第3章-放大電路中的反饋

第三章：放大電路中的反饋內(nèi)容提要內(nèi)容提要反饋的定義：將放大電路輸出信號(電壓或電流)的一部分(或全部)送回輸入端。也稱為回授放大電路加有反饋后的有效輸入信號變?yōu)樵瓉淼耐饧有盘柵c反饋信號的代數(shù)和若有效輸入信號大于原外加信號，則為正反饋；否則為負(fù)反饋負(fù)反饋可提高電路的質(zhì)量指標(biāo)，如：穩(wěn)定放大量、減小非線性失真、擴(kuò)展放大電路的工作頻帶正、負(fù)反饋電路識別的基本步驟第一節(jié)：反饋電路的識別和正、負(fù)反饋的區(qū)分第一步：找出輸出信號通過什么途徑回送到輸入端，即反饋電路的識別由輸出端送到輸入端的信號稱為反饋信號，反饋信號所經(jīng)過的電路稱為反饋電路判斷加反饋后輸出信號是增大還是減小，即正、負(fù)反饋的區(qū)分單級反饋電路第一節(jié)：反饋電路的識別和正、負(fù)反饋的區(qū)分放大電路的有效輸入電壓與和的作用有關(guān)在圖示極性下，引入反饋的結(jié)果是使有效輸入電壓減小，故為負(fù)反饋使用帶括號的符號來表示瞬時(shí)變化極性。所謂瞬時(shí)變化極性是指相對參考點(diǎn)電位而言的，即將參考點(diǎn)作為零電位。某兩點(diǎn)之間的假定電位差則用不帶括號的符號表示兩級反饋電路第一節(jié)：反饋電路的識別和正、負(fù)反饋的區(qū)分故可判斷得知以上兩個(gè)級間反饋均為負(fù)反饋快速判斷反饋正負(fù)極性的方法(1)Step1：從假定輸入信號的瞬時(shí)變化極性開始，按放大器的基本原理逐步標(biāo)出放大器各級輸入與輸出電壓的瞬時(shí)變化極性第一節(jié)：反饋電路的識別和正、負(fù)反饋的區(qū)分共發(fā)射極電路集電極輸出電壓與基極輸入電壓極性相反共基極電路集電極輸出電壓與發(fā)射極輸入電壓同相共集電極電路發(fā)射極輸出電壓與基極輸入電壓同相快速判斷反饋正負(fù)極性的方法(2)第一節(jié)：反饋電路的識別和正、負(fù)反饋的區(qū)分Step2：將反饋電壓的瞬時(shí)變化極性和輸入電壓的瞬時(shí)變化極性相比較若兩個(gè)信號加到同一個(gè)電極上，則二者極性相同為正反饋，相反為負(fù)反饋若兩個(gè)信號加到輸入端的不同電極上，則二者極性相同為負(fù)反饋，相反為正反饋瞬時(shí)極性法的注意事項(xiàng)第一節(jié)：反饋電路的識別和正、負(fù)反饋的區(qū)分在標(biāo)定各點(diǎn)電壓的瞬時(shí)變化極性時(shí)，均應(yīng)以公共接地點(diǎn)為基準(zhǔn)，都是相對于公共接地點(diǎn)的電壓除按有效輸入電壓的變化來判斷外，也可按有效輸入電流的變化來判斷，且兩者的判斷結(jié)果應(yīng)一致對圖3.1-1(a)的分析第二節(jié)：反饋元件的作用：反饋電壓：對輸入信號的分壓輸入回路中：：直通：對輸出信號的分壓輸出回路中：對圖3.1-1(b)的分析第二節(jié)：反饋元件的作用：反饋?zhàn)饔茫簩斎胄盘柕姆至鬏斎牖芈分校海褐蓖ǎ簩敵鲂盘柕姆至鬏敵龌芈分校航Y(jié)論第二節(jié)：反饋元件的作用反饋電阻接入以后，在放大器中產(chǎn)生了4種作用：反饋?zhàn)饔弥蓖ㄗ饔脤斎胄盘柕姆謮夯蚍至鲗敵鲂盘柕姆謮夯蚍至鳌蘿副作用兩種不同的無反饋定義：將取消反饋取樣電阻當(dāng)做無反饋，同時(shí)用其他方法使器件的工作狀態(tài)不變不計(jì)的反饋?zhàn)饔?，但保留其它三種副作用本書做法第二節(jié)：反饋元件的作用忽略三種副作用以簡化分析在忽略反饋取樣電阻副作用的情況下，放大電路加反饋后的等效電路只是輸入回路有所不同這一重要的基本概念將在對反饋改變放大電路各種特性的分析中得到廣泛的應(yīng)用反饋電路在放大電路輸入端的連接方式(一)第三節(jié)：反饋電路的連接方式分析反饋電路連接方式的意義：即使反饋量相同，不同連接方式對放大電路某些特性的影響也是截然不同的串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的含義串聯(lián)反饋表現(xiàn)為電壓相加形式，并聯(lián)反饋表現(xiàn)為電流相加形式反饋電路在放大電路輸入端的連接方式(二)第三節(jié)：反饋電路的連接方式判別串并聯(lián)反饋的方法：改變信號源內(nèi)阻大小并觀察反饋量的變化。若增大信號源內(nèi)阻時(shí)反饋量減小，則為串聯(lián)反饋；若減小信號源內(nèi)阻時(shí)反饋量減小，則為并聯(lián)反饋反饋電路在放大電路輸入端的連接方式(三)第三節(jié)：反饋電路的連接方式串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋對放大電路特性產(chǎn)生的不同的影響，主要表現(xiàn)在放大電路的輸入阻抗令：為前向增益為反饋系數(shù)為環(huán)反饋系數(shù)為反饋深度}串聯(lián)電路中：并聯(lián)電路中：且無論選電流作變量還是選電壓作變量，環(huán)反饋系數(shù)及反饋深度的數(shù)值是相等的反饋電路在放大電路輸出端的連接方式(一)第三節(jié)：反饋電路的連接方式電壓反饋和電流反饋的含義判別電壓反饋和電流反饋的方法：改變負(fù)載電阻，觀察反饋量的變化。若負(fù)載電阻增大時(shí)反饋減小，則反饋電路為電流反饋電路；若負(fù)載電阻減小時(shí)反饋減小，則反饋電路為電壓反饋電路電壓負(fù)反饋使輸出電壓隨負(fù)載變化的程度減小，相當(dāng)于放大電路的等效輸出阻抗減小電流負(fù)反饋使輸出電流隨負(fù)載變化的程度減小，相當(dāng)于放大電路的輸出阻抗增大反饋電路在放大電路輸出端的連接方式(二)第三節(jié)：反饋電路的連接方式做等效電路時(shí)應(yīng)注意：器件不能用簡化模型受控電流源的電流方向電流負(fù)反饋電路的輸出電阻：反饋電路在放大電路輸出端的連接方式(三)第三節(jié)：反饋電路的連接方式電壓負(fù)反饋電路的輸出電阻：若考慮器件CE間的等效電阻，則的表示式應(yīng)并聯(lián)不同連接方式的組合第三節(jié)：反饋電路的連接方式加反饋使放大電路輸入阻抗變大或變小，取決于反饋電路在放大電路輸入端的連接方式，而與輸出端的連接方式無關(guān)不論如何組合，都有：加反饋使放大電路輸出阻抗變大或變小，取決于反饋電路在放大電路輸出端的連接方式，而與輸入端的連接方式無關(guān)電路特性是客觀存在的，使用電流作變量還是用電壓作變量來進(jìn)行分析，要看分析時(shí)的具體情況而定深負(fù)反饋的含義第四節(jié)：深負(fù)反饋電路增益的工程計(jì)算稱反饋信號遠(yuǎn)大于放大電路有效輸入信號的負(fù)反饋電路為深負(fù)反饋電路當(dāng)時(shí)，有即此時(shí)放大倍數(shù)取決于外部反饋電路，而與放大電路本身的參數(shù)無關(guān)原理：電子電路中常規(guī)電阻的實(shí)際值與標(biāo)稱值之間的相對誤差是，因而在最不利的情況下，相對誤差可達(dá)。深負(fù)反饋計(jì)算的工程計(jì)算中，誤差容許值便以此為準(zhǔn)虛短路和虛開路的定義與應(yīng)用第四節(jié)：深負(fù)反饋電路增益的工程計(jì)算從電壓環(huán)反饋系數(shù)來看，可以近似地認(rèn)為信號源提供的電壓等于反饋電壓，而將放大電路的有效輸入電壓忽略不計(jì)，這稱為放大電路輸入端虛短路在深負(fù)反饋條件下：從電流環(huán)反饋系數(shù)來看，可以近似地認(rèn)為信號源提供的電流等于反饋電流，而將放大電路的有效輸入電流忽略不計(jì)，這稱為放大電路輸入端虛開路注意：虛短路和虛開路是“相對”概念虛短路和虛開路同時(shí)存在，兩點(diǎn)之間電壓差和電流均相對地小，這和真實(shí)的短路或開路不同放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因第五節(jié)：負(fù)反饋對放大電路工作點(diǎn)和增益的穩(wěn)定作用放大電路中的器件(三極管)的特性對溫度很敏感，器件特性的變化引起工作點(diǎn)電流電壓的變化隨溫度的升高而加大，正向?qū)妷弘S溫度升高而減小，短路電流放大系數(shù)隨溫度的升高而增大晶體管值的離散性同一批器件的值相差10倍均算合格變化造成的工作點(diǎn)變化正向?qū)妷鹤兓斐傻墓ぷ鼽c(diǎn)變化變化造成的工作點(diǎn)變化負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)的機(jī)理第五節(jié)：負(fù)反饋對放大電路工作點(diǎn)和增益的穩(wěn)定作用穩(wěn)定工作點(diǎn)是穩(wěn)定而不是，這是因?yàn)橹苯記Q定放大特性的電流是穩(wěn)定是通過負(fù)反饋改變來實(shí)現(xiàn)的，即以和的不穩(wěn)定來換取的穩(wěn)定只有當(dāng)輸出端接有較大的直流負(fù)載電阻時(shí)，才能對電壓進(jìn)行采樣。因?yàn)榇藭r(shí)電流反饋系數(shù)將因此減小，穩(wěn)定效果下降對采用直接耦合(即前后級沒有隔直流電容或變壓器)的多級放大電路，第1級應(yīng)采用深度直流負(fù)反饋來穩(wěn)定工作點(diǎn)增益的穩(wěn)定性(一)負(fù)載電阻變化時(shí)輸出電壓和輸出電流的穩(wěn)定性負(fù)反饋對增益的影響與造成增益不穩(wěn)定的因素及反饋電路在輸出端的連接方式有關(guān)器件參數(shù)變化時(shí)增益的穩(wěn)定性第五節(jié)：負(fù)反饋對放大電路工作點(diǎn)和增益的穩(wěn)定作用電壓負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電壓，即只能提高電壓增益和互阻增益的穩(wěn)定性電流負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電流，即只能提高電流增益和互導(dǎo)增益的穩(wěn)定性此時(shí)輸出電流和電壓成正比，電流負(fù)反饋和電壓負(fù)反饋都既能收到穩(wěn)定輸出電壓的效果，也可收到穩(wěn)定輸出電流的效果增益的穩(wěn)定性(二)第五節(jié)：負(fù)反饋對放大電路工作點(diǎn)和增益的穩(wěn)定作用加負(fù)反饋后，四種增益的相對變化為無反饋時(shí)的，即：注意：上式只對小信號適用。因?yàn)榉糯箅娐返脑鲆嬖诖笮盘栕饔孟戮哂蟹蔷€性特性。此外，在推導(dǎo)上式時(shí)，假定B為常數(shù)負(fù)反饋對噪聲的影響第六節(jié)：負(fù)反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響推導(dǎo)可得，加負(fù)反饋后的信噪比是未加負(fù)反饋情況下的倍信噪比提高的物理原因?yàn)榧尤胴?fù)反饋后，在噪聲源之前增加了一個(gè)僅對信號放大的放大級加負(fù)反饋是為增加噪聲源之前的放大量創(chuàng)造條件負(fù)反饋對非線性失真的影響(一)第六節(jié)：負(fù)反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響由于放大電路中輸出級器件工作的動(dòng)態(tài)運(yùn)用范圍較大，故不加反饋時(shí)的輸出電壓為上尖下禿的非正弦波形負(fù)反饋對非線性失真的影響(二)第六節(jié)：負(fù)反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響加入負(fù)反饋后，輸入信號的正負(fù)半周不再對稱。因此輸出信號上下不對稱的程度相對于無負(fù)反饋的情況減小了負(fù)反饋越深，失真越小。但總會有剩余失真負(fù)反饋對非線性失真的影響(三)第六節(jié)：負(fù)反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響必須在加負(fù)反饋前后輸出電壓的峰峰值相同，或者說輸出功率相同的條件下來比較失真注意：此時(shí)末級輸入信號是不對稱的故在采用負(fù)反饋來改善放大電路的非線性失真時(shí)，