第7章放大電路中的負反饋

第7章放大電路中的負反饋7.1反饋的基本概念及判斷方法7.2負反饋放大電路的方框圖及一般表達式7.3深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的分析7.4負反饋對放大電路性能的影響7.5負反饋放大電路的自激振蕩及消除方法7.1反饋的基本概念及判斷方法7.1.1反饋的基本概念反饋：將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的一部分或全部通過某種電路引回到輸入端。Rb1RcC1C2Rb2ReRL+++VCCuiuo++––RS+–uCE+–uS通過Re將輸出電流反饋到輸入一、反饋的定義反饋放大電路的方框圖：Axixo開環(huán)Axi′xo閉環(huán)Fxixf基本放大電路反饋電路信號疊加輸入量輸出量反饋量凈輸入量三極管集成運放ubeib+－+ud–i+i－+–二、反饋的分類1、按反饋極性分正反饋負反饋反饋信號使凈輸入信號增大。反饋信號使凈輸入信號減少?！糜谡袷庪娐分挟a(chǎn)生波形——用于改善放大電路的性能2、根據(jù)反饋對交流還是直流起作用分為直流反饋：反饋直流信號交流反饋：反饋交流信號——穩(wěn)定靜態(tài)工作點——改善放大電路的性能3、按反饋是在級間還是級內(nèi)起作用級間反饋局部反饋(本級反饋)——從多級放大電路的輸出引回輸入的反饋——多級放大電路每級電路各自的反饋例1：判斷各電路中引入的是直流反饋還是交流反饋。uOuiR1R2–A+C(a)uOuiR1R2–A+uOuiR2–A+解：畫出直流通路畫出交流通路電路中引入的是直流反饋。有直流反饋無交流反饋例1：判斷各電路中引入的是直流反饋還是交流反饋。uOuiR1–A+解：畫出直流通路畫出交流通路電路中引入的是交流反饋。uOuiR1R2–A+C(b)無直流反饋uOuiR1R2–A+有交流反饋例1：判斷各電路中引入的是直流反饋還是交流反饋。電路中引入的是交、直流反饋。uOuiR1R2–A+(c)7.1.2正反饋與負反饋的判別方法瞬時極性法：設接地參考點的電位為零，假設輸入信號ui某一瞬時為正，用符號表示，看反饋回來的量是使凈輸入量增大還是減少，若增大則為正反饋，若減少則為負反饋。+例：uORfuiR1R2+A–+–uf+–udud=ui–

ufuf削弱了凈輸入電壓

——負反饋uo+A–R2RfuiR1+–uf+–udud=ui–

ufuf增大了凈輸入電壓

——正反饋(+)(+)(+)(－)例2：圖示電路中，Re1和Rf構成了級間反饋，這個反饋是何種極性？Rb1Rc1C1Rb2Re1++–RfRc2Ce2C2Re2RL++VCC+–T1T2uiuo解:ube=ui

－ve(+)(+)負反饋if討論1：如果Rf不接在T2的集電極，而是接C2與RL之間，兩者有何不同？Rb1Rc1C1Rb2Re1++–RfRc2Ce2C2Re2RL++UCC+–T1T2uiuo解:

因電容C2的隔直流作用，這時Re1、Rf僅引入交流反饋。討論2：如果Rf的另一端不接在T1的發(fā)射極，而是接在它的基極，兩者有何不同，是否會變成正反饋？Rb1Rc1C1Rb2Re1++–RfRc2Ce2C2Re2RL++VCC+–T1T2uiuo解:

Re1、Rf引入級間正反饋。7.1.3交流負反饋的四種組態(tài)電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋

根據(jù)反饋電路與基本放大電路在輸入、輸出端的連接方式不同，負反饋有以下四種類型:AF+–反饋量取自輸出電壓為電壓反饋，取自輸出電流為電流反饋；反饋量以電流的形式出現(xiàn)，與輸入電流進行比較為并聯(lián)反饋；在輸入端反饋量以電壓的形式出現(xiàn)，與輸入電壓進行比較為串聯(lián)反饋。在輸出端ui+–R1R2uoRF+–RLud+–uf+–設某一瞬時ui為正，則此時uo也為正，同時反饋電壓uf也為正。

凈輸入信號小于輸入信號，即uf的存在使凈輸入信號減小，所以為負反饋。反饋電壓取自輸出電壓，并與之成正比，故為電壓反饋。uf與ui在輸入端以電壓形式作比較，兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。判別圖示電路的反饋類型1.串聯(lián)電壓負反饋首先用電位的瞬時極性判別反饋的正、負。+–1.串聯(lián)電壓負反饋

串聯(lián)電壓負反饋方框圖AFuduiufA與F串聯(lián)——串聯(lián)反饋ui+–R1R2RF+–RLud+–uf+–+–uoR1R2RF+–ui+–RLiiidif設某一瞬時ui為正，則此時

uo

為負，各電流實際方向如圖示。

凈輸入電流小于輸入電流，即if的存在使凈輸入電流減小，所以為負反饋。反饋電流取自輸出電壓，并與之成正比，故為電壓反饋。

if與ii在輸入端以電流形式作比較，兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋。判別圖示電路的反饋類型2.并聯(lián)電壓負反饋+–2.并聯(lián)電壓負反饋

并聯(lián)電壓負反饋方框圖FAiiidifA與F并聯(lián)——并聯(lián)反饋uoR1R2RF+–ui+–RLidifii+–uf與ui在輸入端以電壓形式作比較，兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。反饋電壓與輸出電流成比，故為電流反饋；判別圖示電路的反饋類型3.串聯(lián)電流負反饋R2uoR+–RLud+–uf+–ioui+–為負反饋；+–圖中4.并聯(lián)電流負反饋ifRFiRuRRui+–RLioR1iiidR2+–電路反饋類型的判別方法：(2)輸入信號和反饋信號分別加在兩個輸入端(同相和反相)上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個輸入端(同相或反相)上的，是并聯(lián)反饋；(3)反饋信號使凈輸入信號減少的是負反饋；否則是正反饋。反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋； 對于集成運放，從負載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反饋； 對于三極管，反饋端與輸出端不為同一電極上，為電流反饋。反饋端直接從輸出端引出，為電壓反饋。反饋端從負載電阻的靠近“地”端引出的，為電流反饋。(1)集成運算放大器的電壓反饋和電流反饋；RuiR1+–RLR2RF+A–uoRFuiR2R1++––RL+A–反饋端與輸出端為同一電極，為電壓反饋。反饋端與輸出端不為同一電極上，為電流反饋。+–uoRL+–uoRL(1)三極管的電壓反饋和電流反饋；反饋端與輸入端加在同一輸入端上，為并聯(lián)反饋。以電流形式進行比較反饋端與輸入端加在兩個輸入端上，為串聯(lián)反饋。以電壓形式進行比較(2)集成運算放大器的串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋；uoRFuiR2R1++––RL+A–uoui++––RfR1R2–A+RL接輸出回路+VCCui+–iiifib反饋端與輸入端加在同一電極上，為并聯(lián)反饋。以電流形式進行比較+VCCui+–反饋端與輸入端不加在同一電極上，為串聯(lián)反饋。以電壓形式進行比較+–uf+–ube(2)三極管的串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋；例3：判別級間反饋類型。ui+–RLR+–A1+–A2ui+–RLR+–A1+–A2電壓串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋ifiIid四種組態(tài)負反饋的方框圖+-+-+-+-RL電壓串聯(lián)負反饋+-RL電壓并聯(lián)負反饋+-+-+-+-RL電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋+-RL四種組態(tài)負反饋的放大倍數(shù)的物理意義(表7.2.1)+-+-+-+-RL電壓串聯(lián)負反饋無量綱無量綱無量綱功能：電壓放大+-RL電壓并聯(lián)負反饋電阻電導電阻功能：電流轉換成電壓電導電阻電導功能：電壓轉換成電流無量綱無量綱無量綱功能：電流放大+-+-+-RL電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋RL7.2負反饋放大電路的一般表達式–+閉環(huán)放大倍數(shù)：

稱為反饋深度，其值愈大，負反饋作用愈強，也就愈小。負反饋，AF正實數(shù)在中頻段，

均為實數(shù)，的表達式可寫為：若

，稱為深度負反饋，此時：在深度負反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡，而與基本放大電路無關。7.3深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的分析7.3.1深度負反饋的實質(zhì)在深度負反饋(AF>>1)的情況下，–+深度負反饋的實質(zhì)是：在近似分析中可以忽略凈輸入量。深度串聯(lián)反饋，深度并聯(lián)反饋，7.3.2深度負反饋條件下電壓放大倍數(shù)的近似計算一、電壓串聯(lián)負反饋uoui++––R2R1–A+RL+–uf+–ud+-+-+-+-–A+R2RLR1深度負反饋二、電壓并聯(lián)負反饋uoRFuiR2R1++––RL+A–iiifid+-RFR2R1RL+A–三、電流串聯(lián)負反饋ui+–R1–A+RL+–uo+–uf+–udio+-+-+-+-RLR1–A+四、電流并聯(lián)負反饋RuiR1+–RLR2RF+A–iiifidio+-RLRR1R2RF+A–+-求深度負反饋下電壓放大倍數(shù)的一般步驟：(1)判斷反饋組態(tài)；(2)根據(jù)反饋網(wǎng)絡，確定Xf與XO的關系，即求反饋系數(shù)(3)利用求例1

判斷電路中引入哪種組態(tài)的交流負反饋，并估算深度負反饋條件下的電壓放大倍數(shù)。電壓串聯(lián)負反饋RLRb1Rc1C1Re1+–RfRc2Re2+VCC+–T1T2uiuoRb22C2Rb21CfC3+–uf例7.3.1

判斷電路中引入哪種組態(tài)的交流負反饋，并估算深度負反饋條件下的電壓放大倍數(shù)。R2R3R1R4+–R5R7R8RL+VCC+–T1T3uiuoD1D2R6T2解：電流串聯(lián)負反饋+–ufio7.4負反饋對放大電路性能的影響7.4.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性Af的相對穩(wěn)定性A的相對穩(wěn)定性引入負反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高(1+AF)倍。7.4.2對放大電路輸入電阻的影響一、對輸入電阻的影響——與串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋有關1、引入串聯(lián)負反饋Rif引入串聯(lián)負反饋，輸入電阻增大到原來的（1+AF）倍。+-+-+-Ri2、引入并聯(lián)負反饋+-RiRif引入并聯(lián)負反饋，輸入電阻減小到原來的1/(1+AF)倍。理想情況下，(1+AF)→∞，有串聯(lián)負反饋的輸入電阻趨近于無窮大，并聯(lián)負反饋的輸入電阻趨近于零。二、對輸出電阻的影響——與電壓反饋還是電流反饋有關引入電流負反饋，輸出電阻增大到原來的（1+AF）倍。引入電壓負反饋，輸出電阻減小到原來的1/(1+AF)倍。理想情況下，(1+AF)→∞，有電流負反饋的輸出電阻趨近于無窮大，電壓負反饋的輸出電阻趨近于零。7.4.3展寬通頻帶引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加無負反饋BWf|Au|OBWf有負反饋Am0.7Am7.4.4減小非線性失真Auiufud加反饋前加反饋后uo大略小略大略小略大負反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。uoAF小接近正弦波正弦波ui7.4.5引入負反饋的一般原則(1)要想穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應引入直流負反饋。要想改善交流性能，應引入交流負反饋。(2)要想穩(wěn)定輸出電壓，應引入電壓負反饋；

要想穩(wěn)定輸出電流，應引入電流負反饋。(3)要提高Ri，應引入串聯(lián)負反饋；

要減小Ri，應引入并聯(lián)負反饋。(4)要提高Ro，應引入電流負反饋；

要減小Ro，應引入電壓負反饋。(5)根據(jù)輸入信號對輸出信號的控制關系引入交流負反饋。輸入信號輸出信號引入的反饋電壓電壓電壓串聯(lián)負反饋電壓電流電流串聯(lián)負反饋電流電壓電壓并聯(lián)負反饋電流電流電流并聯(lián)負反饋例1：1、為了穩(wěn)定放大電路的輸出電流，并能提高輸入電阻，應采用的負反饋類型為()。

(a)串聯(lián)電壓負反饋 (b)串聯(lián)電流負反饋

(c)并聯(lián)電壓負反饋 (d)并聯(lián)電流負反饋b2、放大電路如圖所示，若接通開關S，將使電路()。

(a)輸入電阻增大，電壓放大倍數(shù)減小

(b)輸入電阻減小，電壓放大倍數(shù)增大

(c)輸入電阻和電壓放大倍數(shù)均不變

(d)輸入電阻和電壓放大倍數(shù)均減小+UCCRCC1RF++––C2++RLuiuoRbS并聯(lián)電壓負反饋d例2：含理想集成運放的電路如圖所示，回答下列問題：(1)為將輸入電壓轉換成與之成穩(wěn)定關系的電流信號，應在電路中引入哪種組態(tài)的交流負反饋？并在圖中畫出。(2)若輸入電壓為0~10V，與輸入電壓對應的輸出電流為0~5mA，R2=10k，則R1應取多少？+VCCuiR1–A+ioTR2解：(1)引入電流串聯(lián)負反饋(2)當ui=10V時，io=5mA－

uf+*7.5負反饋放大電路的自激振蕩及消除方法7.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因及條件自激振蕩：放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號的現(xiàn)象。一、自激振蕩產(chǎn)生的原因——電路中存在多級RC回路。中頻段：和為常數(shù)。低頻段和高頻段：和為頻率的函數(shù)。當頻率變高或變低時，輸出信號和反饋信號將產(chǎn)生附加相移，當附加相移為±180°時，反饋信號和輸入信號同相，變成正反饋。當反饋信號強，使反饋信號大于凈輸入信號，此時，去掉輸入信號仍有信號輸出。二、自激振蕩產(chǎn)生的條件負反饋產(chǎn)生自激振蕩的條件：(1)相位條件：——振蕩產(chǎn)生的首要條件(2)幅值條件：起振條件：–+7.5.2自激振蕩的判斷方法判斷電路是否產(chǎn)生自激振蕩先看相位條件是否滿足，在相位條件滿足的情況下，再根據(jù)幅值條件確定。當相位條件滿足附加相移為±180°時，(1)電路不振蕩，為穩(wěn)定狀態(tài)；(2)