模擬電子電路原理與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：6 放大電路中負(fù)反饋

1、放大電路的反饋反饋的基本概念及判斷方法負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響深度負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)分析負(fù)反饋方框圖構(gòu) 成負(fù)反饋四種組態(tài)輸入/出電阻非線性失真增 益頻 帶 寬 度判斷舉例分類及判斷方法一般表達(dá)式分析步驟引入原則1. 反饋定義反饋的基本概念 所謂反饋，就是在電子系統(tǒng)中把輸出回路的電量（電壓或電流）饋送到輸入回路的過程。 在電子電路中，將輸出量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部通過一定的電路形式作用到輸入回路，用來影響其輸入量(輸入電壓或輸入電流)的措施稱為反饋。 取樣的輸出量：電壓 or 電流 電壓反饋、電流反饋 影響的輸入量：電壓 or 電流 串連反饋、并聯(lián)反饋 存在一個(gè)反向傳輸信號(hào)

2、的電路 有無反饋的判斷 影響效果：增大 or 減小 正反饋、負(fù)反饋Exit2. 反饋舉例反饋通路信號(hào)反向傳輸?shù)那篱_環(huán) 無反饋通路閉環(huán) 有反饋通路反饋通路（反饋網(wǎng)絡(luò)）信號(hào)的正向傳輸 有無反饋判斷：若有反饋通路（閉環(huán)） 則引入了反饋?反饋的基本概念Exit3. 直流反饋和交流反饋1Re2 只有直流反饋Re1 既有直流反饋 又有交流反饋 直流通路中存在的反饋 直流反饋（穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)） 交流通路中存在的反饋 交流反饋（改善交流性能）反饋的基本概念圖1圖2Exit負(fù)反饋放大電路的方框圖1. 構(gòu)成信號(hào)源輸出信號(hào)反饋放大電路的輸入信號(hào)反饋信號(hào)基本放大電路的輸入信號(hào)（凈輸入信號(hào)）比較環(huán)節(jié)引反饋前引反饋后閉

3、環(huán)有反饋Xid Xi 正反饋Xid Xi 負(fù)反饋Exit信號(hào)的單向化傳輸負(fù)反饋放大電路的方框圖信號(hào)的正向傳輸信號(hào)的反向傳輸信號(hào)在反饋網(wǎng)絡(luò)中的正向傳輸信號(hào)在基本放大電路中的反向傳輸Exit2. 增益的一般表達(dá)式1.表達(dá)式推導(dǎo)開環(huán)增益反饋系數(shù)已知：且比較環(huán)節(jié)閉環(huán)增益求：負(fù)反饋放大電路的方框圖Exit1.表達(dá)式推導(dǎo)推導(dǎo)過程：即閉環(huán)增益的一般表達(dá)式稱為反饋深度決定 的大小關(guān)系（書上為 ）增益的一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的方框圖Exit2.反饋深度的討論 正反饋與負(fù)反饋稱為反饋深度增益 負(fù)反饋稱為深度負(fù)反饋增益 正反饋?zhàn)约ふ袷幵鲆娴囊话惚磉_(dá)式負(fù)反饋放大電路的方框圖Exit反饋對(duì)凈輸入信號(hào)的影響（換一個(gè)角度

4、） 影響效果：增大 or 減小 正反饋、負(fù)反饋 若 同相，則引反饋前引反饋后凈輸入信號(hào) Xo 增益 負(fù)反饋2.反饋深度的討論 正反饋與負(fù)反饋增益的一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的方框圖Exit增益的一般表達(dá)式 若 反相，則凈輸入信號(hào) Xo 增益 正反饋正負(fù)反饋的判斷方法尋找 的相位關(guān)系2.反饋深度的討論 正反饋與負(fù)反饋負(fù)反饋放大電路的方框圖引反饋前引反饋后Exit3.正反饋與負(fù)反饋的作用效果某種原因（溫漂）負(fù)反饋正反饋穩(wěn)定不穩(wěn)定增益的一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的方框圖Exit1. 分類及判斷方法負(fù)反饋的四種組態(tài)電流：將負(fù)載短路，反饋量仍然存在。電壓：將負(fù)載短路，反饋量為零。電壓反饋電流反饋判斷方法Ex

5、it凈輸入電壓凈輸入電流并聯(lián)：反饋量輸入量接于同一輸入端。接于不同的輸入端。串聯(lián)：反饋量輸入量判斷方法串聯(lián)并聯(lián)負(fù)反饋的四種組態(tài)1. 分類及判斷方法Exit 電壓串聯(lián) 電壓并聯(lián) 電流串聯(lián) 電流并聯(lián)1. 分類及判斷方法負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit2. 四種組態(tài)判斷舉例判斷方法匯總 有無反饋有反饋通路（閉環(huán)） 則引入了反饋 反饋極性（正、負(fù)反饋）瞬時(shí)極性法，沿環(huán)路走一圈。 串聯(lián)判斷Xf與Xi的相位關(guān)系：同相為負(fù)；反相為正. 并聯(lián)判斷: Xf 流進(jìn)節(jié)點(diǎn)為正; Xf 流出節(jié)點(diǎn)為負(fù).負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit2. 四種組態(tài)判斷舉例 電壓反饋、電流反饋 看輸出端 串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋 看輸入端負(fù)反饋的四種組態(tài)并聯(lián)：

6、反饋量輸入量接于同一輸入端。接于不同的輸入端。串聯(lián)：反饋量輸入量電流：將負(fù)載短路，反饋量仍然存在。電壓：將負(fù)載短路，反饋量為零。判斷方法匯總 Exitiifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋負(fù)反饋的四種組態(tài)2. 四種組態(tài)判斷舉例ExitRLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：采樣電阻很大負(fù)反饋的四種組態(tài)2. 四種組態(tài)判斷舉例Exit電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf采樣電阻很小負(fù)反饋的四種組態(tài)2. 四種組態(tài)判斷舉例Exit電壓 串聯(lián) 負(fù)反饋例負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit電壓 并聯(lián) 負(fù)反饋負(fù)反饋的四種組態(tài)例Exit電流 串聯(lián) 負(fù)反饋負(fù)反饋的四種組態(tài)例

7、Exit電流 并聯(lián) 負(fù)反饋負(fù)反饋的四種組態(tài)例Exit 判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。 解：根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。(+)(+)(-)(-)凈輸入量增大正反饋反饋通路 交、直流均有信號(hào)的正向傳輸不同點(diǎn)串連負(fù)反饋的四種組態(tài)例Exit交流反饋交、直流反饋 判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。負(fù)反饋的四種組態(tài)例 解：根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。Exit(+)(+)(-)(-)凈輸入量負(fù)反饋反饋通路ifidii 判斷下圖中有哪些反饋

8、回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。負(fù)反饋的四種組態(tài)例 解：根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。Exit級(jí)間反饋通路(+)(+)(+)(+)(-)凈輸入量級(jí)間負(fù)反饋反饋通路本級(jí)反饋通路 判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。負(fù)反饋的四種組態(tài)例 解：根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。ExitExit(+)(-)(-)(+)(+)(+)(+)(+)局部反饋 電壓串聯(lián)負(fù)反饋級(jí)間反饋 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組

9、態(tài)）。負(fù)反饋的四種組態(tài)例局部反饋 電壓并聯(lián)正反饋 解：根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。負(fù)反饋的四種組態(tài)例差分電路電壓負(fù)反饋Exit例差分電路電壓負(fù)反饋負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋RLvOvFvd(vbe) vO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(shí)，輸出電壓穩(wěn)定輸出電阻例負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit 增加隔直電容C后，Rf只對(duì)交流起反饋?zhàn)饔?。注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋例負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit增加旁路電容C后，

10、Rf只對(duì)直流起反饋?zhàn)饔谩?C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋例負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit比較方式串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極。有： 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。 對(duì)于運(yùn)算放大器來說，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)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(duì)于三極管來說，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在三極管的基極或發(fā)射極，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。并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入

11、回路的同一個(gè)電極。有： vd = vi -vFid = iI -iF對(duì)運(yùn)算放大器對(duì)三極管 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。負(fù)反饋的四種組態(tài)Exit負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善 在放大器中引入負(fù)反饋 降低了放大倍數(shù)但使放大器的性能得以改善： 提高增益的穩(wěn)定性 減少非線性失真 抑制環(huán)內(nèi)噪聲 對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響 擴(kuò)展頻帶均可用自動(dòng)調(diào)整作用來解釋Exit一、提高增益的穩(wěn)定性定性理解：在深度負(fù)反饋條件下，即表達(dá)式中約去A 即抵消了增益受各種因素的影響閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性反饋網(wǎng)絡(luò)一般由穩(wěn)定的線性元件組成負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit一、提高增益的穩(wěn)定性定量推導(dǎo)：則閉環(huán)時(shí)只考慮幅值有

12、 即閉環(huán)增益相對(duì)變化量是開環(huán)的1/(1+AF)例：某種原因 A變化了5，引入反饋深度為1+AF=10的負(fù)反饋，則閉環(huán)增益AF的變化只有0.5負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)信號(hào) 及 、 在四種反饋?zhàn)钁B(tài)中的具體形式負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit二、減少非線性失真Auiufuiuoud加反饋前加反饋后AF+失真改善uouo（理解）負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit三、 擴(kuò)展頻帶開環(huán)幅頻響應(yīng)上限頻率擴(kuò)展1+AF倍下限頻率降低1+AF倍閉環(huán)幅頻響應(yīng)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit三、 擴(kuò)展頻帶已知引入負(fù)反饋（F與f 無關(guān)）增益帶寬積常數(shù)證明：負(fù)反饋對(duì)放大電路性能

13、的改善Exit四、對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋 并聯(lián)負(fù)反饋 電壓負(fù)反饋 電流負(fù)反饋 增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit1.串聯(lián)負(fù)反饋 輸入電阻無反饋時(shí)：有反饋時(shí)：負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit2.并聯(lián)負(fù)反饋 輸入電阻無反饋時(shí)：有反饋時(shí)：負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit 電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓（當(dāng)負(fù)載變化時(shí)）恒壓源輸出電阻小。3. 電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小 電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流（當(dāng)負(fù)載變化時(shí)）恒流源輸出電阻大。4. 電流負(fù)反饋使輸出電阻提高負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善Exit(1) 找出信號(hào)放大通路和反饋通

14、路(2) 用瞬時(shí)極性法判斷正、負(fù)反饋(3) 判斷交、直流反饋(4) 判斷反饋組態(tài)(5) 標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量(6) 估算深度負(fù)反饋條件下電路的負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善分析負(fù)反饋放大電路的一般步驟Exit 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 引電壓負(fù)反饋 要穩(wěn)定輸出電流 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)反饋負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則Exit方法一：當(dāng)電路比較簡單時(shí)，可直接用微變等效電路分析。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：

15、深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析Exit放大倍數(shù)穩(wěn)定性的比較：=60時(shí), Ao =-93=50時(shí), Ao =-77=60時(shí), AF =-19.4=50時(shí), AF =-18.6無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析Exit性能比較：結(jié)論: (1) 輸入電阻提高了。 (2) 放大倍數(shù)減小了，但穩(wěn)定了，即受晶體管的影響減小。無RF有RF 放大倍數(shù) -93 -19.4輸入電阻 1.52k 5.9k 輸出電阻 5 k 5 k RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析Exit方法二：從負(fù)反饋電路的閉環(huán)放大倍數(shù)的公式出發(fā)。先計(jì)算Ao和F。計(jì)算AF。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析ExitF- 0.1 / (5/5) =-0.04RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100