模電課件第四章負反饋放大電路

1、14.1 負反饋的概念負反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為信號迭加，就稱為反饋反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負負反饋反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為為正反饋正反饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所以這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號判斷正負反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是的相位關(guān)系，同相是正反饋正反饋，反相是，

2、反相是負反饋負反饋。第四章第四章 負反饋放大電路負反饋放大電路2基本放大基本放大電路電路aodx ox dooxxa 反饋電路反饋電路ffx ox ofxxf 反饋框圖：反饋框圖：3基本放大基本放大電路電路aodx ox 反饋回電路反饋回電路ffx ix +反饋電路的三個環(huán)節(jié)：反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大：放大：dooxxa 反饋：反饋：ofxxf 迭加：迭加：fidxxx 反饋框圖：反饋框圖：4ufud例：例：rf、re1組成反饋網(wǎng)組成反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋系數(shù)：絡(luò)，反饋系數(shù)：f1e1eofrrruuf +c1rb1rc1rb21rb22rc2re2re1cec3c2+ecuoui+t1t2rf54.2

3、 負反饋的類型及分析方法負反饋的類型及分析方法4.2.1 負反饋的類型負反饋的類型(1) 根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自電壓信號，叫如果反饋信號取自電壓信號，叫電壓反饋電壓反饋。如果反饋信號取自電流信號，叫如果反饋信號取自電流信號，叫電流反饋電流反饋。電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流、阻的作用。電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。增大輸出電阻的作用。6rluorluo電壓反饋采樣的兩種形式：電壓反饋采樣的兩種形

4、式：7電流反饋采樣的兩種形式：電流反饋采樣的兩種形式：rlioierlioierf8(2) 根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為的不同，可以分為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和和并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋電壓信號反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋電壓信號與輸入信號電壓比較的，叫串聯(lián)反饋。與輸入信號電壓比較的，叫串聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號電流反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號電流與輸入信號電流比較的，叫并聯(lián)反饋。與輸入信號電流比較的，叫并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反

5、饋使電路的輸入電阻減小。使電路的輸入電阻減小。9iifibib=i-if并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋10(3)交流反饋交流反饋與與直流反饋直流反饋有的反饋只對交流信號起作用，稱為交流有的反饋只對交流信號起作用，稱為交流反饋。有的反饋只對直流起作用，稱為直反饋。有的反饋只對直流起作用，稱為直流反饋。有的反饋對交直流均起作用。流反饋。有的反饋對交直流均起作用。在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，可以隔斷直流，在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以

6、使其只對直流起作用。以使其只對直流起作用。11增加隔直電容增加隔直電容c后，后，rf只對交流起反饋作用。只對交流起反饋作用。+c1rb1rc1rb21rb22rc2re2re1cec3c2+ecuoui+t1t2rfc注：本電路中注：本電路中c1、c2也起到隔直作用。也起到隔直作用。12增加旁路電容增加旁路電容c后，后，rf只對直流起反饋作用。只對直流起反饋作用。+c1rb1rc1rb21rb22rc2re2cec3c2+ecuoui+t1t2rfcre113負負反反饋饋交流反饋交流反饋直流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)

7、負反饋電流并聯(lián)負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定靜態(tài)工作點負反饋的分類負反饋的分類144.2.2負反饋的分析方法負反饋的分析方法分析步驟：分析步驟：3、是否負反饋？、是否負反饋？4、是負反饋！那么是何種類型的負反、是負反饋！那么是何種類型的負反饋？（判斷反饋的組態(tài)）饋？（判斷反饋的組態(tài)）1、找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。、找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。2、是交流反饋還是直流反饋？、是交流反饋還是直流反饋？15判斷負反饋的方法：判斷負反饋的方法：瞬時極性法：瞬時極性法：假設(shè)輸出端信號有一定極性的瞬時變化，假設(shè)輸出端信號有一定極性的瞬時變化，依次經(jīng)過反饋、比較、放大后，再回到輸出依次經(jīng)過反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若

8、輸出信號與原輸出信號的變化極性相端，若輸出信號與原輸出信號的變化極性相反，則為負反饋。反之為正反饋。反，則為負反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。電流的微小變化開始。判斷時在輸入端也要反映出反饋信號與輸判斷時在輸入端也要反映出反饋信號與輸入信號的比較關(guān)系。入信號的比較關(guān)系。16例：判斷例：判斷rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。uoufubeuc1ub2uc2ufube=ui-ufuc1ub2uc2uo+c1rb

9、1rc1rb21rb22rc2re2re1cec3c2+ecuoui+t1t2rf17例：判斷例：判斷rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。ubeuc1ub2uc2此電路是電壓串聯(lián)負反饋，對直流不起作用。此電路是電壓串聯(lián)負反饋，對直流不起作用。+c1rb1rc1rb21rb22rc2re2re1cec3c2+ecuoui+t1t2rfuf18分析中用到了三極管的集電極與基極相位分析中用到了三極管的集電極與基極相位相反這一性質(zhì)。相反這一性質(zhì)。19我們這里分析的是交流信號，不要與直我們這里分析的是交流信號，不要與直流信號混淆。流信號混淆。分析中用到的電壓、電流要在

10、電路中標分析中用到的電壓、電流要在電路中標出。并且注意符號的使用規(guī)則。出。并且注意符號的使用規(guī)則。如果反饋對交直流均起作用（本題即如果反饋對交直流均起作用（本題即是），可以用全量。是），可以用全量。瞬時極性法所判斷的也是瞬時極性法所判斷的也是相位的關(guān)系相位的關(guān)系。電路中兩個信號的相位電路中兩個信號的相位不是同相就是反不是同相就是反相相，因此若兩個信號都上升，它們一定，因此若兩個信號都上升，它們一定同相；若另一個信號下降而另一個上升，同相；若另一個信號下降而另一個上升，它們一定反相。它們一定反相。20例：判斷例：判斷rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+ucc

11、rcc2c1rfuiuoiibif電壓反饋電壓反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋uoifib=i+ifuo此電路是電壓并聯(lián)負反饋，對直流也起作用。此電路是電壓并聯(lián)負反饋，對直流也起作用。21+uccrcc2c1rfuiuoiibif三極管的靜態(tài)工作點如何提供？三極管的靜態(tài)工作點如何提供？能否在反饋回路加隔直電容？能否在反饋回路加隔直電容？不能！rf為三極管提供靜態(tài)電流！22例：判斷例：判斷rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。uouiiibifufre2rfre1rc1rc2+uccie2電流反饋電流反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋ie2ufifibuc1ub2uc1ub2ib2ie2

12、23例：判斷例：判斷rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電流并聯(lián)負反饋。對直流也起作用，可電流并聯(lián)負反饋。對直流也起作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點。以穩(wěn)定靜態(tài)工作點。uouiiibifufre2rfre1rc1rc2+uccie2uc1ub224例：判斷如圖電路中例：判斷如圖電路中re1、re2的負反饋作用。的負反饋作用。rcrb1rb2re1re2cec2c1+uccuouiubeie電流串聯(lián)反饋電流串聯(lián)反饋re2對交流反對交流反饋不起作用饋不起作用對交流信號：對交流信號：ieueube=ui-ueibiere1：電流串聯(lián)負反饋。：電流串聯(lián)負反饋。25判斷電路中

13、判斷電路中re1、re2的直流反饋作用。的直流反饋作用。re1、re2對對直流均起作直流均起作用，通過反用，通過反饋穩(wěn)定靜態(tài)饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點。工作點。反饋過程：反饋過程：iercrb1rb2re1re2cec2c1+uccuouiubeieubueue=ie(re1+re2)ube=ubueibie恒定恒定cc2b1b2bburrru 26例：判斷如圖電路中例：判斷如圖電路中re3的負反饋作用。的負反饋作用。+ucct1t2t3rb1rc1rb2rc2rb3rc3re3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3電流串聯(lián)負反饋，對直流不起作用。電流串聯(lián)負反饋，對直

14、流不起作用。27正、負反饋的判別方法瞬時極性法 首先假設(shè)輸入信號為某一極性，一般為首先假設(shè)輸入信號為某一極性，一般為“”，然后按照基本放大器的性質(zhì)確定輸出，然后按照基本放大器的性質(zhì)確定輸出信號的極性，最后依照反饋的正負極性和上述信號的極性，最后依照反饋的正負極性和上述定義作出結(jié)論。定義作出結(jié)論。28電壓、電流反饋的判別電壓、電流反饋的判別輸出短路法輸出短路法 假設(shè)輸出端（負載）短路，如果反饋信號也假設(shè)輸出端（負載）短路，如果反饋信號也變?yōu)樽優(yōu)?，即反饋不存在了，則為電壓反饋；若反，即反饋不存在了，則為電壓反饋；若反饋信號不為饋信號不為0，反饋照樣存在，則為電流反饋。，反饋照樣存在，則為電流反饋

15、。29 引入反饋的結(jié)果使凈輸入引入反饋的結(jié)果使凈輸入信號減小了，是信號減小了，是負反饋負反饋。 輸入信號和反饋信號分別加在放大器的兩個輸入端，輸入信號和反饋信號分別加在放大器的兩個輸入端，是是串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。假設(shè)輸出短路時，假設(shè)輸出短路時，uo0，uf0，是，是電壓反饋電壓反饋。30 引入反饋的結(jié)果使凈輸入引入反饋的結(jié)果使凈輸入信號減小了，是信號減小了，是負反饋負反饋。 輸入信號和反饋信號均加在放大器的反相輸入端，輸入信號和反饋信號均加在放大器的反相輸入端，是是并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。假設(shè)輸出短路時，假設(shè)輸出短路時，uo0，uf0，是，是電壓反饋電壓反饋。31)(fiddfouuuuuu ou32

16、 引入反饋的結(jié)果使凈輸入信引入反饋的結(jié)果使凈輸入信號減小了，是號減小了，是負反饋負反饋。假設(shè)輸出短路時，假設(shè)輸出短路時，uo0，uf 0，是，是電流反饋電流反饋。 輸入信號和反饋信號均輸入信號和反饋信號均加在放大器的反相輸入端，加在放大器的反相輸入端，是是并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。33 引入反饋的結(jié)果使凈輸入引入反饋的結(jié)果使凈輸入信號減小了，是信號減小了，是負反饋負反饋。假設(shè)輸出短路時，假設(shè)輸出短路時，uo0，uf 0，是，是電流反饋電流反饋。 輸入信號和反饋信號分輸入信號和反饋信號分別加在放大器的兩個輸入別加在放大器的兩個輸入端，是端，是串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。34)(fiddfoiiiiii oi35例

17、1判斷下圖為何種類型的反饋電路？判斷下圖為何種類型的反饋電路？結(jié)論：電壓串聯(lián)負反饋結(jié)論：電壓串聯(lián)負反饋361）令）令uo0uf02）輸入電壓和反饋電壓分別加在）輸入電壓和反饋電壓分別加在a1的同相和反相兩個輸入端的同相和反相兩個輸入端3）反饋電壓使凈輸入電壓減?。┓答侂妷菏箖糨斎腚妷簻p小結(jié)論：電壓串聯(lián)負反饋結(jié)論：電壓串聯(lián)負反饋37例2判斷下圖為何種類型的反饋電路？判斷下圖為何種類型的反饋電路？結(jié)論：電流并聯(lián)負反饋結(jié)論：電流并聯(lián)負反饋384.3 4.3 負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響4.3.1 4.3.1 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 在放大電路中，我們希望放大

18、倍數(shù)是一個穩(wěn)定在放大電路中，我們希望放大倍數(shù)是一個穩(wěn)定的值。但當環(huán)境溫度、電源電壓、電路元器件參數(shù)的值。但當環(huán)境溫度、電源電壓、電路元器件參數(shù)發(fā)生變化時，都會引起放大倍數(shù)的發(fā)生變化時，都會引起放大倍數(shù)的波動波動。但引入負。但引入負反饋后，可以使放大倍數(shù)更加穩(wěn)定。反饋后，可以使放大倍數(shù)更加穩(wěn)定。afaaf1滿足深度負反饋條件滿足深度負反饋條件fa1f3922)1 (1)1 ()1 (afafafafdadaf2)1 (afdadafadaafada11ffafaaf1fa1f40例例某負反饋放大器，其某負反饋放大器，其a a=10=104 4, ,反饋反饋系數(shù)系數(shù)f f=0.01=0.01。由于

19、外部條件變化使。由于外部條件變化使a a變化了變化了10%10%，求，求a af f的相對變化量。的相對變化量。 解：解：adaafada11ff%1 . 0%)10(01. 010114ffada414.3.2 4.3.2 改善放大電路改善放大電路的非線性失真的非線性失真 由于由于bjtbjt是一非線性器件，放大是一非線性器件，放大電路在工作中往往會產(chǎn)生非線性失電路在工作中往往會產(chǎn)生非線性失真，使得輸出波形產(chǎn)生畸變，加入真，使得輸出波形產(chǎn)生畸變，加入負反饋后，非線性失真可大大減小。負反饋后，非線性失真可大大減小。 請看請看演示演示42改善放大電路的非線性失真改善放大電路的非線性失真演示演示4

20、34.3.3 4.3.3 負反饋對通頻帶的影響負反饋對通頻帶的影響 放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了，如下圖所示。帶卻加寬了，如下圖所示。 圖負反饋對通頻帶的影響圖負反饋對通頻帶的影響 無反饋時的通頻帶無反饋時的通頻帶 f f= = f f h hf fl l f f h h44hmj1)j (aa)j1/(1)j1/()j (1)j ()j (hmhmffaafaaafhmfmhmmj1)1 (j1)1/(afafaa有反饋時的通頻帶有反饋時的通頻帶 f ff f = (1+= (1+afaf) ) f fh h 負反饋放大電路擴展通頻帶

21、有一個重要的負反饋放大電路擴展通頻帶有一個重要的特性，即特性，即增益與通頻帶之積為常數(shù)增益與通頻帶之積為常數(shù)：hmhmmmfhmf)1 ()1 (afafaaa454.3.4 4.3.4 負反饋對輸入輸出電阻的影響負反饋對輸入輸出電阻的影響 負反饋對輸入電阻的影負反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)響與反饋加入的方式有關(guān)， 即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓或電流反饋無關(guān)，而與電壓或電流反饋無關(guān)。關(guān)。1 1 負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響46（1 1）串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加）串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加無反饋時放大電無反饋時放大電路的輸入電阻路的輸入電阻r r

22、i iu ud d/i/ii iifdiuurif47iuuiiuuirafiuafur)1 ( if串聯(lián)電壓負反饋串聯(lián)電壓負反饋igridgrdrafiuafur)1 ( if串聯(lián)電流負反饋串聯(lián)電流負反饋ifdiuurif48（2 2）并聯(lián)負反饋使輸入電阻減?。┎⒙?lián)負反饋使輸入電阻減小放大電路的輸入電阻，放大電路的輸入電阻，即即( (無反饋）無反饋） r ri iu ui i/i/id d firrr/if49firrr/if并聯(lián)電壓負反饋并聯(lián)電壓負反饋fiiur frgidrgiafriafurfrgiafrr1if50firrr/if并聯(lián)電流負反饋并聯(lián)電流負反饋fiiur fiiidii

23、iafriafurfiiiafrr1if512 2對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響 負反饋對輸出電阻的影響，取決負反饋對輸出電阻的影響，取決于反饋網(wǎng)絡(luò)與放大電路于反饋網(wǎng)絡(luò)與放大電路輸出端的取輸出端的取樣方式樣方式，而與輸入端的連接方式無，而與輸入端的連接方式無關(guān)。關(guān)。52(1) (1) 電壓負反饋使輸出電阻減小電壓負反饋使輸出電阻減小axaxd d= -ax= -axf f=-au=-auo of foooooodoorafurafuuraxui)1( )1(afrroof 53 (2) (2) 電流負反饋使輸出電阻增大電流負反饋使輸出電阻增大 i io o=ax=axd d+u+uo o/r/ro o axaxd d=-ax=-axf f= =-afi-afio o i io o= =-afi-afio o+u+uo o/r/ro o （1+af1+af）i io o= u= uo o/r/ro o r rofof= u= uo o/ i/ io o= =（1+af1+af）r