網(wǎng)絡循環(huán)一周所具有的增益稱有的增益稱環(huán)路增益環(huán)路增益。FA也是描述反饋放大電路性能的重要指標。也是描述反饋放大電路性能的重要指標。1FA當當時，相應的負反饋稱時，相應的負反饋稱深度負反饋負反饋，則，則FFAAA11f

14、25 在在輸出回路輸出回路中，按中，按Xf的來源不同，有電壓反饋和的來源不同，有電壓反饋和電流反饋；在電流反饋；在輸入回路輸入回路中，按中，按Xf的接入方式不同，的接入方式不同，又分串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。它們的不同組合，使又分串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。它們的不同組合，使負反饋放大電路有以下四種組態(tài)：負反饋放大電路有以下四種組態(tài)：電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋261、電壓串聯(lián)負反饋、電壓串聯(lián)負反饋3）用瞬時極性法判斷正負反饋。）用瞬時極性法判斷正負反饋。ifidUUUU 負負反饋反饋1）由輸出端判斷電壓或電流）由輸出端判斷

15、電壓或電流反饋。反饋。當當0o U時，時，0f U故為故為電壓電壓反饋反饋2）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。fidUUU 電壓比較，故為電壓比較，故為串聯(lián)串聯(lián)反饋反饋又：該電路為直接耦合，即為交直流反饋。又：該電路為直接耦合，即為交直流反饋。272、電流串聯(lián)負反饋、電流串聯(lián)負反饋3）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋1）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。 fUfU 電流反饋電流反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋。 交直流反饋交直流反饋283、電壓并聯(lián)負反饋、電壓并聯(lián)負反饋

16、3）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋1）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。電壓反饋電壓反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋交直流反饋fiiiii 電流比較電流比較電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓。電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓。uo if ii uo 294、電流并聯(lián)負反饋、電流并聯(lián)負反饋3）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋1）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。電流反饋電流反饋2）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋4）判斷直流或交流反饋。）判斷直流或交流反饋。交直

17、流反饋交直流反饋電流反饋能穩(wěn)定輸出電流。電流反饋能穩(wěn)定輸出電流。io if ii io uR3 30負反饋放大電路中各種信號量的含義負反饋放大電路中各種信號量的含義31電壓負反饋：電壓負反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（輸入端電壓求和（KVLKVL）電流負反饋：電流負反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（輸入端電流求和（KCLKCL）負反饋類型小結：負反饋類型小結：32串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋信號源對反饋效果的影響信號源對反饋效果的影響Uid = Ui -Uf 則則Us最好為最好為恒

18、壓源恒壓源，即，即信號源信號源內(nèi)阻內(nèi)阻RS越小越好越小越好。 要想反饋效果明顯，就要想反饋效果明顯，就要求要求Uf變化能有效引起變化能有效引起Uid的變化。的變化。33信號源對反饋效果的影響信號源對反饋效果的影響并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋Iid = Ii -If 則則Is最好為最好為恒流源恒流源，即，即信號源信號源內(nèi)阻內(nèi)阻RS越大越好越大越好。 要想反饋效果明顯，就要想反饋效果明顯，就要求要求If變化能有效引起變化能有效引起Iid的的變化。變化。344.2 負反饋對放大電路的影響負反饋對放大電路的影響負反饋對負反饋對增益增益的影響的影響負反饋對負反饋對非線性失真非線性失真的影響的影響負反饋對負反饋對

19、通頻帶通頻帶的影響的影響負反饋對負反饋對輸入電阻輸入電阻的影響的影響負反饋對負反饋對輸出電阻輸出電阻的影響的影響負反饋對負反饋對噪聲、干擾和溫漂噪聲、干擾和溫漂的影響的影響引入負反饋后，雖然放大倍數(shù)降低了，但對電路的引入負反饋后，雖然放大倍數(shù)降低了，但對電路的性能有多方面的改善，改善的程度都與反饋深度性能有多方面的改善，改善的程度都與反饋深度FA 1有關。有關。354.2.1 負反饋對增益的影響負反饋對增益的影響環(huán)境溫度、電源電壓的變化、電路元器件參數(shù)和環(huán)境溫度、電源電壓的變化、電路元器件參數(shù)和特性的變化都會使放大電路的增益發(fā)生變化。特性的變化都會使放大電路的增益發(fā)生變化。1、深度負反饋情況、

20、深度負反饋情況11 FAFFAAA11f 放大電路的增益與開環(huán)放大電路的性能無關。放大電路的增益與開環(huán)放大電路的性能無關。反饋網(wǎng)絡一般由性能穩(wěn)定的無源線性元件組成。反饋網(wǎng)絡一般由性能穩(wěn)定的無源線性元件組成。2、一般情況、一般情況負反饋對放大電路增益穩(wěn)定性改善的程度，通常用負反饋對放大電路增益穩(wěn)定性改善的程度，通常用增益的增益的相對變化率相對變化率來衡量。來衡量。ffdAA36在不考慮相位關系情況下在不考慮相位關系情況下AFAA 1fAAFAFAFAd)1()1(d2f AAAFAAd11dff 有反饋時增益的穩(wěn)定性比無反饋時提高到有反饋時增益的穩(wěn)定性比無反饋時提高到(1+AF)倍。倍。AAFd

21、)1(12 另一方面另一方面,在深度負反饋條件下在深度負反饋條件下f1AF 即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡。當反饋網(wǎng)絡由穩(wěn)定即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡。當反饋網(wǎng)絡由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。負反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（負反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Auf 、Arf 、Agf 、Aif）37例例某負反饋放大器，其某負反饋放大器，其A A=10=104 4, ,反饋系反饋系數(shù)數(shù)F F0.010.01。由于外部條件變化使。由于外部條件變化使A A變化了變化了10%10%，求，求A Af f的相對變化量。的相對變化量。AdAAFA

22、dA11ff%1 . 0%)10(01. 010114ffAdA解：解：384.2.2 負反饋對非線性失真的影響負反饋對非線性失真的影響 失真的反饋信號，使凈輸入失真的反饋信號，使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補了產(chǎn)生相反的失真，從而彌補了放大電路本身的非線性失真。放大電路本身的非線性失真。 負反饋可以改善放大電路負反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。產(chǎn)生的非線性失真。 非線性失真使輸出波形中的諧波分量增加，引入負非線性失真使輸出波形中的諧波分量增加，引入負反饋后，在保持輸出信號基波成分不變的情況下（需反饋后，在保持輸出信號基

23、波成分不變的情況下（需增大輸入信號），降低了諧波成分，從而減小了非線增大輸入信號），降低了諧波成分，從而減小了非線性失真。性失真。 在非線性失真不太嚴重時，輸出波形中的非線性失在非線性失真不太嚴重時，輸出波形中的非線性失真系數(shù)近似減小為原來的真系數(shù)近似減小為原來的1/（1+AF）。）。39 閉環(huán)時增益減小，線性度變好。閉環(huán)時增益減小，線性度變好。 只能減少只能減少環(huán)內(nèi)放大電路環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負反饋，也無濟于事。是失真的，即使引入負反饋，也無濟于事。 1開環(huán)特性開環(huán)特性2閉環(huán)特性閉環(huán)特性 404.2.3 負反饋對通頻帶的影

24、響負反饋對通頻帶的影響無反饋時無反饋時Hm1ffjAA 中頻增益中頻增益引入負反饋后引入負反饋后FAAA 1fHmmfHmHmf)1(1111fFAfjAffjAFffjAA 閉環(huán)中頻增益閉環(huán)中頻增益FAAAmmmf1 設設FF 純阻性純阻性HmHf)1(fFAf 41比開環(huán)時增加了比開環(huán)時增加了同理可得同理可得閉環(huán)上限頻率閉環(huán)上限頻率HMHf)1(fFAf 比開環(huán)時減小了比開環(huán)時減小了閉環(huán)下限頻率閉環(huán)下限頻率FAffMLLf1 引入負反饋后，放大電路的通頻帶展寬了引入負反饋后，放大電路的通頻帶展寬了f HLfHfffffBW 4243增益帶寬積增益帶寬積放大電路的增益放大電路的增益- -帶寬

25、積為常數(shù)帶寬積為常數(shù) HHHff11AffAFAFAfA 閉環(huán)增益閉環(huán)增益- -帶寬積帶寬積開環(huán)增益開環(huán)增益- -帶寬積帶寬積44無反饋時無反饋時HLHfffBW 引入負反饋后引入負反饋后HfLfHfffffBW Hfmf)1(fFABW 引入負反饋后通頻帶展寬為（引入負反饋后通頻帶展寬為（1+AmF）倍，但中）倍，但中頻增益下降為無反饋時的頻增益下降為無反饋時的1/ （1+AmF）。故增益帶寬）。故增益帶寬積基本不變。積基本不變。BWABWA mfmf可見，負反饋的反饋可見，負反饋的反饋深度愈深，通頻帶展深度愈深，通頻帶展得就愈寬，中頻增益得就愈寬，中頻增益下降愈多。下降愈多。比較與總結：比

26、較與總結：45 串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋開環(huán)輸入電阻開環(huán)輸入電阻 Ri=vid / ii因為因為 vf=Fxo ; xo=Avid閉環(huán)輸入電阻閉環(huán)輸入電阻 Rif=vi/ii所以所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid閉環(huán)輸入電阻閉環(huán)輸入電阻 Rif=vi/iiiiid)1()1(RAFiAF v引入串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增加了。引入串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增加了。4.2.4 負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響與與串聯(lián)或并聯(lián)串聯(lián)或并聯(lián)反饋方式有關，反饋方式有關，而與電壓或電流反饋無關。而與電壓或電流反饋無關。46 并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋閉環(huán)輸入電阻閉環(huán)輸入電阻AFRR 1iif 引入并

27、聯(lián)負反饋后，引入并聯(lián)負反饋后，輸入電阻減小了。輸入電阻減小了。47 電壓負反饋電壓負反饋4.2.5 負反饋對輸出電阻的影響負反饋對輸出電阻的影響 與 反 饋 網(wǎng)與 反 饋 網(wǎng)絡 和 放 大 電絡 和 放 大 電路路 輸 出 端 的輸 出 端 的取 樣 方 式取 樣 方 式 有有關 ， 而 與 輸關 ， 而 與 輸入 端 的 連 接入 端 的 連 接方式無關。方式無關。48閉環(huán)輸出電阻閉環(huán)輸出電阻TTofiRv 電壓負反饋電壓負反饋而而 Xid= - Xf= - FvT idooTTXARi v忽略反饋網(wǎng)絡對忽略反饋網(wǎng)絡對iT的分流的分流FARiRooTTof1 vTooTTvvFARi 所以所

28、以 引入電壓負反饋后，輸引入電壓負反饋后，輸出電阻減小了。出電阻減小了。49 電流負反饋電流負反饋閉環(huán)輸出電阻閉環(huán)輸出電阻oTTof)1(RFAiRs v 引入電流負反饋后，輸引入電流負反饋后，輸出電阻增大了。出電阻增大了。50串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋 并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋 電壓負反饋電壓負反饋 電流負反饋電流負反饋 增大輸入電阻增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流對輸入電阻和輸出電阻的影響小結對輸入電阻和輸出電阻的影響小結4.2.6 負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響

29、 原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善。原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善。負反饋只對負反饋只對反饋環(huán)內(nèi)反饋環(huán)內(nèi)的噪聲、干擾和溫漂有抑制的噪聲、干擾和溫漂有抑制作用。作用。51例例設設Aud=105，R1=2k，R2=18k1）試估算反饋系數(shù)）試估算反饋系數(shù)F、反饋深、反饋深度（度（1+AudF）；）；2）估算閉環(huán)增益）估算閉環(huán)增益Auf；3）若集成運放的開環(huán)增益）若集成運放的開環(huán)增益Aud的相對變化量為的相對變化量為10%10%，求閉環(huán)增益，求閉環(huán)增益Auf的的相對變化量；相對變化量；解：解：1）反饋系數(shù)為：）反饋系數(shù)為：ofuUUF 211RRR 1 . 01822 反饋深度為：反饋

30、深度為：1+AudFu = 1+105 0.11044）若運放的）若運放的fH =7Hz， fL =0，求閉環(huán)時的通頻帶。，求閉環(huán)時的通頻帶。522）估算閉環(huán)增益）估算閉環(huán)增益Auf101010145uududuf FAAA3）若開環(huán)增益）若開環(huán)增益Aud的相對變化量為的相對變化量為10%10%，則閉，則閉環(huán)增益環(huán)增益Auf的的相對變化量為：相對變化量為：ududuudufufd11dAAFAAA %001. 010%104 說明引入反饋深度為說明引入反饋深度為104的負反饋后，增益穩(wěn)定的負反饋后，增益穩(wěn)定性提高了。性提高了。4）若運放的）若運放的fH =7Hz， fL =0，閉環(huán)時的通頻帶為

31、：，閉環(huán)時的通頻帶為：BWf = fHf =（1+AudFu ）fH= 104 7 =70 kHZAud= 1051+AudFu 104534、反饋信號與輸入信號的求和方式不同，對放大電、反饋信號與輸入信號的求和方式不同，對放大電路的路的輸入電阻輸入電阻產(chǎn)生的影響不同。串聯(lián)負反饋使輸入電產(chǎn)生的影響不同。串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。阻增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。1、負反饋使電路增益下降，但、負反饋使電路增益下降，但提高了增益的穩(wěn)定性提高了增益的穩(wěn)定性。2、負反饋在犧牲增益的前提下，、負反饋在犧牲增益的前提下，展寬了通頻帶展寬了通頻帶，但，但閉環(huán)的增益帶寬積閉環(huán)的增益帶

32、寬積AmfBWf與開環(huán)的增益帶寬積與開環(huán)的增益帶寬積AmBW近似相等。近似相等。3、負反饋能、負反饋能改善環(huán)內(nèi)的非線性失真改善環(huán)內(nèi)的非線性失真，但對信號的失，但對信號的失真無能為力。真無能為力。小小 結：結：545、反饋信號在輸出端采樣方式不同，對放大電路、反饋信號在輸出端采樣方式不同，對放大電路的的輸出電阻輸出電阻產(chǎn)生的影響不同。電壓負反饋使輸出產(chǎn)生的影響不同。電壓負反饋使輸出電阻減??；電流負反饋使輸出電阻增大。電阻減小；電流負反饋使輸出電阻增大。6、電壓負反饋可穩(wěn)定輸出電壓；電流負反饋可穩(wěn)、電壓負反饋可穩(wěn)定輸出電壓；電流負反饋可穩(wěn)定輸出電流。定輸出電流。7、負反饋對放大電路的影響均與反饋深

33、度（、負反饋對放大電路的影響均與反饋深度（1+AF）有關。負反饋越深，改善的效果越顯著，但放大倍有關。負反饋越深，改善的效果越顯著，但放大倍數(shù)下降越多。數(shù)下降越多。55如果需要實現(xiàn)下列要求，在放大電路中應引入哪如果需要實現(xiàn)下列要求，在放大電路中應引入哪種類型的負反饋？種類型的負反饋？1、要求輸出電壓、要求輸出電壓UO基本穩(wěn)定，并能提高輸入基本穩(wěn)定，并能提高輸入電阻；電阻；2、要求穩(wěn)定輸出電流、要求穩(wěn)定輸出電流IO，并能減小輸入電阻。，并能減小輸入電阻。56 11 FA由于由于FAAA 1f則則FFAA1 又因為又因為iofXXA ofof1,XXFXFX代入上式代入上式ifXX 得得（也常寫為

34、（也常寫為 xf f xi i）0fiid XXX凈輸入量近似等于零凈輸入量近似等于零由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“兩虛兩虛”的概念的概念輸入量近似等于反饋量輸入量近似等于反饋量（xid id 0 ）4.3 深度負反饋放大電路的增益計算深度負反饋放大電路的增益計算1. 深度負反饋的特點深度負反饋的特點 對于負反饋放大電路，存在幾種常用的分析方法，如對于負反饋放大電路，存在幾種常用的分析方法，如等效電等效電路分析法路分析法、方框圖法方框圖法、深度負反饋估算法深度負反饋估算法等等。等等。57串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和0iid

35、id riv深度負反饋條件下深度負反饋條件下 xidid= = xi i - - xf f 0 虛短虛短虛斷虛斷虛短虛短虛斷虛斷并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和vidid= = vi i - - vf f 0iidid= = ii i - - if f 0vidid= = iid id ri i 0581.電壓串聯(lián)負反饋的計算電壓串聯(lián)負反饋的計算ofuUUF fouuf1UUFA 211RRR fiUU 串聯(lián)負反饋時：串聯(lián)負反饋時：ooufifu1UUAUUF121RR 592.電流并聯(lián)負反饋的計算電流并聯(lián)負反饋的計算ofiIIF ioiif1IIFA ioufUUA 虛短

36、虛短（虛地）（虛地）o3f3fIRRRI 3f3RRR 并聯(lián)反饋時：并聯(lián)反饋時：fiII 3f3RRR 1iLoRIRI if1LARR 1L3f)1(RRRR 603.電壓并聯(lián)負反饋的計算電壓并聯(lián)負反饋的計算ofgUIF iogrf1IUFAioufUUA 虛短虛短（虛地）（虛地）fofRUI f1R 并聯(lián)反饋時：并聯(lián)反饋時：fiII fR 1ioRIU 1rfRA 1fRR 614.電流串聯(lián)負反饋的計算電流串聯(lián)負反饋的計算ofrIUF iLoioufURIUUA forgf1UIFA1o1ffRIRRRRU 1f1RRRRR 11fRRRRR fiUU 串聯(lián)負反饋時：串聯(lián)負反饋時：LgfR

37、AL11fRRRRRR 62 在在中頻中頻范圍內(nèi)，放大電路的輸入信號與反饋范圍內(nèi)，放大電路的輸入信號與反饋信號一般是同相的，凈輸入信號的幅值小于輸入信號一般是同相的，凈輸入信號的幅值小于輸入信號的幅值，放大電路的輸出信號就減小，正常信號的幅值，放大電路的輸出信號就減小，正常地體現(xiàn)出地體現(xiàn)出負反饋作用負反饋作用。4.4負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析631. 自激振蕩現(xiàn)象自激振蕩現(xiàn)象 在不加任何輸入信在不加任何輸入信號的情況下，放大電號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。的信號輸出。2. 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生

38、的附加相移附加相移達到達到180180 ，使中，使中頻區(qū)的頻區(qū)的負反饋負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋正反饋，當滿足了一，當滿足了一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。FA和和643. 自激振蕩條件自激振蕩條件自激振蕩自激振蕩反饋深度反饋深度時，時， 01 FA即即1 FA為為環(huán)環(huán)路路增增益益）（ FA又又AF( )( )( )( )AFAF 得自激振蕩條件得自激振蕩條件( )( )1AFaF( )( )(21) 180n 幅值條件幅值條件相位條件相位條件（附加相移）（附加相移）FAAA 1f閉環(huán)增益閉環(huán)增益654. 穩(wěn)定工作條件穩(wěn)定工作條件

39、破壞自激振蕩條件破壞自激振蕩條件1 FA180) 12(fan1 FA 180fa 或或0lg20m GFA180) 12(fan0lg20 FA 180mfa 當反饋網(wǎng)絡為純電阻網(wǎng)絡時，當反饋網(wǎng)絡為純電阻網(wǎng)絡時， f = 0 。其中其中 Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求，一般要求Gm 10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45 寫成等式，且幅值用分貝數(shù)表示時寫成等式，且幅值用分貝數(shù)表示時66負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度 當環(huán)境溫度、電路參數(shù)及電源電壓等因素在一定當環(huán)境溫度、電路參數(shù)及電源電壓等因素在一定范圍內(nèi)變化時也能滿足穩(wěn)定條件，不產(chǎn)生自激振蕩，范圍內(nèi)變化時也能滿足穩(wěn)定條件，不產(chǎn)生自激振蕩，使負反饋放大電路能穩(wěn)定可靠地工作，要求放大電使負反饋放大電路能穩(wěn)定可靠地工作，要求放大電路要有一定的穩(wěn)定裕度。路要有一定的穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度：放大電路遠離自激的程度穩(wěn)定裕度：放大電路遠離自激的程度。增益裕度增益裕度（幅度裕度）（幅度裕度）相位裕度相位裕度67（1）增益裕度）增益裕度Gm AF