模電第六章放大電路中的反饋

1、第六章 放大電路中的反饋 6.1 反饋的基本概反饋的基本概念念及判斷方法及判斷方法6.2 負反饋放大電路的四種基本組態(tài)負反饋放大電路的四種基本組態(tài) 6.3 負反饋放大電路的方塊圖及一般表達式負反饋放大電路的方塊圖及一般表達式 6.4 深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的分析深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的分析 6.5 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 6.6 負反饋放大電路的穩(wěn)定性負反饋放大電路的穩(wěn)定性6.1 反饋的基本概念及判斷方法反饋的基本概念及判斷方法 一、一、 什么是反饋什么是反饋6.1.1 6.1.1 反饋的基本概念反饋的基本概念將放大電路的輸出量（電將放大電路的輸出量（電壓

2、或電流）的一部分或全壓或電流）的一部分或全部通過一定的方式回送到部通過一定的方式回送到放大電路的輸入回路，并放大電路的輸入回路，并對輸入量（電壓或電流）對輸入量（電壓或電流）產(chǎn)生影響，產(chǎn)生影響， 這個過程稱這個過程稱為為反饋（反饋（Feedback）。 通常將連接輸入回路與輸出回路的反饋通常將連接輸入回路與輸出回路的反饋元件，稱為元件，稱為反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡(Feedback Network)(Feedback Network)；把沒有引入反饋的放大電路，稱為基本放大把沒有引入反饋的放大電路，稱為基本放大電路；電路； 而把引入反饋的放大電路稱為而把引入反饋的放大電路稱為反饋放反饋放大電路大電路或

3、或閉環(huán)放大電路閉環(huán)放大電路。 分壓式射極偏置電路分壓式射極偏置電路 C1C2uiuoRLRb2 UCCusRs反 饋 放 大 電 路反 饋網(wǎng) 絡基 本 放 大 電 路RcRb1Re二、二、 正反饋與負反饋正反饋與負反饋 根據(jù)反饋的效果可以區(qū)分反饋的極性，使放大電路凈輸入根據(jù)反饋的效果可以區(qū)分反饋的極性，使放大電路凈輸入信號增大的反饋稱為信號增大的反饋稱為正反饋正反饋（Positive Feedback）；使放大電）；使放大電路凈輸入信號減小的反饋稱為路凈輸入信號減小的反饋稱為負反饋負反饋（Negative Feedback）。）。根據(jù)輸出量的變化根據(jù)輸出量的變化也可以區(qū)分反饋的也可以區(qū)分反饋的

4、極性：反饋的結果極性：反饋的結果使輸出量的變化增使輸出量的變化增大時為大時為正反饋正反饋，使，使輸出量的變化減小輸出量的變化減小時為時為負反饋負反饋。 根據(jù)反饋信號的交、直流性質(zhì)，可分為直流反饋和交流反饋。根據(jù)反饋信號的交、直流性質(zhì)，可分為直流反饋和交流反饋。 如果反饋信號中只有直流分量，則稱為如果反饋信號中只有直流分量，則稱為直流反饋直流反饋；如果反饋信號；如果反饋信號中僅有交流分量，則稱為中僅有交流分量，則稱為交流反饋交流反饋。在很多情況下，反饋信號中在很多情況下，反饋信號中同時存在直流信號和交流信號，同時存在直流信號和交流信號， 則交、則交、 直流反饋并存。直流反饋并存?？傊?，總之，放大

5、電路中的反饋形式多種多樣，正反饋會使放大電路不穩(wěn)定，放大電路中的反饋形式多種多樣，正反饋會使放大電路不穩(wěn)定，而負反饋可以改善放大電路的許多性能。直流負反饋主要用于穩(wěn)而負反饋可以改善放大電路的許多性能。直流負反饋主要用于穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點，定放大電路的靜態(tài)工作點， 而交流負反饋可改善放大電路的各項而交流負反饋可改善放大電路的各項動態(tài)指標。動態(tài)指標。三、三、 直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋 一、一、 有無反饋的判斷有無反饋的判斷6.1.2 6.1.2 反饋的判斷反饋的判斷 二、二、 反饋極性的判斷反饋極性的判斷（瞬時極性法）瞬時極性法）圖圖6.1.3 反饋極性的判斷反饋極性的判斷 通常

6、采用瞬時極性法判別放大電路中引入的是正反饋還是通常采用瞬時極性法判別放大電路中引入的是正反饋還是負反饋。先假定輸入信號某一瞬時的對地極性，然后根據(jù)中頻負反饋。先假定輸入信號某一瞬時的對地極性，然后根據(jù)中頻段各級電路輸入、輸出電壓相位關系段各級電路輸入、輸出電壓相位關系（其中對于分立元件，共（其中對于分立元件，共射電路反相、共集和共基電路同相；對于集成運放，射電路反相、共集和共基電路同相；對于集成運放，uo與與up同同相，相，uo與與un反相）反相），逐級推出其它相關各點的瞬時極性，最后，逐級推出其它相關各點的瞬時極性，最后判斷反饋到輸入端的信號是增強了還是減弱了凈輸入信號。為判斷反饋到輸入端的

7、信號是增強了還是減弱了凈輸入信號。為了便于說明問了便于說明問題，在電路中用符號和分別表示瞬時極性的正和題，在電路中用符號和分別表示瞬時極性的正和負，以表示該點電位上升或下降。負，以表示該點電位上升或下降。 圖圖6.1.4 分立元件放大電路反饋極性的判斷分立元件放大電路反饋極性的判斷三、三、 直流反饋與交流反饋的判斷直流反饋與交流反饋的判斷圖圖6.1.6 直流反饋與交流反饋的判斷（一）直流反饋與交流反饋的判斷（一）電路電路直流通路直流通路交流通路交流通路無交流反饋無交流反饋引入直流負反饋引入直流負反饋圖6.1.6 直流反饋與交流反饋的判斷（二）無直流反饋無直流反饋引入交流負反饋引入交流負反饋圖6

8、.1.7 例6.1.1 電路圖 返回返回6.2 交流負反饋放大電路的四種組態(tài)交流負反饋放大電路的四種組態(tài)6.2.1 負反饋放大電路分析要點負反饋放大電路分析要點一、交流負反饋放大電路的特點：一、交流負反饋放大電路的特點：（1）輸出量和輸入量之間具有穩(wěn)）輸出量和輸入量之間具有穩(wěn)定的比例關系。交流負反饋使放大定的比例關系。交流負反饋使放大電路的放大能力下降。電路的放大能力下降。（2）反饋量實質(zhì)上是對輸出量的）反饋量實質(zhì)上是對輸出量的取樣，其數(shù)值與輸出量成正比。取樣，其數(shù)值與輸出量成正比。（3）負反饋的基本作用是將引會）負反饋的基本作用是將引會的反饋量與輸入量相減，從而調(diào)整的反饋量與輸入量相減，從而

9、調(diào)整電路的凈輸入量和輸出量。電路的凈輸入量和輸出量。二、分析要點：二、分析要點：（1）從輸出端看，反饋量取自）從輸出端看，反饋量取自于輸出電壓，還是輸出電流。于輸出電壓，還是輸出電流。（電壓電壓/電流反饋電流反饋）（2）從輸入端看，反饋量與輸）從輸入端看，反饋量與輸入量以電壓方式相疊加，還是入量以電壓方式相疊加，還是以電流方式相疊加。以電流方式相疊加。（串聯(lián)串聯(lián)/并并聯(lián)反饋聯(lián)反饋）6.2.2 四種負反饋組態(tài)四種負反饋組態(tài)圖圖6.2.2 電壓串聯(lián)負反饋電路電壓串聯(lián)負反饋電路一、電壓串聯(lián)負反饋一、電壓串聯(lián)負反饋iouufUUA放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：圖圖6.2.3 電流串聯(lián)負反饋電路電流串聯(lián)負反饋電路

10、二、電流串聯(lián)負反饋二、電流串聯(lián)負反饋結論：結論：（1）電壓負反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負反）電壓負反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋能夠穩(wěn)定輸出電流。饋能夠穩(wěn)定輸出電流。 （2）串聯(lián)負反饋的輸入電流很小，適用于輸入）串聯(lián)負反饋的輸入電流很小，適用于輸入信號為恒壓源或近似恒壓源的情況。信號為恒壓源或近似恒壓源的情況。ioiufUIA放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：圖圖6.2.4 電壓并聯(lián)負反饋電路電壓并聯(lián)負反饋電路三、電壓并聯(lián)負反饋三、電壓并聯(lián)負反饋iouifIUA放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：四、電流并聯(lián)負反饋四、電流并聯(lián)負反饋返回返回圖圖6.2.5 電流并聯(lián)負反饋電路電流并聯(lián)負反饋電路ioiifIIA放大倍數(shù)：放大

11、倍數(shù)：歸納：歸納：（1）放大電路中應引入電壓）放大電路中應引入電壓/電流負反饋取決于負載欲電流負反饋取決于負載欲得到穩(wěn)定的電壓，還是穩(wěn)定的電流。得到穩(wěn)定的電壓，還是穩(wěn)定的電流。 （2）放大電路中應引入串聯(lián)）放大電路中應引入串聯(lián)/并聯(lián)負反饋取決于輸入信并聯(lián)負反饋取決于輸入信號源是恒壓源（近似恒壓源）還是恒流源（近似恒流源）號源是恒壓源（近似恒壓源）還是恒流源（近似恒流源） 。圖圖6.2.6 電壓反饋與電流反饋的判斷（一）電壓反饋與電流反饋的判斷（一）6.2.3 反饋組態(tài)的判斷反饋組態(tài)的判斷一、電壓反饋與電流反饋的判斷：一、電壓反饋與電流反饋的判斷：負載短路法負載短路法 根據(jù)反饋信號在放大電路輸出

12、端不同的采樣方式，可分為根據(jù)反饋信號在放大電路輸出端不同的采樣方式，可分為電電壓反饋壓反饋和和電流反饋電流反饋。若反饋信號取自輸出電壓，或者說與輸出。若反饋信號取自輸出電壓，或者說與輸出電壓成正比，則稱為電壓反饋；若反饋信號取自輸出電流，或電壓成正比，則稱為電壓反饋；若反饋信號取自輸出電流，或者說與輸出電流成正比，則稱為電流反饋。者說與輸出電流成正比，則稱為電流反饋。 判斷是電壓反饋還是電流反饋，可采用判斷是電壓反饋還是電流反饋，可采用負載短路法負載短路法。假設。假設將放大電路的負載將放大電路的負載RL短路，此時輸出電壓為零，若反饋信號也短路，此時輸出電壓為零，若反饋信號也為零，則說明反饋信號

13、與輸出電壓成正比，因而屬于電壓反饋；為零，則說明反饋信號與輸出電壓成正比，因而屬于電壓反饋； 反之，如果反饋信號依然存在，則表示反饋信號不與輸出電壓反之，如果反饋信號依然存在，則表示反饋信號不與輸出電壓成正比，屬于電流反饋。成正比，屬于電流反饋。 圖圖6.2.7 電壓反饋與電流反饋的判斷（二）電壓反饋與電流反饋的判斷（二）返回返回二、二、 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋圖6.2.8 例圖6.2.1 電路圖圖6.2.9 例圖6.2.2 電路圖返回返回 【例【例1】在圖在圖1所示電路中是否引入了反饋？若引入了反饋，所示電路中是否引入了反饋？若引入了反饋，試判斷其反饋極性和反饋類型。試判斷其反

14、饋極性和反饋類型。 解解 該電路是兩級放大電路，電阻該電路是兩級放大電路，電阻R2和和R4引入的是局部反饋，引入的是局部反饋， 即對于第一級集成運放即對于第一級集成運放A1由由R2引入了電壓并聯(lián)負反饋，對于第引入了電壓并聯(lián)負反饋，對于第二級二級A2由由R4引入的也是電壓并聯(lián)負反饋。另外，一條導線將輸引入的也是電壓并聯(lián)負反饋。另外，一條導線將輸出回路和輸入回路連接了起來，因此整個電路也引入了反饋，出回路和輸入回路連接了起來，因此整個電路也引入了反饋，故將此稱為級間反饋。故將此稱為級間反饋。 圖圖 1 例例1電路圖電路圖R1uiufRLioR2aR3R5R4uo圖5-6例5-1iuA1A2 通常主

15、要討論的是級間反饋。根據(jù)瞬時極性法，假設輸入信通常主要討論的是級間反饋。根據(jù)瞬時極性法，假設輸入信號號ui的瞬時極性為的瞬時極性為 ，經(jīng)過集成運放，經(jīng)過集成運放A1和和A2后，輸出電壓后，輸出電壓uo的瞬的瞬時極性為時極性為 ，反饋電壓，反饋電壓uf的瞬時極性也為的瞬時極性也為 ，由此可判斷出反饋，由此可判斷出反饋電壓增大，則凈輸入電壓電壓增大，則凈輸入電壓ui=ui-uf減小，所以說該反饋是負反饋；減小，所以說該反饋是負反饋；將輸入端反饋節(jié)點將輸入端反饋節(jié)點a接地，輸入信號仍可從反相端輸入，接地，輸入信號仍可從反相端輸入， 故是串故是串聯(lián)反饋；在輸出端將聯(lián)反饋；在輸出端將RL短接，由于輸出電

16、流的作用，反饋電壓短接，由于輸出電流的作用，反饋電壓uf依然存在，所以是電流反饋，由此可得該電路所引入的反饋是依然存在，所以是電流反饋，由此可得該電路所引入的反饋是電流串聯(lián)負反饋。電流串聯(lián)負反饋。 + 【例【例2】試判斷圖試判斷圖2所示電路的極性所示電路的極性和組態(tài)，假設電路中的電和組態(tài)，假設電路中的電容足夠大。容足夠大。 圖圖 2 例例2電路圖電路圖 Rc1C1C2Ce2RL UCCV1RbRc2Re2C1C2Ce1RLiUfUiURc2V2RfRe1Re2oU(a) UCCV2Rc1V1RfoU(b)Re1iIfIiUiI 解解 圖圖2是兩個由分立元件組成的反饋放大電路。連接輸入輸是兩個由

17、分立元件組成的反饋放大電路。連接輸入輸出回路的反饋元件是出回路的反饋元件是Rf。 在圖2（a）中，假設加在V1管基極的輸入信號 在某一瞬時極性為 ，由于第一級是共射電路，輸出電壓與輸入電壓反相，因此V1管集電極瞬時電位為 ，經(jīng)第二級后V2管集電極瞬時電位為 ，則反饋電壓的瞬時極性也為 ，表示反饋電壓 增大,則凈輸入電壓 減小， 可見引入的反饋是負反饋。在放大電路的輸入端，將反饋節(jié)點對地短接，則,輸入信號還能加到放大電路中去，說明是串聯(lián)反饋。在放大電路的輸出端，將負載短路后， 反饋電壓，因此是電壓反饋。由以上分析可得所引反饋是電壓串聯(lián)負反饋。 iU+-+fUfiiUUUiifUUU, 00fU

18、在圖2（b）中，假設加在V1管基極的輸入信號在某一瞬時極性為 ， 則V1管集電極瞬時電位為 ，由于第二級發(fā)射極電位與基極電位相位相同，因此V2管發(fā)射極瞬時電位為 ，亦即電位下降，通過Rf反饋通路的反饋電流增大，導致了凈輸入電流 減小 ，可見引入的反饋是負反饋。在放大電路的輸入端，將反饋節(jié)點對地短接，輸入信號作用消失，可見是并聯(lián)反饋。在放大電路的輸出端，將負載短路后，V2管射極電流經(jīng)反饋電阻Rf進到放大電路的輸入端，使得反饋信號依然存在，故是電流反饋。由以上分析可得所引入的反饋是電流并聯(lián)負反饋。 +-fiiIII6.3 負反饋放大電路的方塊圖及一般表達式負反饋放大電路的方塊圖及一般表達式6.3.

19、1 負反饋放大電路的方塊圖表負反饋放大電路的方塊圖表示示ioxxAofxxF iofxxA 基本放大電路A反饋網(wǎng)絡Fxo正向傳輸反向傳輸ixxfxifiixxxifxxAF 凈輸入信號凈輸入信號 反饋系數(shù)反饋系數(shù)開環(huán)增益開環(huán)增益（基本放大電（基本放大電路放大倍數(shù)）路放大倍數(shù)）閉環(huán)增益閉環(huán)增益（負反饋放大（負反饋放大電路放大倍數(shù)）電路放大倍數(shù)）環(huán)路增益環(huán)路增益6.3.2 四種反饋組態(tài)電路的方框圖四種反饋組態(tài)電路的方框圖表表6.3.1 四種組態(tài)負反饋放大電路的比較四種組態(tài)負反饋放大電路的比較 AFAAFxxAxxxxxxAiiifioiof16.3.3 負反饋放大電路的負反饋放大電路的一般表達式一

20、般表達式ioxxAofxxF iofxxA fiixxx放大電路引入反饋后的放大倍數(shù)放大電路引入反饋后的放大倍數(shù)Af，與反饋深度有關。，與反饋深度有關。（1）當）當 (1+AF) 1時，時，Af1時為深度負反饋，時為深度負反饋，Af1/F，放大倍數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡，與基本放大電路無關。，放大倍數(shù)僅決定于反饋網(wǎng)絡，與基本放大電路無關。（2）當）當(1+AF)A，即引入反饋后，放大倍數(shù)比原來增大，即引入反饋后，放大倍數(shù)比原來增大了，說明放大電路引入的是正反饋；了，說明放大電路引入的是正反饋； （3）當）當(1+AF)=0，即，即AF=-1時，時， Af，說明放大電路在沒有輸，說明放大電路在沒有輸入

21、信號時，也有輸出信號，放大電路產(chǎn)生了自激振蕩，入信號時，也有輸出信號，放大電路產(chǎn)生了自激振蕩， 這種情況這種情況應避免發(fā)生應避免發(fā)生。1+AF稱為反饋深度反饋深度(Amount of Feedback)返回返回6.4 深度負反饋放大電路放大倍數(shù)深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的的分析分析6.4.1 深度負反饋的實質(zhì)：深度負反饋的實質(zhì)：忽略凈輸入（電流、電壓）量。忽略凈輸入（電流、電壓）量。放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為： AFAAf11|1 | FA深度負反饋反饋深度深度負反饋反饋深度則負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)則負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù) FAf1foiofofiofXXF

22、XXAXXFXXA1,由定義可知：由定義可知：fiXX即有：即有：0,ifiUUU串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋0,ifiIII并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋6.4.2 反饋網(wǎng)絡的分析和放大倍數(shù)的分析反饋網(wǎng)絡的分析和放大倍數(shù)的分析求解深度負反饋放大電求解深度負反饋放大電路放大倍數(shù)的步驟：路放大倍數(shù)的步驟：（1）正確判斷反饋組態(tài)；）正確判斷反饋組態(tài)；（2）求解反饋系數(shù)）求解反饋系數(shù)F；（3）利用）利用F求解求解Af ，Auf 。注意：注意：（1）A、F、Af、Auf符號相同符號相同（2）當電路引入串聯(lián)負反饋）當電路引入串聯(lián)負反饋時，時，Ui=Uf ；（3）當電路引入并聯(lián)負反饋）當電路引入并聯(lián)負反饋時，時，Ii=If

23、 、Us=IfRs ；（4）當電路引入電流負反饋）當電路引入電流負反饋時，時，Uo=IoRL （總負載）（總負載） ；圖6.4.2 并聯(lián)負反饋電路的信號源111oouififiusisfsoousfsfsiusUUAIIFUI RI RUUAUI RFR電壓并聯(lián)負反饋放大倍數(shù)電壓并聯(lián)負反饋放大倍數(shù)：信號源電壓：信號源電壓：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：圖圖6.2.8 例例6.4.1 電路圖電路圖圖圖6.2.9 例圖例圖6.4.2 電路圖電路圖圖6.4.3 例6.4.3 電路圖圖6.4.4 例6.4.4 電路圖 放大電路的放大倍數(shù)取決于放大器件的性能參數(shù)以及電路元放大電路的放大倍數(shù)取決于放大器件的

24、性能參數(shù)以及電路元件的參數(shù)，當環(huán)境溫度發(fā)生變化，器件老化，電源電壓波動以及件的參數(shù)，當環(huán)境溫度發(fā)生變化，器件老化，電源電壓波動以及負載變化時，都會引起放大倍數(shù)發(fā)生變化，為了提高放大倍數(shù)的負載變化時，都會引起放大倍數(shù)發(fā)生變化，為了提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，常常在放大電路中引入負反饋。穩(wěn)定性，常常在放大電路中引入負反饋。 為了從數(shù)量上表示放大倍數(shù)的穩(wěn)定程度，常用有、無反饋為了從數(shù)量上表示放大倍數(shù)的穩(wěn)定程度，常用有、無反饋兩種情況下放大倍數(shù)的相對變化兩種情況下放大倍數(shù)的相對變化量的比值來衡定。放大電路的閉量的比值來衡定。放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：環(huán)放大倍數(shù)為： AFAAf16.5 負反饋對放大電路性能的

25、負反饋對放大電路性能的改善改善6.5.1 穩(wěn)定放大倍數(shù)穩(wěn)定放大倍數(shù)將閉環(huán)放大倍數(shù)將閉環(huán)放大倍數(shù)Af對對A取導數(shù)得取導數(shù)得 222)1 ()1 (1)1 ()1 (AFdAdAAFAFAFAFdAdAffAdAAFAdAff11 式（式（5-21）表明，引入負反饋后，）表明，引入負反饋后，Af的相對變化量的相對變化量 僅僅為其基本放大電路放大倍數(shù)為其基本放大電路放大倍數(shù)A的相對變化量的相對變化量的的(1+AF)分之分之一，也就是說一，也就是說Af的穩(wěn)定性是的穩(wěn)定性是A的的(1+AF)倍。倍。 ffAdAAdA一、一、 負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響 輸入電阻是從放大電路輸入端看進去

26、的等效電阻，因輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻，因而負反饋對輸入電阻的影響取決于基本放大電路和反饋網(wǎng)而負反饋對輸入電阻的影響取決于基本放大電路和反饋網(wǎng)絡在輸入端的連接方式，即取決于所引入的反饋是串聯(lián)負絡在輸入端的連接方式，即取決于所引入的反饋是串聯(lián)負反饋還是并聯(lián)反饋還是并聯(lián)負反饋。負反饋。 1 1） 串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大6.5.2 改變輸入電阻和輸出電阻改變輸入電阻和輸出電阻而閉環(huán)放大電路而閉環(huán)放大電路的輸入電阻為的輸入電阻為 :ifiiiifIUUIURifUFAUiiiiifRFAIUFAUR)1 ( 上式中反饋電壓上式中反饋電壓 是凈輸入電壓經(jīng)基本放

27、大電路放大后，是凈輸入電壓經(jīng)基本放大電路放大后， 再經(jīng)反饋網(wǎng)絡后得再經(jīng)反饋網(wǎng)絡后得到的，到的， 所以所以 fUiiiIUR根據(jù)輸入電阻的定義，基本根據(jù)輸入電阻的定義，基本放大電路的輸入電阻為放大電路的輸入電阻為: 圖6.5.2 Rb在反饋環(huán)之外時串聯(lián) 負反饋電路的方框圖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iiiIUR而閉環(huán)放大電路的輸入電阻為而閉環(huán)放大電路的輸入電阻為 fiiiiifIIUIUR上式中上式中 是凈輸入電流經(jīng)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡后得到的，是凈輸入電流經(jīng)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡后得到的，即有：即有：fIifIFAI根據(jù)輸入電阻的定義，根據(jù)輸入電阻的定義， 基本

28、基本放大電路的輸入電阻為放大電路的輸入電阻為 ：FARIFAIURiiiiif1輸出電阻是從放大電路輸出端看進去的等效電阻，因而負反饋對輸出電阻是從放大電路輸出端看進去的等效電阻，因而負反饋對輸出電阻的影響取決于反饋網(wǎng)絡在輸出端的取樣方式，輸出電阻的影響取決于反饋網(wǎng)絡在輸出端的取樣方式， 即取決于即取決于所引入的反饋是電壓負反饋還是電流負反饋。所引入的反饋是電壓負反饋還是電流負反饋。 二、二、 負反饋對輸出電阻的影響負反饋對輸出電阻的影響1 1） 電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓，并使輸出電阻減小電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓，并使輸出電阻減小LiRXooofIUR0放大電放大電路的路的輸出電阻：輸出電阻：of

29、UFX反饋信號反饋信號ofiiUFXXX凈輸入信號凈輸入信號oooioooUFARIXARIUFARIURoooof1引入電壓負反饋后閉環(huán)引入電壓負反饋后閉環(huán)放大電路的輸出電阻為：放大電路的輸出電阻為：當（當（1AF）趨于無窮）趨于無窮大時，大時，Rof趨于趨于0，電路，電路輸出近似為恒壓源。輸出近似為恒壓源。2 2） 電流負反饋穩(wěn)定輸出電流，電流負反饋穩(wěn)定輸出電流， 并使輸出電阻增大并使輸出電阻增大 放大電放大電路的路的輸出電阻：輸出電阻：LiRXooofIUR0反饋信號反饋信號ofIFXofiiIFXXX凈輸入信號凈輸入信號oooioooIFARUXARUIoooofRFAIUR)1 (引

30、入電流負反饋后閉環(huán)放引入電流負反饋后閉環(huán)放大電路的輸出電阻為：大電路的輸出電阻為：當（當（1AF）趨于無窮大時，）趨于無窮大時，Rof趨于無窮大，電趨于無窮大，電路輸出等效為恒流源。路輸出等效為恒流源。圖 5-13 利用負反饋展寬通頻帶 fBWfBWf3dB3dBfLf|lg20A|lg20mA|lg20mfAfLfHfHfOf6.5.3 展寬頻帶展寬頻帶HmHffjAA1(5-22) HmmHmHmHHHffjfFAAFfjfAfjfAFAAA/1/11/11 為了簡化問題，設反饋網(wǎng)絡為純電阻網(wǎng)絡，基本放大電路的中頻放大倍數(shù)為 ，上限頻率為fH，下限頻率為fL，因此無反饋時放大電路在高頻段的

31、放大倍數(shù)為 mA引入反饋后，設反饋系數(shù)為 ，則高頻段的放大倍數(shù)為 FHfmfHmmmHfffjAfFAfjFAAA1)1 (1)1/(5 - 23) 比較式（5-22）和（5-23）可知， 引入負反饋后的中頻放大倍數(shù)和上限頻率分別為 HmHfmmmffFAfFAAA)1 (1(5 - 24)(5 - 25)可見引入負反饋后，放大電路的中頻放大倍數(shù)減小了倍，而上限頻率卻提高了倍。 FAm1FAm1將分子分母同除以 ，可得 FAm1同理可以推導出引入負反饋后的下限頻率為 FAffmLLf1fBW=fH-fLfH 放大電路引入反饋后的通頻帶為 f BWf=fHf-fLffHf (5-26) 可見，引

32、入負反饋后下限頻率下降了 倍。通過以上分析可以得知放大電路引入負反饋后，通頻帶展寬了。 通常情況下對于阻容耦合的放大電路，F(xiàn)fL，而對于直接耦合的放大電路，fL=0，所以通頻帶可以近似地用上限頻率來表示，即認為放大電路未引入反饋時的通頻帶為 FAm1BWmBWffFAf)1 (常數(shù)BWmBWfmffAfA 放大電路的放大倍數(shù)與通頻帶的乘積是它的一項重要指標， 通常稱為增益帶寬積。 (5-28) (5-27) 而由式（5-25）可知， 則 HmHffFAf)1 ( 由于引入負反饋后，放大電路的通頻帶展寬了 倍，但放大倍數(shù)卻減小了倍，因此放大電路引入負反饋后放大倍數(shù)與通頻帶的乘積和放大電路未引入反

33、饋情況下（即開環(huán)狀態(tài)下）放大倍數(shù)與通頻帶的乘積相等，即 )1 (FAm)1 (FAm圖 5-12 利用負反饋減小非線性失真(a) 無反饋； (b) 引入反饋 xixoxi大小小小小大大大AAixxoxf(a)(b)F6.5.4 減小非線性失真減小非線性失真返回返回圖6.5.6 消除ib失真的方法(a)ube為正弦波但ib失真 (b) ube為非正弦波使ib近似為正弦波 圖6.5.7 引入負反饋使非線性失真減小返回返回6.5.5 放大電路引入負反饋的一般原則放大電路引入負反饋的一般原則（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

34、串、并聯(lián)負反饋。當信號源為恒壓源或內(nèi)阻很小的電壓源時，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（串聯(lián)負反饋（Rif 增增加）加）。當信號源為恒流源或內(nèi)阻較大的電壓源時，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)負反饋并聯(lián)負反饋（Rif 減小）減?。?。（3）根據(jù)負載對放大電路輸出量（信號源）的要求，決定引入電壓、電流負反饋。當負載需要穩(wěn)定的電壓信號時，應引入電壓負反饋；當負載需要穩(wěn)定的電流信號時，應引入電流負反饋；（4）在需要進行信號變換時應選擇合適的反饋組態(tài)。如電壓并聯(lián)負反饋可將電流信號變換為電壓信號，電流串聯(lián)負反饋可將電壓信號變換

35、為電流信號。圖6.5.8 例6.5.1 電路圖返回返回6.6 負反饋放大電路的穩(wěn)定性負反饋放大電路的穩(wěn)定性 放大電路中引入負反饋，可以使電路的許多性能得到改善， 并且反饋深度越深，改善效果越好。但是對于多級放大電路而言， 反饋深度過深，即使放大電路的輸入信號為零， 輸出端也會出現(xiàn)具有一定頻率和幅值的輸出信號，這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激自激振蕩振蕩，它使放大電路不能正常工作，失去了電路的穩(wěn)定性。 6.6.1 負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件 1. 自激振蕩產(chǎn)生的原因自激振蕩產(chǎn)生的原因 由前面的分析可知， 負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為 FAAAf1在中

36、頻段，由于 ，A和F的相角A+F=2n（n=0，1， 2，）， 與 同相，因此凈輸入量 是兩者的差值，即 0FAiXfXiX|fiiXXX所以負反饋作用能正常地體現(xiàn)出來。 在低頻段和高頻段， 將產(chǎn)生附加相移。在低頻段，由于耦合電容和旁路電容的作用， 將產(chǎn)生超前相移；在高頻段， 由于半導體器件存在極間電容， 將產(chǎn)生滯后相移。假設在某一頻率f0下， 的附加相移達到180，即A+F=(2n+1)（n=0，1，2， ），則 和 必然會由中頻時的同相變?yōu)榉聪?，?FAFAFAFAiXfX|fiiXXX 上式說明凈輸入信號 大于輸入信號 ，輸出量 增大， 所以反饋的結果使放大倍數(shù)增大。 |iX|iX|oX

37、 如果在輸入信號為零時，由于某種含有頻率f0的擾動信號（如電源合閘通電），使 產(chǎn)生了180的附加相移，因此產(chǎn)生了輸出信號經(jīng)過反饋網(wǎng)絡和比較電路后，得到凈輸入信號， 送到基本放大電路后再放大， 得到一個增強了的將不斷增大。其過程如圖5-23所示。 ooXX,ofiXFXX 0ooXXFA,FA圖 5-23 負反饋放大電路的自激振蕩 xfxoix0iXiXoXAFfX|oX|fX|iX|oX 最終，由于半導體器件的非線性電路達到動態(tài)平衡，即反饋信號維持著輸出信號，而輸出信號又維持著反饋信號，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩。 可見，負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的根本原因之一是 的附加相移。 FA 2. 產(chǎn)生自激

38、振蕩的條件產(chǎn)生自激振蕩的條件 由圖5-23可知，在電路產(chǎn)生自激振蕩時，由于 與 相互維持， 因此 ， 即， 或 1FAoXfXoioXFAXAX1FA(5-46) 將上式寫成模和相角形式，稱為自激振蕩的平衡條件平衡條件： ), 2 , 1() 12(1nnFAFA（5-47） （5-48） 式（5-47）和（5-48）分別稱為自激振蕩的幅值條件和相位條件。放大電路只有同時滿足上述兩個條件，才會產(chǎn)生自激振蕩。 電路在起振過程中，有一個從小到大的過程，故起振條件為 oX1FA阻容耦合的單管放大電路引入負反饋，在低頻段和高頻段所產(chǎn)生的附加相移分別為0+90和0-90，由于不存在滿足相位條件的頻率，

39、因此不會產(chǎn)生自激振蕩。在兩級放大電路中引入負反饋，可以產(chǎn)生0180的附加相移，雖然理論上存在滿足相位條件的頻率f0，當f0趨于無窮大或為零時，附加相移達到180，但是此時 =0，不滿足幅值條件，因此也不會產(chǎn)生自激振蕩。 A 在三級放大電路中引入負反饋，當頻率從零變化到無窮大時， 附加相移的變化范圍為0270，因此存在附加相移等于180的頻率f0，若反饋網(wǎng)絡為純電阻網(wǎng)絡，當f=f0時， 0， 則可能滿足幅值條件，所以電路可能產(chǎn)生自激振蕩。由此可見， 三級和三級以上的放大電路引入負反饋易產(chǎn)生自激振蕩，并且反饋深度越深， 滿足幅值條件的可能性越大，越容易產(chǎn)生自激振蕩。因此，在深度負反饋條件下，必須采

40、取措施破壞自激條件，才能使放大電路穩(wěn)定地工作。 A6.6.2 負反饋放大電路穩(wěn)定性的判定負反饋放大電路穩(wěn)定性的判定 1. 自激振蕩的判斷方法：自激振蕩的判斷方法：利用頻率特性判斷自激振蕩圖 6.2.4 兩個負反饋放大電路環(huán)路增益的頻率特性(a) fofc的情況（電路穩(wěn)定,不產(chǎn)生） fo滿足相位條件:A+F=(2n+1)fc滿足幅值條件: |AF|=1)(|lg20dBFAGoffm(5-50) 2. 負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度 為了保證負反饋放大電路能夠穩(wěn)定工作，不但要求f0fc，而且要求放大電路具有一定的穩(wěn)定裕度。 通常將f=f0（即A+F=-180）時所對應的 20

41、lg| 值定義為幅度裕度幅度裕度Gm，如圖5-24（b）幅頻特性所示，即 |FA 對于穩(wěn)定的放大電路Gm0，而且|Gm|越大，電路越穩(wěn)定。 一般認為|Gm|0，而且m越大，電路越穩(wěn)定。一般認為m45，電路就具有足夠的相位穩(wěn)定裕度。 |FA6.6.3 負反饋放大電路自激振蕩的消除方法負反饋放大電路自激振蕩的消除方法 通過以上分析可知，要保證負反饋放大電路穩(wěn)定工作，必須破壞自激條件。通常是在相位條件滿足，即反饋為正時，破壞振幅條件，使反饋信號幅值不滿足原輸入量；或者在振幅條件滿足，反饋量足夠大時，破壞相位條件，使反饋無法構成正反饋。 根據(jù)這兩個原則，克服自激振蕩的方法有: (1) 減小反饋環(huán)內(nèi)放大電路的級數(shù)。因為級數(shù)越多，由于耦合電容和半導體器件的極間電容所引起的附加相移越大，負反饋越容易過渡成正反饋。一般來說，兩級以下的負反饋放大電路產(chǎn)生自激的可能性較小，因為其附加相移的極限值為180， 當達到此極限值時，相應的放大倍數(shù)已趨于零，振幅條件不滿足。所以實際使用的負反饋