模電-6負反饋第六章放大電路中反饋

第六章放大電路中的反饋(Feedback)負反饋的基本概念反饋組態(tài)與表達式負反饋對放大電路性能的影響負反饋放大電路的分析計算負反饋放大電路的自激振蕩16.1反饋的基本概念1反饋概念的建立Rb1+VccRcC1C2Rb2CeReRLuiuoBCE靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路TICQ ,IEQUEQ=IEQReUBEQ=UBQ-UEQIBQ

ICQ

,

IEQ從而抑制Q點的變化保持Q點基本穩(wěn)定。UBQ固定負反饋2+VccRcRb1C1C2Rb2CeReRLuiuoBCE靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路電流負反饋反饋---將放大電路的輸出量（輸出電壓或輸出電流）或輸出量的一部分通過一定的方式，反送到放大電路的輸入回路中去。U

=UBEQ

BQ-IEQRe36.1.2

反饋分類及判別反饋的分類一、根據(jù)極性不同，分為正反饋和負反饋正反饋——引入的反饋信號增強了外加輸入信號的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)提高。負反饋——引入的反饋信號削弱了外加輸入信4號的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)降低。+-e

+b判斷方法：瞬時極性法先假定輸入信號為某一個瞬時極性，然后逐級

推出電路其它有關(guān)各點瞬間信號的變化情況，最后判斷反饋到輸入端信號的瞬時極性是增強還是削弱了原來的輸入信號。c+++-+A56RbRe-+Ui+++Vcc+Uo-+

C1VT+

C2負反饋uBE=uB-uE--+

R1uIuOR2R3+uF-+-ui′=|u--u+|=|uI-uF|正反饋7+R2uIuOR4+uF-+R1+R3+-ui′=|u--u+|=|uI-uF|負反饋8二、根據(jù)反饋信號的交、直流性質(zhì)，分為直流反饋和交流反饋RF9直流反饋Re1

Re2Rc1Rc2+VccC1+VT1+C2VT2+CeRs+us-10交流反饋Re1RFRc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uoRe2

-+uI-+uB-E

+uF-三、根據(jù)反饋信號在放大電路輸出端采樣方式的不同，分為電壓反饋和電流反饋電壓反饋——如果反饋信號取自輸出電壓，稱為電壓反饋電流反饋——如果反饋信號取自輸出電流，稱為電流反饋判斷方法——假設(shè)將輸出端短路（即令輸出電壓等于零），如果反饋信號不復(fù)存在為電壓反饋；否則為電流反饋。電流反饋的作用——使輸出電流保持穩(wěn)定，提高了輸出電阻電壓反饋的作用——使輸出電壓保持穩(wěn)定，降低了電路的輸出電阻Re1RFRc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uoRe2

-+uI-+uB-E

+uF-電壓反饋12RFRe1

Re2Rc1Rc2+VccC1+VT1+C2VT2+CeRs+us-電流反饋13四、根據(jù)反饋信號在放大電路輸入回路中求和形式不同，分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋——如果反饋信號在輸入回路中以電壓形式求和（即反饋信號與輸入信號串聯(lián)），稱為串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋——如果反饋信號在輸入回路中以電流形式求和（即反饋信號與輸入信號并聯(lián)），稱為并聯(lián)反饋14Re115uBE=uB-uE串聯(lián)反饋RFRc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uoRe2

-+uI-+uB-E

+uF-16并聯(lián)反饋Re1

Re2Rc1Rc2+VccC1+VT1RF+C2VT2+CeRs+us-i1iBiFiB

i1

iF6.2.1負反饋的四種組態(tài)一、電壓串聯(lián)負反饋+A-R2-+RFUiUf-

R1

U-i

'+U

'

U

Ui

i

f+Uo++

+---

+-

fU++UoUi

'+UiAuu放大網(wǎng)絡(luò)Fuu反饋網(wǎng)絡(luò)17二、電壓并聯(lián)負反饋A+R2-+UiRFUoiI

'

-iIfI--++UoAuiFiuIfUi

R1iIiI

'I'

I

Ii

i

f-+

R118三、電流串聯(lián)負反饋-++U

oUiAiuFui+-

U-i

'+U-

fRLI

o--RFUi+-

iU

'+A+-+UffU

I

Ro

FU

'

U

Ui

i

f++++RLUo19I

O-四、電流并聯(lián)負反饋Uo--++UoUiAiuFuiIfRLoIA+R2RL-+R3UiiI

'

-+fIiIIORFI'

I

Ii

i

f-+

R1-

-IiiI'2021四種負反饋組態(tài)的

A

、F

的比較輸出信號反饋信號放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)A

反饋系數(shù)

FoUUfUUfIooo

IffII電壓串聯(lián)式電壓并聯(lián)式電流串聯(lián)式電流并聯(lián)式uuU

'iUoAiuiI

'A

UoiuA

Ioii

iI

'IoAoUFuuUfoIfFiu

UoUfFui

IIoIiiF

f(S)()電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)轉(zhuǎn)移電阻i轉(zhuǎn)移電導(dǎo)U

'(S)()由單管構(gòu)成的共發(fā)射極放大電路的反饋的判斷原則：1

基極和發(fā)射極同相，基極和集電極反相。2信號由基極輸入時，若反饋電阻接在基極，為并聯(lián)反饋；若反饋電阻接在發(fā)射極，為串聯(lián)反饋。3若反饋取自輸出電壓，為電壓反饋。若反饋取自輸出電流，為電流反饋。22RbRe+Ui-+++Vcc+Uo-+

C1VT+

C2電壓串聯(lián)負反饋23VT1RC1RF+Us+

C2+Vcc+-UoRsRe2RC2VT2C1++---電流并聯(lián)負反饋24VTRFRe+Ui-C1C2+Vcc+-UoC+R++-電壓并聯(lián)負反饋25VTRRe1+UiC2C1++-RFRe2+1RC1

RC2+VccRC3+b--電流串聯(lián)負反饋2+VT3

Uo+VT+26例：F點分別接在H、J、K點時，各形成何種反饋？R1Re1C+Ui-1C3+Vcc+Uo-RF+RC1RC2VT2R2C2R3FHVT1JKR4

Re2Ce27R1Re1UiC+C3+Vcc+Uo-RFVT1RC1RC2VT2R2C2R3R4

Re2FCe+

H-+28-電壓并聯(lián)正反饋+-+R1Re1+-iUC1C3+Vcc+Uo-RF1RC1RC2VT2R2C2R3RFJ4

Re2CeVT+電壓串聯(lián)負反饋2930R1Re1+-UiC1C3+Vcc+Uo-RFVT1RC1RC2VT2R2C2R3FR4

Re2Ce-K+電壓并聯(lián)負反饋由共基極放大電路的反饋的判斷原則：信號由一個三極管的發(fā)射極輸入，輸出信號取自同一個三極管的集電極時，輸入、輸出同相；+---31由共集電極放大電路的反饋的判斷原則：信號由一個三極管的基極輸入，輸出信號取自同一個三極管的發(fā)射電極時，輸入、輸出同相；++32由差分對管構(gòu)成的放大電路的反饋的判斷原則：1信號由一個三極管的基極輸入，輸出信號取自同一個三極管的集電極時，輸入、輸出反相；

若輸出信號取自另一個三極管的集電極時，輸入、輸出同相。2信號由一個三極管的基極輸入，反饋信號接到另一個三極管的基極時，為串聯(lián)反饋。3信號由一個三極管的基極輸入，反饋信號接到同一個三極管的基極時，為并聯(lián)反饋。33-+Vcc-+UoVT1RC1VT2RC2Re3Ui+

+-IRC3RF++Rb-Vcc電壓串聯(lián)負反饋34+Vcc-+UoVT1RC1VT2RC2RbRe3Ui-IRC3+

+RF-+-Vcc電壓并聯(lián)正反饋35由集成運放構(gòu)成的放大電路的反饋的判斷原則：1若輸入信號由同相輸入端輸入，輸出和輸入信號同相。若輸入信號由反相輸入端輸入，輸出和輸入信號反相。2若反饋電阻和輸入信號接在同一輸入端，為并聯(lián)反饋；反之，為串聯(lián)反饋。3若反饋取自輸出電壓，為電壓反饋。若反饋取自輸出電流，為電流反饋。36+

R2uIuO-+R1R4電壓串聯(lián)負反饋+R3+37+-R1UiUoAR2+RFIiI

'RF-+VccRc+電壓并聯(lián)負反饋38-R2RF2A+UoR1+UiIRF1iI

'電壓串聯(lián)正反饋RF1-電壓并聯(lián)負反饋-39+---RFUi+A1UoR1+-A2電壓并聯(lián)負反饋40+UiUoAR1+IRF1iI

'-

-RF+Vcc電壓并聯(lián)負反饋-Vcc-416.2.2

反饋的一般表達式反饋放大電路的方框圖AFiX

+iX

'X-

fXoAf閉環(huán)放大器44開環(huán)放大器A

開環(huán)放大倍數(shù)F

反饋系數(shù)iX

'A

XooXXF

f

X

'

X

Xi

i

f

X

AX

'

A(X

X

)

A(X

FX

)o

i

i

f

i

oAFXi

+iX

'X-fXo(1

AF)Xo

AXifX

FXooX

A(Xi

o

FX

)45AFfA

閉環(huán)放大倍數(shù)回路增益1

AF

反饋深度ifXA1

AFA

XoAFXi

+iX

'X-fXo461

AF

反饋深度（1）|1

AF

|

1f|

A

||

A

|則負反饋|1

AF

|

1反饋ifXA1

AFA

Xo47（2）|1

AF

|

1深度負反饋fF

1A1

AFA

1

AF（3）

0即

AF

1A

f自激振蕩1

AF

反饋深度i48fXA1

AFA

Xo1

提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性6.3.1

負反饋對放大電路性能的影響fA

A1

AF：中頻段fA

A1

AFdAf

1

AF

1

dA

1

AF

(1

AF)2

(1

AF)2或fdA(1

AF)2dA

dAf

1

dAAf

1

AF

A引入負反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了(1+AF)倍2

減小非線性失真和抑制干擾小ωtXoXi大ωtA(a)

無反饋Xi'小大小大XOXiAF(b)

有負反饋大小負反饋使放大電路的輸出波形中的非線性減小為無反饋時的1/（1+AF

）倍。負反饋使放大電路的噪聲被抑制為為無反饋時的1/（1+

AF

）倍。51HfHHHfFfAmAmAHA1

jf1

1

j

f1

A

F3

擴展通頻帶Hmf

m

1

A

F

j

fAHmf(1

A

F)f1

jAmm1

A

FfH1

j

fAmA

H無負反饋時52HfA1

jAm1

AmFf(1

AmF)fHmmfAmA1

A

FfHf

(1

AmF)fHm引入負反饋后，上限頻率提高了(1

A

F)

倍有反饋時的中頻電壓放大倍數(shù)有反饋時的上限頻率53mLffL(1

A

F)f

m引入負反饋后，下限頻率降低了(1

A

F)倍AmffmBW

A

BW增益帶寬積基本不變fH>>fLm引入負反饋后，通頻帶展寬了(1

A

F)倍mBWf=

fHf-fLf

fHf

=

(1

A

F)BWBW=

fH-fL

fH4

改變輸入電阻和輸出電阻一、負反饋對輸入電阻的影響AFfX-

i

+XiX

'XoiiI

'R

U

i

'無負反饋時引入負反饋時i54ifRI

UiRifRi1．串聯(lián)負反饋可提高放大電路的輸入電阻AFiRfRi+55-Uf+U-i+U-

i

'Uo+-IiI

oRi56iiIR

Ui

'無負反饋時引入串聯(lián)負反饋時i

iRifIIU

'Ui

fUiiU

AFU

'f得

(1

AF)RiiifRI

U

'AFU

'

i

i

AFRifRi-+-Uf+Ui+U-

i

'+U-

oIiI

oRi引入串聯(lián)負反饋，放大電路的輸入電饋+

）倍。AF時的（1

阻為無反572．并聯(lián)負反饋可減小放大電路的輸入電阻AFRifRi++UifIIioRiiII'

+Us-

-RsiUi

I

i

'

I

i

'U

'Ri

無負反饋時引入串聯(lián)負反饋時iII

'Ii

fRif

U

Ui

i

i

AFI

'?If

R

i(1

AF)得

Ri

ii

fUI

'AFI

'

i

引入并聯(lián)負反饋，放大電路的輸入電阻為無反饋時的1/（1+

AF

）倍。-iU'二、負反饋對放大電路輸出電阻的影響-58UoUo

'-+R+oRLoo輸出電阻R

越小，則輸出電壓

U

越穩(wěn)定。（1）電壓負反饋可減小放大電路的輸出電阻iX

0o+U-AIoiRL

59IoRo

Uo

X

0加壓求流法iX

0o+U-

oIFA

Ro+-o

iA

X

'

Xi

'

Xi

Xf

XffX

FUoU

I

Ro

o

o

A

X

'o

iI

R

A

FUo

o

o

oRooofIRo1

A

F

Uo引入電壓負反饋，放大電路的輸出電阻為無反饋時的1/（1+

）倍。AoF60(2)電流負反饋可提高放大電路的輸出電阻I

ooI

'RoRLo61輸出電阻Ro越大，則輸出電流

I

越穩(wěn)定。iX

0+Uo-AIoFRoo

iA

X

'Roo

A

X

'o

iI

U

oo

UORoooofRI

(1

A

F)R

oUiX

'

X

Xfi

Xf

FIO

A

FIo

o引入電流負反饋，放大電路的輸出電阻為無反饋時的（1+A

o

F

）倍。（1）放大電路若引入串聯(lián)負反饋，則可以提高放大電路的輸入電阻，若引入并聯(lián)負反饋則使輸入電阻降低。其提高或降低的程度取決于反饋深度（1＋AF）。63放大電路引入負反饋后對動態(tài)性能的改善及影響（2）放大電路若引入電壓負反饋，則可減小放大電路的輸出電阻，若引入電流負反饋則使輸出電阻增加，其減小或增加的程度取決于反饋深度（1＋AF）。64放大電路引入負反饋后對動態(tài)性能的改善及影響1

利用關(guān)系式大倍數(shù)[電壓串聯(lián)負反饋f]

FA

1估算閉環(huán)電壓放6.4.負反饋放大電路的分析計算若

|

1

AF|

1

則f65FA

1計算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)66-R2R1-Ui+AUo+-R3-Uf++32ouuR3R

RU

UfF3uuiuufR1

1

R2U

FUoA電壓串聯(lián)負反饋+++67Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2Rb-+uI-OU-Uf+-+

+++電壓串聯(lián)負反饋Fe1ouuRe1R

RU

UfFe1uuiuufR1

1

RFU

FUoA2

利用關(guān)系式

X

X估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)f

i68適用范圍：電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋深度負反饋FA

1fiXofX由閉環(huán)放大倍數(shù)的定義可知：AXoXF

f

由反饋系數(shù)的定義可知：X

X69o

oiX

Xf則可知X

Xf

i

Xf由于

X

'

Xi

i

iiXf

X故

X

'

0AFiX

+iX

'X-

fXoAf串聯(lián)負反饋:fU

Ui并聯(lián)負反饋:f70I

Ii+-R2-例：運放為理想運放，電路滿足深度負反饋條件。估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。RF+UoIifIA+

R1--電壓并聯(lián)負反饋FfRI

UO虛斷虛短（虛地）

+UiU

i

R1Ii

f71I

Ii+-R2R1-+UiIiRF+UoIfA-f

Ii而

I則

UOUiRF

R1

72RFR1UOUi則uufA73IiIf+-R2-RF+UiIOUoA+(b)RLR3-+

R1-電流并聯(lián)負反饋-+-UffI

IiR1UIi

i

OfR3IR3

RFI

R3

UOR3

RF

RL

f

Ii而

IR3O

U

UiLR3

RF

R

R1則1

3iuufR

R

(R3

RF

)RLU

UOA則+-R2R1-+RF74UiA(b)RLR3+Uo+-Uf--RLR1-+Ui+A+UoRFfU+

--(c)+電流串聯(lián)負反饋fU

UiOIfU

I

RO

FUO

I

RO

L++則U

I

Ri

O

FF75iuufRRLU

UO則

A76e1Re2Rc1Rc2+VccVT12Rb++uI--Uf+-+電流串聯(lián)負反饋fe1

e1U

I

R

I

Ro

c3

c3

e3

c3VT

+VT3RFRe3

-Rc3++fU

Uiie1Fe1e3e3

RRe3R

UR

RU

I

R

Ie1

e3iuufR

R

RF

)

Rc3

(Re1

Re3U

UOAI

c3e3

UOIR

e1I77Re1RRc1Rc2+VccVT1VT2RF+US-+-RSU+O-e2

-電流并聯(lián)負反饋If

IiIfIiIe2c2ISRUIi

S

e2e2

FfRII

e2

R

RfI

Ii而則e2RSRe2

I

USRe2

RFC1Re1Re2Rc1Rc2+VccVT1VT2RF+US-RS+UO-IfIiIe2Ic2C1Se2e2

FRRI

e2

USR

RUO

R

Ic2

c2e2e2FSU

Re2RS

IR

Re2e2FuusfI

R

Ic2

c2Re2RSUSAR

RUOe2

FRc2Re2RSR

R79+Vcc-Uo+-RC1RC2R1Re3i+U--VEEIRC3+VT1

VT2R

+1fRFIIi電壓并聯(lián)負反饋fI

Ii1RiI

UiFfRI

U

O

fI

Ii而1FR

R

Ui則

UO80UOUi

RF

R1+VccUo+-RC1VT1

VT2RC2R1Re3+Ui--VEEIRC3R1fRFIIi1Riuuf

RFUUOA6.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因一、自激振蕩的幅度條件和相位條件幅度條件argA

F

(2n

1)π

(n=0,1,2,…）

相位條件|

AF

|

1A1

AFfA

產(chǎn)生自激振蕩的條件：1

AF

0即AF

16.5

負反饋放大電路的自激振蕩-

AFXfiX

+iX

'Xo二、自激振蕩的判斷方法-180

°20lg

|

AF

|產(chǎn)生自激f0f0AF

AF=180°20lg

|

AF

|

020lg

|

AF

|不產(chǎn)生自激-180

°AFfc

f0fc

f0AF=180°20lg

|

AF

|

0三、負反饋放大電路的穩(wěn)定1