模擬電路線性 第5章51放大器中的負反饋

5.2負反響對放大器性能的影響5.4深度負反響5.3負反響放大器的性能分析5.1反響放大器的根本概念第五章放大器中的負反響5.5負反響放大器的穩(wěn)定性####5.1反響放大器的根本概念反響放大器的組成反響：將輸出信號(輸出電壓或電流)的一局部或全部，通過一定的電路(反響網(wǎng)絡)回送到(反向傳遞到)電路輸入端的過程。形成的閉合回路即反響放大器。反響放大器組成框圖基本放大器A反饋網(wǎng)絡kfxoxixixf凈輸入信號原輸入信號反饋信號輸出信號Since1928年(5-1-3)又叫閉環(huán)放大器。反響放大器的組成方框圖

基本放大電路A反饋網(wǎng)絡kf迭加：+–—Af稱為閉環(huán)放大倍數(shù)Af=Xo/Xi輸出量輸入量凈輸入量kf稱為反響系數(shù)設Xf與Xi同相5.1反響放大電路的根本概念反響量、、、分別表示放大器的輸入量、輸出量、反響量及凈輸入量,可以是電壓，或是電流。即XO:io、vo，Xi:vi、ii,A稱為開環(huán)放大倍數(shù)§5.1反響放大器的根本概念一、反響的概念2、反響網(wǎng)絡：與反響系數(shù)有關的所有元件構(gòu)成。由一個或幾個串并聯(lián)的電阻、電容構(gòu)成的無源網(wǎng)絡。3、反響網(wǎng)絡作用：從輸出回路取出電壓〔或電流〕送回輸入端，并與輸入端原信號相疊加，從而影響放大器性能。1、根本放大電路：斷開反響網(wǎng)絡，且考慮反響網(wǎng)絡的負載效應，所構(gòu)成的放大電路；電路設計中，常引入負反響來改善放大器的性能；或用正反響構(gòu)成各種振蕩器，產(chǎn)生各種波形信號。兩種反響廣泛應用于各種放大電路中。反響放大器增益一般表達式基本放大器A反饋網(wǎng)絡kfxoxixixf開環(huán)增益反饋系數(shù)增益閉環(huán)增益反響深度其中：環(huán)路增益反響深度F〔或環(huán)路增益T〕是衡量反響強弱的一項重要指標。其值直接影響電路性能。(5-1-4)(5-1-5)(5-1-6)(5-1-1)(5-1-2)閉環(huán)放大倍數(shù)即反響放大器的根本關系式。單向化二、信號的單向化〔傳輸〕條件信號的正向傳輸信號的反向傳輸信號在反響網(wǎng)絡中的正向傳輸信號在根本放大電路中的反向傳輸5.1反響放大電路的根本概念二、信號的單向化〔傳輸〕條件信號的正向傳輸信號的反向傳輸單向化5.1反響放大電路的根本概念反響極性凈輸入信號假設xf＞0削弱了xi，使xi<xi負反響假設xf＜0增強了xi，使xi>xi正反響說明例：某原因正反響使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。負反響的自動調(diào)整作用是以犧牲增益為代價的。正反響：反響信號使凈輸入量增大(強)；輸出量的變化增大。負反響：反響信號使凈輸入量減小(弱)；輸出量的變化減小。(5-1-3)負反響有自動調(diào)節(jié)作用，可改善放大器性能。(1)假設|1＋|＞1，那么||＜||，說明引入反響后，放大倍數(shù)減小了。為負反響。(2)假設|1＋|＜1，那么||＞||。為正反響，反響的引入加強了凈輸入信號。(3)假設|1＋|=0，那么||→∞。即：沒有輸入信號，放大電路也有信號輸出。這時，放大電路處于“自激〞狀態(tài)。除振蕩電路外，自激狀態(tài)一般情況下是應當防止或消除的。(4)假設||〉〉1，那么放大器閉環(huán)放大倍數(shù)僅由反響系數(shù)決定，與開環(huán)放大倍數(shù)幾乎無關。稱為“深度負反響〞。(5-1-4)三、直流反響與交流反響按反響量本身的交、直流性質(zhì)(按成分)分直流反響交流反響交直流反響直流反響：反響量只含直流成分或只在直流通路中存在。交流反響：反響量只含交流成分或只在交流通路中存在。注意①直流負反響的作用：②交流負反響的作用：本章重點討論交流負反響。主要是穩(wěn)定Q點。改善放大電路的動態(tài)性能。交直流反響——交直流信號均可通過的反響。如：典型的Q點穩(wěn)定電路?！?.1反響放大器的根本概念反響電阻1、分壓式偏置電路，可穩(wěn)定Q點。Re作用：通過電路的自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定了ICQ，即將放大器輸出量的一局部送回輸入端，并與輸入量相疊加，即反響；2、負反響?！?.1反響放大器的根本概念圖（a）題4—27Re1是交直流反響；Re2是直流反響。例：電路中的反響形式交流反響與直流反響根據(jù)反響到輸入端的信號是交流還是直流，或是否同時存在，來進行判別。取決于反響通路。例1(+)(+)(+)(+)交、直流負反響(+)交流正反饋R1－C2:交流反響例2：(+)(+)(-)(-)凈輸入量增大正反響反響通路信號的正向傳輸(+)(+)(+)(+)凈輸入量減小負反響§5.1負反響放大器的特點1、負反響使放大器的放大倍數(shù)下降。1、穩(wěn)定輸出，并提高放大倍數(shù)(增益)的穩(wěn)定性。3、擴展通頻帶。4.按需要，改變放大器輸入、輸出電阻。2、抑制環(huán)內(nèi)噪聲×缺點：2.減少非線性失真。5.1.2四種類型負反響放大器P149根據(jù)輸出端連接方式電壓負反響AkfRL+-voxixfxi在輸出端，反響網(wǎng)絡與根本放大器并接(節(jié)點)，反響信號取自負載上輸出電壓，為電壓反響。輸出量xo=voxixfxiAkfRLio在輸出端，反響網(wǎng)絡與根本放大器，三個端口串接(回路),反響信號取自負載中的輸出電流，為電流反響。電流負反響輸出量xo=io按反響量在輸出端的取樣對象。根據(jù)輸入端連接方式串聯(lián)負反響在輸入端，反響網(wǎng)絡與根本放大器串接(回路)，反響輸出信號以電壓vf的形式出現(xiàn)，并在輸入端以電壓相減，即vi=vi-vf。在輸入端，反響網(wǎng)絡與根本放大器并接(節(jié)點)，反響輸出信號以電流if的形式出現(xiàn)，并在輸入端進行電流相減，即ii=ii-if。并聯(lián)負反響AkfRS+-vs+-vivfvi+-+-xo按反響輸出與輸入量的疊加形式。反響輸出與輸入，三個端口串聯(lián)反響輸出必定與輸入電路并聯(lián)。P149AkfRSiSiiifiixo5.1.2四種組態(tài)電路的方塊圖：P274〔c〕電壓串聯(lián)負反響(b)電流串聯(lián)負反響(a)電壓并聯(lián)負反響(d)電流并聯(lián)負反響AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voAgkfrRLioRS+-vs+-vivfvi+-+-ioiovovoRSiSiiifiiAikfiRLioArkfgRL+-voRSiSiiifii四種類型負反響放大器增益表達式AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-vo電壓串聯(lián)負反響圖〔C〕開環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)閉環(huán)電壓增益電壓并聯(lián)負反響(a)開環(huán)互阻增益互導反饋系數(shù)閉環(huán)互阻增益三個端口之間是串聯(lián)，回路節(jié)點ArkfgRL+-voRSiSiiifiiAgkfrRLioRS+-vs+-vivfvi+-+-電流串聯(lián)負反響(b)開環(huán)互導增益互阻反饋系數(shù)閉環(huán)互導增益電流并聯(lián)負反響開環(huán)電流增益電流反饋系數(shù)閉環(huán)電流增益注意：不同反饋類型對應不同的輸入、輸出電量，因此,不同類型反饋的電路的A、kf、Af含義不同。節(jié)點三個端口之間是串聯(lián)，回路RSiSiiifiiAikfiRLio圖5-1-2四種負反響放大電路(d)電流并聯(lián)負反饋(c)電壓串聯(lián)負反饋(b)電流串聯(lián)負反饋（a）電壓并聯(lián)負反饋AfkfA電路類型P274:(c)(a)(b)(d)(d)電流并聯(lián)負反饋AfkfA電路類型(a)電壓并聯(lián)負反響(c)電壓串聯(lián)負反響(b)電流串聯(lián)負反響P274表5-1-1四種負反響放大電路比較源增益或閉環(huán)源增益;P275即反響放大器的根本關系式。單向化Akfxoxixfxi5.1.3反響極性與類型的判別先判斷有無反響電路看電路輸出與輸入之間是否有接元件，假設有,那么為反響電路(網(wǎng)絡)，所有元件即為反響元件。(幾個？)viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例1Rf為反響元件。例2RE為反響元件。回路節(jié)點觀察電路中是否有反響通路，且有無反響量。無反響通路有反響通路假反響通路有反響量無反響量先判斷有無反響電路題5-3(g)：T1判斷反響類型—方法1：短路試驗法。P279輸出端RL交流短路(VO=0)，假設反響信號Xf消失(不存在),那么為電壓反響；反之，還存在Xf，為電流反響。判斷電壓與電流負反響：判斷串聯(lián)與并聯(lián)負反響：輸入端交流短路(Vi=0),假設反響信號Xf加不到輸入端,那么為并聯(lián)反響；反之，Xf能加到輸入端，為串聯(lián)反響。節(jié)點回路AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voRSiSiiifiiAikfiRLioP275方法2：定義法、方塊圖分析法、AB別離法。在P274的圖5-1-2中看8個點。判斷反響極性與反響類型——〔1〕看輸出端的取樣對象。在輸出端，反響輸入信號取自負載上輸出電壓〔并接〕，為電壓反響。三個端口之間是串聯(lián)〔回路〕，反響信號取自負載中的輸出電流，為電流反響?！?〕看輸入端的疊加方式。反響輸出信號與輸入信號以電流在輸入端疊加，是并聯(lián)反響。以電壓在輸入端疊加〔三個端口間是串聯(lián)〕，是串聯(lián)反響。〔3〕確定反響的極性〔瞬時極性法〕：根據(jù)Xi=Xi-Xf，假設反響信號削弱輸入信號，是負反響。反之，增強，是正反響。判斷反響極性——方法2之(3):瞬時極性法Akfxoxixfxi設vi瞬時極性為交流通路中，用正、負號表示電路中各點對地電壓的瞬時極性，或用箭頭表示各節(jié)點電流的瞬時流向。看xf的極性或流向，是增強還是削弱了Xi來判斷。稱為瞬時極性法。比較xf與xi的極性〔xi=xi-xf〕如下：假設xf與xi同相，使xi減小的，為負反響；假設xf與xi反相，使xi增大的，為正反響。經(jīng)A判斷vo？？經(jīng)kf判斷xf？？設Vi在某一時刻的瞬時極性為“＋〞→→按閉環(huán)根本放大器的信號傳遞方向，逐級傳遞至輸出端，判斷VO瞬時極性為“＋〞或“－〞？→→再經(jīng)過反響網(wǎng)絡傳遞回輸入回路，判斷xf的瞬時極性為“＋〞或“－〞？即：增強還是削弱了原信號Xi？來判斷反響極性。判斷反響極性———方法2之(3):瞬時極性法非線性元件〔BG、FET〕放大電路，P162。如共射〔E、S〕組態(tài)是反相放大，其余兩種組態(tài)是同相放大等。1〕線性元件電路，傳遞時不改變極性。2〕集成放大電路。兩個輸入端，一個輸入V+:同相(它與VO同極性)，另一輸入V-:它與VO極性相反。小結(jié)：定義法：類型、極性；短路試驗法：類型。瞬時極性法：極性。判斷反響極性———方法2之(3):瞬時極性法說明用瞬時極性法比較xf與xi極性時：并聯(lián)反響：那么根據(jù)電壓的瞬時極性，標出相關支路的電流流向，然后用電流比較〔ii=ii-if〕。串聯(lián)反響：直接用電壓比較〔vi=vi-vf〕。多級放大器中的負反響：局部反響：越級反響：反響由本級輸出信號產(chǎn)生，可忽略〔本書〕。XO跨越一個以上放大級向輸入端傳送信號Xf的，稱為級間(或越級)反響。例：判斷電路的反響極性、反響類型。設輸出端交流短路，Rf引入的反響消失電壓反響。輸入端交流短路,Rf的反響作用消失,加不到輸入端并聯(lián)反響。分析1：方法1：短路法。viVCCRCRfvo+-+-RfRf→則vc為○-

設vi瞬時極性為○+○+○-→形成的if方向如圖示。iiifib因凈輸入電流ib=ii-

if<ii負反響。結(jié)論：Rf引入電壓并聯(lián)負反響。viRCvo+-+-P276例1分析2：定義法。電壓并聯(lián)用瞬時極性法判斷是正反響還是負反響。正反響輸出端：反響信號取自輸出電壓——電壓反響。輸入端：三個端口之間并聯(lián)——并聯(lián)反響。分析2：定義法。方法1：短路法。判別反響類型-Vs-+ARfkfRL+-VoIf↓+RIi→Id→-Vs-+ARfRL+-VoIf↓+RsIi→Id→輸入端，電流相加減Vo=0時，無反響。電壓并聯(lián)負方法2：定義法。P274圖5-1-2〔方塊圖分析法〕方法1：短路法。P276例2(a)判斷圖示電路反響極性和反響類型viVCCRCvo+-+-RERB1RB2○+○-○+viRCvo+-+-RERB1RB2分析：方法1：短路法。設輸出端交流短路，RE上的反響依然存在電流反響。輸入端交流短路,RE上的反響沒消失，能加到輸入端串聯(lián)反響。

設vi瞬時極性為○+→則ve（即vf）極性為○+因凈輸入電壓vbe=vi-

vf<vi負反響。結(jié)論：RE引入電流串聯(lián)負反響。分析2：定義法。電流串聯(lián)用瞬時極性法判斷是正反響還是負反響。負反響輸出端：反響信號取自輸出電流——電流反響。輸入端：三個端口之間串聯(lián)——串聯(lián)反響。判別反響類型P276例2(b)判斷圖示電路反響極性和反響類型分析：方法1：短路法。設輸出端交流短路，RE上的反響不存在電壓反響。串聯(lián)反響

設vi瞬時極性為○+→則ve（即vf）極性為○+因凈輸入電壓vbe=vi-

vf<vi負反響。結(jié)論：RE1引入電壓串聯(lián)負反響。分析2：定義法。輸入端交流短路,RE1上的反響沒消失，能加到輸入端輸入端，電壓相加減，Vo=0時，反響仍存在。ViRL↑IoR-Vo++-Vf+-Vi+VdRL↑Io+-VoRkf-電流串聯(lián)負方法2：定義法。P274圖5-1-2〔方塊圖分析法〕分析：方法1：短路法。例3判斷以下電路的反響極性和反響類型。viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo○+○-○-電流并聯(lián)負反響電流串聯(lián)正反響○+○-○-○-○+○-例4a:電壓并聯(lián)負反響例4b:電壓串聯(lián)負反響○+○+○+○+○+○-○-P279例4判斷以下電路的反響極性和反響類型?！?viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1T2T3○+○-○+○-○+○+(a)電流串聯(lián)負反響虛線:電流串聯(lián)正viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf○+○-○-○+○-(b)Rf改接T1的B極:電流并聯(lián)負反響(C)電流并聯(lián)負反響Rf改接T1的B極、PNPP277viVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2RfviVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2Rf○+○+○+○+○-(b)電壓并聯(lián)正反響○-○+(d)電壓串聯(lián)負反響例4判斷以下電路的反響極性和反響類型。P279用瞬時極性法判斷是正反響還是負反響。電壓串聯(lián)負反響輸出端：反響信號取自VO——電壓反響。輸入端：三個端口之間串聯(lián)——串聯(lián)反響。判別反響類型電流并聯(lián)用瞬時極性法判斷是正反響還是負反響。負反響輸出端：反響信號取自iO——電流反響。輸入端：三個端口之間并聯(lián)——并聯(lián)反響。判別反響類型+-VsRsIi→-+ARfRL+-Vo+-VdR1+-Vf輸入端，電壓相加減。+-RsIi→-+ARfkfRL+-Vo+-VdVsR1+-Vf分析：方法1：短路法。Vo=0時，無反響。電壓串聯(lián)負方法2：定義法。P274圖5-1-2〔方塊圖分析法〕方法2：定義法。P274圖5-1-2〔方塊圖分析法〕-Vs-+ARfRL+-VoIf↓+RsIi→Id→Io↑R1輸入端，電流相加減-Vs-+ARfkfRL+-VoIf↓+RsIi→IdIoR1→↓分析：方法1：短路法。Vo=0時，反響仍存在。電流并聯(lián)負(a)電壓串聯(lián)(b)電流串聯(lián)(c)電壓并聯(lián)(d)電流并聯(lián)方法2：定義法。P274圖5-1-2〔方塊圖分析法〕分析負反響放大電路的一般步驟(2)找出信號放大通路和反響通路；(5)用瞬時極性法判斷正、負反響；(3)判斷交流、直流反響；(4)判斷反響類型；(1)標出輸入量、輸出量及反響量。反饋類型定義判別方法對放大電路的影響1電壓反饋信號（uf或if）從輸出電壓取樣，即與u.成正比反饋信號通過元件取輸出電壓u.或令u.=0（RL短接）反饋信號消失。穩(wěn)定輸出電壓，減小輸出電阻電流反饋信號（uf或if）從輸出電流取樣，即與i.。成正比反饋信號與輸出端u.無聯(lián)系；或令u.=0，反饋信號仍存在。穩(wěn)定輸出電流，增加輸出電阻2串聯(lián)激勵信號為電壓量：即反饋信號uf與輸入信號ui在輸入回路中以串聯(lián)形式出現(xiàn)輸入信號和反饋信號在不同的節(jié)點引入（如三極管的b極和c極，或運放的反相端和同相端）增加輸入電阻并聯(lián)激勵信號為電壓量：即反饋信號if入信號ii入回路中以串聯(lián)形式出現(xiàn)輸入信號和反饋信號在不同的節(jié)點引入（如三極管的b極，或運放的反相端）減小輸入電阻3直流反饋信號為直流信號直流通路中存在反饋穩(wěn)定工作點交流反饋信號為交流信號交流通路中存在反饋改善放大電路性能負反響類型判斷方法列表如下：小結(jié)1.反響的概念;2.反響的類型〔正反響與負反響、直流反響與交流反響、電壓反響與電流反響、串聯(lián)反響與并聯(lián)反響〕3.反響的判斷;4.交流負反響的四種組態(tài)①電壓串聯(lián)負反響②電壓并聯(lián)負反響③電流串聯(lián)負反響④電流并聯(lián)負反響作業(yè)第5章:思考題：5-1、5-2、5-8、5-9、5-12。作業(yè)：5-3、5-10、5-13、5-14、5-15、5-16、5-17、5-18。電壓串聯(lián)負反響電流串聯(lián)負反響+-R1RL+-vi