模擬電子技術(shù)第4章

掌握反饋類型及其判定方法

了解負反饋對放大電路性能的影響了解深度負反饋放大電路了解負反饋放大電路的應用本章學習要求第4章反饋放大電路

4.1反饋的基概念4.2反饋的類型及其判定方法4.3負反饋對放大電路性能的影響4.4深度負反饋放大電路4.5負反饋放大電路的應用4.6知識拓展4.7實驗單級負反饋放大電路的測試小結(jié)習題本章大綱電子設備中的放大電路，通常要求其放大倍數(shù)非常穩(wěn)定，輸入輸出電阻的大小、通頻帶以及波形失真等都應滿足實際使用的要求。為了改善放大電路的性能，就需要在放大電路中引入負反饋。反饋是將放大電路輸出量的一部分或全部，按一定方式送回到輸入端，與輸入量一起參與控制，從而改善放大電路的性能。帶有反饋的放大電路稱為反饋放大電路。反饋的必要條件是要有反饋網(wǎng)絡，并且要將輸出量送回輸入量。反饋網(wǎng)絡是連接輸出回路與輸入回路的支路，多數(shù)由電阻元器件構(gòu)成。4.1 反饋的基本概念4.1.1反饋放大電路的方框圖

任意一個反饋放大電路都可以表示為一個放大電路和反饋電路組成的閉環(huán)系統(tǒng)，其方框圖如圖所示。反饋放大電路方框圖4.1.1反饋放大電路的方框圖

沒有引入反饋時的放大電路叫做開環(huán)電路，其中的A表示放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)。引入反饋后的放大電路叫做閉環(huán)電路，圖中的F表示反饋系數(shù)，反饋電路可以由某些元件或者電路構(gòu)成。反饋電路與放大電路在輸出回路的交點稱為取樣點。圖中的“”表示信號的比較環(huán)節(jié)，反饋量（Xf）和輸入量（Xi）在輸入回路相比較得到凈輸入量（Xi

）。圖中箭頭的方向表示信號傳輸?shù)姆较?，為了分析的方便，假定信號單方向傳輸，即在放大電路中信號正向傳輸；在反饋電路中信號反向傳輸。實際電路中信號方向的傳輸是非常復雜的。在反饋電路中，既與放大電路輸入回路相連，又與輸出回路相連的元件，以及與反饋支路相連且對反饋信號的大小產(chǎn)生影響的元件，稱為反饋元件。4.1.2反饋放大電路的表達式

1.閉環(huán)放大倍數(shù)根據(jù)如圖所示反饋放大電路的方框圖，可求解出反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)的表達式。4.1.2反饋放大電路的表達式

2.反饋深度反饋深度（1+AF）為閉環(huán)放大電路的反饋深度。它是衡量放大電路反饋強弱的一個重要指標。閉環(huán)放大倍數(shù)的變化均與反饋深度有關(guān)，AF乘積稱為電路的環(huán)路放大倍數(shù)。

目前電子線路中廣泛采用的是集成電路，下面就分析集成運放的反饋類型。1．正反饋和負反饋按照反饋信號極性的不同進行分類，反饋可以分為正反饋和負反饋。負反饋。當輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小的反饋稱為負反饋。負反饋多用于改善放大電路的性能。正反饋。當輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數(shù)增加的反饋稱為正反饋。正反饋多用于振蕩電路和脈沖電路。判別正、負反饋時，可以從判別電路各點對“地”交流電位的瞬時極性入手，即可直接在放大電路圖中標出各點的瞬時極性來進行判別。瞬時極性為正，表示電位升高；瞬時極性為負，表示電位降低。4.2 反饋的類型及其判定方法【例4-1】判斷如圖所示電路是正反饋還是負反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法解設基極輸入信號ui的瞬時極性為正，則發(fā)射極反饋信號uf的瞬時極性亦為正，發(fā)射結(jié)上實際得到的信號ube（凈輸入信號）與沒有反饋時相比減小了，即反饋信號削弱了輸入信號的作用，故可確定為負反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法

【例4-2】判斷如圖所示電路是正反饋還是負反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法解輸入電壓為正，各電壓的瞬時極性如圖所示。根據(jù)反饋信號與輸入信號加在不同輸入端上，兩者極性相同時，凈輸入電壓減小，為負反饋。Rf是反饋元件，該反饋為負反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法2.直流反饋和交流反饋根據(jù)反饋量是交流量還是直流量，可將反饋分為直流反饋與交流反饋。直流反饋：若電路將直流量反饋到輸入回路，則稱直流反饋。直流反饋多用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流反饋：若電路將交流量反饋到輸入回路，則稱交流反饋。交流反饋多用于改善放大電路的動態(tài)性能，但不影響靜態(tài)工作點。如果反饋信號中既有直流量，又有交流量，則稱為交、直流反饋。交、直流反饋既可以穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點，又可以改善電路的動態(tài)性能。

4.2 反饋的類型及其判定方法【例4-3】判斷圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋？解根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流還是直流，還是同時存在來進行判別。同時注意電容的“隔直通交”作用，Rf構(gòu)成交、直流反饋，C2構(gòu)成交流反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法3.電壓反饋和電流反饋根據(jù)取自輸出端反饋信號的對象不同，可將反饋分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋：反饋信號取自輸出端的電壓，即反饋信號和輸出電壓成正比，稱為電壓反饋。電壓反饋電路如圖所示，電壓反饋時，反饋網(wǎng)絡與輸出回路負載并聯(lián)。

4.2 反饋的類型及其判定方法電壓反饋電路3.電壓反饋和電流反饋電流反饋：反饋信號取自輸出端的電流，即反饋信號和輸出電流成正比，稱為電流反饋。電流反饋電路如圖所示，電流反饋時，反饋網(wǎng)絡與輸出回路負載串聯(lián)。

4.2 反饋的類型及其判定方法電流反饋電路3.電壓反饋和電流反饋判斷電壓反饋或電流反饋的方法是將反饋放大電路的輸出端短接，即輸出電壓等于零，若反饋信號隨之消失，表示反饋信號與輸出電壓成正比，是電壓反饋；如果輸出電壓等于零，而反饋信號仍然存在，則說明反饋信號與輸出電流成正比，是電流反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋電路把反饋信號送回輸入端連接方式的不同，可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：在輸入端，反饋電路和輸入回路串聯(lián)連接，反饋信號與輸入信號以電壓形式相加減，如圖所示。并聯(lián)反饋：在輸入端，反饋電路和輸入回路并聯(lián)連接，反饋信號與輸入信號以電流形式相加減，如圖所示。

4.2 反饋的類型及其判定方法

串聯(lián)反饋

并聯(lián)反饋4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋判斷并聯(lián)反饋或串聯(lián)反饋的方法是將放大電路的輸入端短接，即輸入電壓等于零，若反饋信號隨之消失，則為并聯(lián)反饋；若輸入電壓等于零，反饋信號依然能加到基本放大電路輸入端，則為串聯(lián)反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法5.負反饋的四種組態(tài)

4.2 反饋的類型及其判定方法【例4-4】判斷如圖所示電路的反饋類型和性質(zhì)。

4.2 反饋的類型及其判定方法解輸出端假想短路，輸出電流仍然流動，經(jīng)R3和R5分流后，R3上的電流對放大器輸入端產(chǎn)生作用，故是電流反饋；將輸入端假想短路，R3左端接地，反饋作用消失，故是并聯(lián)反饋。在判斷并聯(lián)反饋的極性時，把輸入電流（Ii）看作常數(shù)，If+I′i=Ii。三極管基極電流就是基本放大器輸入電流（I′i）。判斷過程如下：Ui↑→I′i↑→Uc1↓→Ie2（?Io）↓→If↑→I′i↓上述判斷過程中，Ie2的正方向為從三極管流出。當Ie2減小時，給R3的分流減小，向左流的電流減小，向右流的If增大。所以，電路是負反饋。

4.2 反饋的類型及其判定方法【例4-5】判斷如圖所示放大電路中從集成運算放大電路A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。

4.2 反饋的類型及其判定方法4.2 反饋的類型及其判定方法負反饋可使放大電路很多方面的性能得到改善，下面分析負反饋對放大電路主要性能的影響。1.降低放大倍數(shù)由反饋放大電路方框圖可知，引入負反饋后的放大倍數(shù)為，由于閉環(huán)放大倍數(shù)是開環(huán)放大倍數(shù)A的1/（1+AF），即引入負反饋后放大電路的放大倍數(shù)下降了。2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性在基本放大電路中，由于電路元件的參數(shù)和電源電壓不穩(wěn)定，所以當溫度、負載等變化時，將引起放大倍數(shù)的變化。這時就需要引入負反饋來提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。

4.3 負反饋對放大電路性能的影響3.展寬頻帶4.3 負反饋對放大電路性能的影響負反饋展寬頻帶4.減小非線性失真4.3 負反饋對放大電路性能的影響引入負反饋減小失真5.減小內(nèi)部噪聲放大電路內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲和干擾，在無負反饋時，會和有用信號一起由輸出端輸出，嚴重影響了放大電路的工作質(zhì)量。引入負反饋可以使有用信號電壓、噪聲及干擾同時減小。有用信號減小后可以用增大輸入信號彌補，但噪聲和干擾信號不會增加。對于外部干擾及與信號同時混入的噪聲，采用負反饋的辦法是不能解決的。4.3 負反饋對放大電路性能的影響6.改變輸入、輸出電阻4.3 負反饋對放大電路性能的影響7.放大電路中引入負反饋的一般原則放大電路引入負反饋的一般原則如下。①為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應引入直流負反饋；為了改善電路的動態(tài)性能，應引入交流負反饋。②根據(jù)信號源的性質(zhì)決定引入串聯(lián)負反饋或并聯(lián)負反饋。當信號源為恒壓源或內(nèi)阻較小的電壓源時，為增大放大電路的輸入電阻，以減小信號源的輸出電流和內(nèi)阻上的壓降，應引入串聯(lián)負反饋；當信號源為恒流源或內(nèi)阻較大的電流源時，為減小放大電路的輸入電阻，使電路獲得更大的輸入電流，應引入并聯(lián)負反饋。③根據(jù)負載對放大電路輸出量的要求，即負載對其信號源的要求，決定引入電壓負反饋或電流負反饋。當負載需要穩(wěn)定電壓信號時，應引入電壓負反饋；當負載需要穩(wěn)定電流信號時，應引入電流負反饋。4.3 負反饋對放大電路性能的影響【例4-6】在如圖所示的放大電路中按要求引入適當?shù)姆答?。①希望加入信號后，ic3的數(shù)值基本不受R6改變的影響。②希望接入負載后，輸出電壓（Uo）基本穩(wěn)定。4.3 負反饋對放大電路性能的影響4.3 負反饋對放大電路性能的影響4.3 負反饋對放大電路性能的影響簡單的負反饋放大電路，利用微變等效電路法進行分析計算；對于深度負反饋放大電路，采用估算方法。4.4 深度負反饋放大電路4.4.1深度負反饋放大電路的特點

4.4.2深度負反饋放大電路的估算

4.4.2深度負反饋放大電路的估算

【例4-7】如圖所示的反饋放大電路，試估算此電路的電壓放大倍數(shù)。4.4.2深度負反饋放大電路的估算

4.4.2深度負反饋放大電路的估算

【例4-8】如圖所示的反饋放大電路，試估算此電路的電壓放大倍數(shù)。4.4.2深度負反饋放大電路的估算

負反饋放大電路廣泛應用在擴音機及放音機電路中。1.OTL擴音機4.5 負反饋放大電路的應用2.放音機磁頭放大電路4.5 負反饋放大電路的應用1.助聽器電路4.6 知識拓展2.精密電流變換器電路4.6 知識拓展1.進一步熟悉集成運算放大電路的應用。2.研究負反饋放大電路的特點，熟悉負反饋對放大電路的影響。3.熟悉負反饋放大電路的測試方法。

4.7實驗

單級負反饋放大電路的測試

一實驗目的二實驗器材雙路直流穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、交流毫伏表、示波器、萬用表、實訓線路板、各種元器件。

元器件表編號名稱參數(shù)編號名稱參數(shù)R1電阻2kWR2電阻210kWR3電阻2kWRL電阻10kWRf電阻20kWIC集成運放μA741三實驗步驟（1）電壓串聯(lián)負反饋放大電路電壓串聯(lián)負反饋放大電路①按下圖接線，檢查接線無誤后，接通正、負電源電壓±9V。三實驗步驟（1）電壓串聯(lián)負反饋放大電路②輸入端ui接入頻率為1kHz、有效值為0.2V的正弦信號，用示波器觀察輸入電壓ui及輸出電壓uo的波形。③用交流毫伏表分別測出ui、up、uf、uo的有效值并記錄于下表中，維持輸入電壓ui不變，斷開RL測出開路輸出電壓uot，記錄于下表中。根據(jù)測量數(shù)據(jù)求出Auf、Rif、Rof，記錄于下表中。三實驗步驟（1）電壓串聯(lián)負反饋放大電路電壓串聯(lián)負反饋的數(shù)據(jù)內(nèi)容Ui（V）Up（V）Uf（V）Uo（V）Uot（V）AufRifRof測量值理論值三實驗步驟（2）電流串聯(lián)負反饋放大電路①按下圖接線，檢查接線無誤后，接通正、負電源電壓±9V。電流串聯(lián)負反饋放大電路三實驗步驟（2）電流串聯(lián)負反饋放大電路②輸入端ui接入頻率為1kHz、有效值為0.2V的正弦信號，用示波器觀察ui、u′o波形。③用交流毫伏表分別測出ui、up、uf、u′o的有效值并記錄于下表中。④維持輸入電壓ui不變，將RL改接為5.1kW和2kW，分別測出ui、up、uf、u′o的有效值并記錄于下表中。根據(jù)測量數(shù)據(jù)求出Auf并記錄于下表中。三實驗步驟（2）電流串聯(lián)負反饋放大電路

電流串聯(lián)負反饋的數(shù)據(jù)內(nèi)容Ui（V）Up（V）Uf（V）U′o（V）Uo（V）（=

U′o

?

Uf）RL10kW5.1kW2kW四實驗報告（1）整理實訓數(shù)據(jù)。（2）根據(jù)測試結(jié)果總結(jié)電壓串聯(lián)負反饋放大電路、電流串聯(lián)負反饋放大電路的特點。（3）說明實訓中遇到的問題及解決辦法。五思考題（1）說明負反饋對放大電路的影響。（2）對于電流串聯(lián)負反饋放大電路，改變不同RL，說明了什么問題？六注意事項測試結(jié)果與理論估算值產(chǎn)生誤差的原因主要有如下幾點。①集成運放的特性與理論值相差較多，主要是集成運放的開環(huán)增益不高，使實測輸出電壓值偏小。另外，共模抑制比較低，也會引起同相運算電路的輸出值產(chǎn)生誤差。②運算電路外接元件的標稱值與實際值有誤差。③調(diào)零沒有調(diào)好或調(diào)零電位器發(fā)生變動。④電路接錯或測量點接錯，電壓表換擋誤差或讀數(shù)錯誤，電壓表內(nèi)阻較低等。⑤輸入信號過大，集成運放工作在非線性狀態(tài)。①反饋是將放大電路輸出量的一部分或全部，按一定方式送回到輸入端，與輸入量一起參與控制，從而改善放大電路的性能。反饋放大電路可以用方框圖表示，其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的表達式為。②按照不同的分類方法，反饋有正