放大電路中的反饋

1、第六章放大電路中的反饋6.1 反饋的基本概念及判斷方法反饋的基本概念一、反饋（回授）的概念（圖）將輸出量的一部分或全部，通過(guò)一定電路形式作用到輸入回路，用來(lái)影響其輸入量的措施稱為反饋。二、正反饋與負(fù)反饋1. 凈輸入量：基本放大電路的輸入信號(hào)；2. 正反饋：使放大電路凈輸入量增大的反饋；反饋結(jié)果使輸出量的變化增大的反饋。3. 負(fù)反饋：使放大電路凈輸入量減小的反饋；反饋結(jié)果使輸出量的變化減小的反饋。（圖）三、直流反饋與交流反饋1. 直流反饋：（圖）反饋量中只含有直流量；直流通路中存在的反饋；影響靜態(tài)工作點(diǎn)。2. 交流反饋：（圖中去掉旁路電容）反饋量中只含有交流量；交流通路中存在的反饋；影響放大電路

2、性能。反饋的判斷一、反饋存在與否的判斷（圖）1. 是否存在將輸出回路與輸入回路相連接的反饋通路；2. 反饋通路是否影響了放大電路的凈輸入。利用疊加定理可以理解輸入端有無(wú)輸出量的作用結(jié)果。二、反饋極性的判斷（瞬時(shí)極性法）（圖 ）（圖 ）1. 規(guī)定電路輸入信號(hào)在某一時(shí)刻對(duì)地的極性；2. 逐級(jí)判斷電路中各相關(guān)點(diǎn)的電流流向和電位極性；（1）三極管：若基極正極性，則動(dòng)態(tài)電流從c 到 e；（ 2）運(yùn)放：同相端加正極性，輸出端輸出正極性；3. 判斷輸出信號(hào)的極性；4. 判斷反饋信號(hào)的極性；5. 反饋信號(hào)使放大電路的凈輸入信號(hào)增大與否。6. 注：反饋量?jī)H僅決定于輸出量，而與輸入量無(wú)關(guān)，分析反饋極性時(shí)，可將輸出

3、量視為作用于反饋網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立源。三、直流反饋與交流反饋的判斷（圖）（圖）根據(jù)交直流通路來(lái)判斷1例 6.1.1 判斷正反饋、負(fù)反饋，直流的還是交流的？（圖6.1.7 ）6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)負(fù)反饋放大電路即為引入交流負(fù)反饋的放大電路。負(fù)反饋放大電路分析判別要點(diǎn)一、從輸出端判斷：電壓負(fù)反饋、電流負(fù)反饋1. 電壓負(fù)反饋：反饋信號(hào)取自輸出電壓；2. 電流負(fù)反饋：反饋信號(hào)取自輸出電流；3. 判別方法：輸出電壓置 0 法。圖、圖二、 從輸入端判斷：串聯(lián)負(fù)反饋、并聯(lián)負(fù)反饋1. 串聯(lián)負(fù)反饋：反饋量與輸入量以電壓方式疊加；2. 并聯(lián)負(fù)反饋：反饋量與輸入量以電流方式疊加；3. 判別方法：輸入信號(hào)與反饋

4、信號(hào)的連接方式，如果連接在同一個(gè)端子上，為并聯(lián)；不在同一個(gè)端子上，為串聯(lián)。（從而構(gòu)成了四種負(fù)反饋組態(tài)）四種負(fù)反饋組態(tài)（講解順序：判斷有無(wú)反饋；找出反饋網(wǎng)絡(luò)；組態(tài)判別；輸入信號(hào)樣式；穩(wěn)定方式講解，以輸入信號(hào)不變，而其他原因引起的輸出信號(hào)改變?yōu)槔┮?、電壓串?lián)負(fù)反饋( 圖輸入信號(hào)為電壓源，穩(wěn)定輸出電壓。二、電流串聯(lián)負(fù)反饋( 圖輸入信號(hào)為電壓源，穩(wěn)定輸出電流。三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋( 圖輸入電流源，穩(wěn)定輸出電壓。四、電流并聯(lián)負(fù)反饋( 圖輸入信號(hào)電流源，穩(wěn)定輸出電流五、例：圖、圖6.3負(fù)反饋放大電路的方塊圖及一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的方塊圖表示法（圖）一、反饋網(wǎng)絡(luò)：所有與反饋系數(shù)有關(guān)的元器件所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

5、2二、各信號(hào)間的關(guān)系： XiX iX f三、中頻段各信號(hào)間的關(guān)系：X iX i X f四、基本放大電路的放大倍數(shù)：X 0AX i五、X f反饋系數(shù)： FX 0六、負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)：A fX oAX iAX iX iAFX i1 AF七、電路的環(huán)路放大倍數(shù)：AFX fX i八、中頻段時(shí)的表達(dá)式： A fA1AF1九、引入深度負(fù)反饋時(shí)的表達(dá)式：（說(shuō)明了什么）AfF十、正反饋： AF 0十一、 自激振蕩：電路在輸入量為0 時(shí)就有輸出， AF1。十二、注意：通常的負(fù)反饋放大電路是指中頻段的反饋極性，當(dāng)進(jìn)入其他頻段時(shí)，產(chǎn)生的相移可能對(duì)某一特定頻率產(chǎn)生正反饋。6.3.2 四種組態(tài)電路的方塊圖(圖

6、6.3.2)一、將負(fù)反饋放大電路的基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)均看成為二端口網(wǎng)絡(luò)，則不同反饋組態(tài)表明兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的不同連接方式，由于不同組態(tài)的輸入輸出信號(hào)及反饋信號(hào)不同，所以不同組態(tài)中，各個(gè)量的物理意義及量綱也不同；二、電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路中：（各輸入輸出量、反饋系數(shù)、電路開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)、閉環(huán)放大倍數(shù)的定義公式）三、電流串聯(lián)負(fù)反饋電路中：四、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路中：五、電流并聯(lián)負(fù)反饋電路中：（表）負(fù)反饋放大電路的基本放大電路一、將負(fù)反饋放大電路中信號(hào)傳遞并不是單向的，因?yàn)榉答伨W(wǎng)絡(luò)是雙向的，因此在反饋輸出信號(hào)的同時(shí)，還將輸入信號(hào)引導(dǎo)輸出端。因此將新的基本放大電路分離出來(lái)，3使信號(hào)傳遞單向化，就需要考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的

7、負(fù)載效應(yīng)，就是將反饋網(wǎng)絡(luò)作為放大電路輸入端和輸出端的等效負(fù)載?？梢赃M(jìn)行戴維南等效，并令輸入量及輸出量的作用為零。二、如圖 6.3.3 所示，電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路的基本放大電路；三、如圖 6.3.4 所示，電流串聯(lián)負(fù)反饋電路的基本放大電路；四、如圖 6.3.5 所示，電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路的基本放大電路；五、如圖 6.3.6 所示，電流并聯(lián)負(fù)反饋電路的基本放大電路。六、具體求解方法：1.求輸入回路，電壓反饋，則輸出端接地（輸出電壓置零）；電流反饋，則輸出回路開(kāi)路（輸出電流置零） 。2. 求輸出回路，并聯(lián)反饋，則輸入端接地；串聯(lián)反饋，則輸入回路開(kāi)路，斷開(kāi)放大電路輸入級(jí)與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接處。 （去除輸入量的

8、影響）注：一般由集成運(yùn)放構(gòu)成的負(fù)反饋放大電路均引入了深度負(fù)反饋，因此不必求出基本放大電路的放大倍數(shù)。6.4深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)根據(jù)深度負(fù)反饋的條件， 可以推出當(dāng)電路引入深度負(fù)反饋時(shí)， 反饋信號(hào)等于輸入信號(hào)， 即忽略凈輸入量。其實(shí)質(zhì)為： 在近似分析中忽略凈輸入量， 對(duì)于不同組態(tài)， 可忽略的凈輸入量不同（串聯(lián)忽略電壓，并聯(lián)忽略電流） 。反饋網(wǎng)絡(luò)的分析（圖）目的：找出負(fù)反饋放大電路的反饋網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)定義求出反饋系數(shù)。一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路的反饋系數(shù)：U fR1FuuR1R2U 0U fR二、電流串聯(lián)負(fù)反饋電路的反饋系數(shù)：FuiI 0I fU 0R1三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路的反

9、饋系數(shù)：FiuU 0RU 0四、電流并聯(lián)負(fù)反饋電路的反饋系數(shù)：I fR2FiiR1R2I 0（注：反饋量?jī)H取決于輸出量，與輸入量及負(fù)載電阻無(wú)關(guān)。）4放大倍數(shù)的分析一、求解步驟：1. 判斷組態(tài)；2. 求反饋系數(shù)；3. 求放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)。二、 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路（圖）1.反饋系數(shù)： FuuU fR1U0 R1R22.電路的放大倍數(shù)：AuufU 01U 0R1R2U iFuuU fR13.電壓放大倍數(shù)：AufAuuf三、電流串聯(lián)負(fù)反饋電路（圖6.4.1）1.反饋系數(shù)： FuiU fRI 02.電路的放大倍數(shù)：AiufI 01I 01U iFuiU fR3.電壓放大倍數(shù)：AufI0 RLAiu

10、f RLRLU iR四、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路（圖6.4.1）（圖 6.4.2）I fU 01.反饋系數(shù)： FiuR1U 0U 0R2.電路的放大倍數(shù)：AuifU 01U 0I iFiuI fU 0U 01R（因?yàn)閮糨斎腚妷簬缀鯙?.電壓放大倍數(shù)：AusfU sI i RsAuif RsRs零，所以信號(hào)源的電壓全部降落在內(nèi)阻上，有U sI i Rs ）4.對(duì)于并聯(lián)反饋電路，信號(hào)源內(nèi)阻必不可少，否則反饋將不起作用。（此時(shí)凈輸入電流僅僅取決于恒壓信號(hào)源，而與反饋電流無(wú)關(guān)）。五、電流并聯(lián)負(fù)反饋電路1.反饋系數(shù)： FiiI fR2I 0R1R252.電路的放大倍數(shù)：AiifI 01I 0I iFiiI f

11、3.電壓放大倍數(shù)：AusfU 0I0RLAiifRLRL(1R1)U sI i RsRsRsR2例 1（圖）已知各電阻參數(shù)，求深度負(fù)反饋條件下，電壓放大倍數(shù)；例 2（圖）已知各電阻參數(shù)，求深度負(fù)反饋條件下，電壓放大倍數(shù)；例 3 圖所示，判斷交流負(fù)反饋組態(tài)，求深度負(fù)反饋條件下，電路放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)；例 4 圖所示，判斷交流負(fù)反饋組態(tài)，求深度負(fù)反饋條件下，電路放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)；6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響穩(wěn)定放大倍數(shù)AdAfAdA一、中頻變化率表達(dá)式：由公式Af求微分得1 AFA1 AFAf二、結(jié)論：以損失放大倍數(shù)為代價(jià)提高了負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性。改變輸入電阻和輸出電阻一、對(duì)輸

12、入電阻的影響1.串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻（圖）（1）基本放大電路的輸入電阻：RiU iI i（2）整個(gè)電路的輸入電阻：RifU i UAFUI i(1 AF ) RiI i（3）注意：某些電阻不在反饋環(huán)內(nèi)，則不應(yīng)被放大。(圖 6.5.2)U i UAFU(1 AF )Ri , Rif Rif RbRifI iI i2.并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻（圖6.5.3 所示）（1）基本放大電路的輸入電阻：RiU iI i6（2）整個(gè)電路的輸入電阻：RifU iU iRiI iI i AFI i(1 AF)二、對(duì)輸出電阻的影響1.電壓負(fù)反饋減小輸出電阻（圖6.5.4 所示）（1）令輸入量為 0，電壓負(fù)反饋放大電

13、路輸出電阻的表達(dá)式為：R0 fU 0R0（此時(shí)已經(jīng)在R0 中把反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)考慮進(jìn)I 01 AF去了，所以在此方塊圖中， 不再考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻對(duì)輸出電阻的影響，并聯(lián)時(shí)認(rèn)為無(wú)窮大，串聯(lián)時(shí)認(rèn)為是零）；（2）當(dāng)反饋深度為無(wú)窮大時(shí)，輸出電阻趨于0，近似認(rèn)為是恒壓源。2.電流負(fù)反饋增大輸出電阻（圖6.5.5 所示）（1）令輸入量為 0，則電壓負(fù)反饋放大電路輸出電阻的表達(dá)式為：R0 fU 0(1 AF )R0I 0（2）當(dāng)反饋深度為無(wú)窮大時(shí)，輸出電阻趨于無(wú)窮大，近似認(rèn)為是恒流源。展寬頻帶一、負(fù)反饋減小了各種原因引起的放大倍數(shù)變化，自然也減小了因信號(hào)頻率變化所引起的變化；二、對(duì)于純電阻反饋網(wǎng)絡(luò)，且在波

14、特圖上低頻段和高頻段各僅有一個(gè)拐點(diǎn)，則其基本放大電路高頻段放大倍數(shù)的表達(dá)式為：AhAmf1 jf HAmAh1Am F三、 引入負(fù)反饋后，高頻段放大倍數(shù)為：A hff，1 A h F1jf Hff Hf (1 Am F ) f H四、f L負(fù)反饋放大電路下限頻率為： f Lf1Am F減小非線性失真一、（圖所示）定量講解負(fù)反饋抑制非線性失真的方法；7二、（圖所示）電路開(kāi)環(huán)時(shí)的輸出量為：三、閉環(huán)后的輸出量為： （此時(shí)，應(yīng)增大輸入量，使凈輸入量的基波成分與開(kāi)環(huán)時(shí)相同）四、結(jié)論：負(fù)反饋抑制非線性失真的條件1. 信號(hào)源有足夠的能量，使閉環(huán)后基本放大電路的凈輸入量與開(kāi)環(huán)時(shí)相等；2. 非線性失真產(chǎn)生于電路

15、的內(nèi)部。放大電路中引入負(fù)反饋的一般原則一、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)引入直流負(fù)反饋；改善電路的動(dòng)態(tài)性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋；二、根據(jù)信號(hào)源的性質(zhì)決定引入串聯(lián)負(fù)反饋或并聯(lián)負(fù)反饋；三、根據(jù)負(fù)載對(duì)放大電路輸出量的要求，引入電壓或電流負(fù)反饋；四、根據(jù)信號(hào)變換的需要決定組態(tài)的選擇。五、例（圖所示）1. 減小放大電路從信號(hào)源索取的電流并增強(qiáng)帶負(fù)載能力；2. 將輸入蒂娜流轉(zhuǎn)換成與之成穩(wěn)定線性關(guān)系的輸出電流；3. 將輸入電流轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電壓。6.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性（如果電路的組成不合理， 反饋過(guò)深， 那么在輸入量為零時(shí)， 輸出卻產(chǎn)生了一定頻率和一定幅值的信號(hào)，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩，造成了電路不具備穩(wěn)定性）負(fù)反

16、饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件一、自激振蕩產(chǎn)生的原因1.負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式：A fX oAX iA；X iX iAFX i 1AF2.中頻段： AF0，AF2n ，有 X iX iX f ；3.附加相移：在中頻段相位關(guān)系的基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的相移；（放大電路的電抗性元件及晶體管的高頻參數(shù)，使放大電路在低頻區(qū)和高頻區(qū)產(chǎn)生附加相移。）當(dāng)某一頻率f0的信號(hào)使得 AF (2n 1) ，則 X iX i X f ；4. 自激振蕩：（圖6.6.1 所示）若某種原因使得頻率f0 的信號(hào)存在，那么信號(hào)將不斷放大，借助半導(dǎo)體器件的非線性特性， 電路最終能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡， 從而反饋信號(hào)維持輸出信號(hào)，輸出信號(hào)

17、維持反饋信號(hào)，互相依存，產(chǎn)生自激振蕩。二、自激振蕩的平衡條件1.平衡條件：AF1；82. 幅值平衡條件： AF 1；3.相位平衡條件：AF(2n1)；4. 起振條件： AF 1 。負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析一、直接耦合、反饋為純電阻網(wǎng)絡(luò)：僅有高頻附加相移，且僅產(chǎn)生于放大電路；1.單管放大電路：最大附加相移90 0 ，不滿足相位平衡條件；2.兩極放大電路：最大附加相移1800 ，但此時(shí)頻率趨向于無(wú)窮大，A0 ，不滿足幅值條件；3.三級(jí)放大電路：最大附加相移2700 ，存在 f 0 ，使得 A1800 ， A0 ，有可能產(chǎn)生自激振蕩。二、自激振蕩的可能性因素：1. 級(jí)數(shù)因素：級(jí)數(shù)越多，越容易產(chǎn)

18、生；2. 耦合電容因素：電容越多，越容易產(chǎn)生低頻振蕩；3. 反饋深度因素：深度越深，越容易滿足幅值條件。三、自激振蕩的消除：產(chǎn)生振蕩的信號(hào)不一定來(lái)源于真正的輸入信號(hào)，又可能來(lái)源于某種電擾動(dòng)，因此消除自激振蕩必須破壞產(chǎn)生振蕩的條件。負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷一、判斷方法（圖 6.6.2所示）1.圖 a 中： f0 使得AF1800 （相位條件）， f C 使得 AF1（幅值條件），因?yàn)?f0小于 f C ，因此 f0使得 AF1，產(chǎn)生自激振蕩，振蕩頻率為f 0 ；2.圖 b 中： f 0 使得AF1800 （相位條件）， f C 使得 AF1（幅值條件），因?yàn)?f0大于 f C ，因此f0使得