第6章 放大電路中的反饋1

1、1第第6章章放大電路中的反饋放大電路中的反饋6.1反饋的基本概念反饋的基本概念6.3負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋對放大電路性能的影響6.5負(fù)反饋放大電路的自激振蕩負(fù)反饋放大電路的自激振蕩6.2負(fù)反饋的負(fù)反饋的四種組態(tài)四種組態(tài)26.1 反饋的基本概念反饋的基本概念 所謂反饋,指的是將放大電路的輸出量(輸出電壓或輸出電流)的全部或一部分,通過一定的方式反送到放大電路的輸入回路6.1.1 什么是反饋什么是反饋3doXXA ofXXF fidXXX fXdXoXiX+4fidXXX 凈輸入信號凈輸入信號若三者同相，則若三者同相，則 Xd = Xi XffXdXoXiX+56.1.2反饋的分類反饋的

2、分類反饋信號增強了外加輸入信號，使放大電路的放反饋信號增強了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數(shù)提高大倍數(shù)提高 正反饋正反饋反饋信號削弱了外加輸入信號，使放大電路的放反饋信號削弱了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數(shù)降低大倍數(shù)降低 負(fù)反饋負(fù)反饋6反饋極性的判斷方法：反饋極性的判斷方法：瞬時極性法。瞬時極性法。先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后根據(jù)放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后根據(jù)反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反饋的極性。饋的極性。對分立

3、元件而言，對分立元件而言，C與與B極性相反，極性相反，E與與B極性相同。極性相同。對集成運放而言，對集成運放而言， uO與與u-極性相反，極性相反， uO與與u+極性相同。極性相同。7+8+ 9引入交流引入交流負(fù)反饋的負(fù)反饋的目的：目的：改改善放大電善放大電路的性能路的性能引入直流引入直流 負(fù)反饋的負(fù)反饋的目的：目的：穩(wěn)穩(wěn)定靜態(tài)工定靜態(tài)工作點作點10三、電壓反饋和電流反饋三、電壓反饋和電流反饋如果反饋信號取自輸出電壓，則為如果反饋信號取自輸出電壓，則為電壓反饋電壓反饋；電壓；電壓負(fù)反饋的反饋信號與輸出電壓成比例；負(fù)反饋的反饋信號與輸出電壓成比例；反饋信號取自輸出電流，則為反饋信號取自輸出電流，

4、則為電流反饋電流反饋，電流負(fù)反，電流負(fù)反饋的反饋信號與輸出電流成比例。饋的反饋信號與輸出電流成比例。 電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋具有具有穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻、增大輸出電阻的作用。的作用。 電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋具有具有穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻、減小輸出電阻的作用。的作用。11uoRL+RLioiE12反饋到基極為并聯(lián)反饋反饋到基極為并聯(lián)反饋反饋到發(fā)射極為串聯(lián)反饋反饋到發(fā)射極為串聯(lián)反饋ib= ii ifibiiifube= ui uf+uiube+uf四、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋四、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋13負(fù)負(fù)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(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電

5、壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定靜態(tài)工作點14oUoUfUfUoIfI iouuUUA iouiIUA ioiuUIA ioiiIIA ofuiIUF ofuuUUF ofiuUIF ofiiIIF 四種反饋類型的比較oIfI156.2.1 反饋阻態(tài)的判斷反饋阻態(tài)的判斷iX并聯(lián)：反饋量并聯(lián)：反饋量和和fX輸入量輸入量接于同一輸入端。接于同一輸入端。fXiXfXiX接于不同的輸入端。接于不同的輸入端。iX串聯(lián)：反饋量串聯(lián)：反饋量和和fX輸入量輸入量fXiXfXiX電流：將電流：將負(fù)載負(fù)載短路，反饋量仍然存在。短路，反饋量仍然存在

6、。電壓：將電壓：將負(fù)載負(fù)載短路，反饋量為零。短路，反饋量為零。1617u有無反饋的判斷有無反饋的判斷是否有聯(lián)系輸入、輸出回路的反饋通路；是否有聯(lián)系輸入、輸出回路的反饋通路；是否影響放大電路的凈輸入。是否影響放大電路的凈輸入。(a)沒引入反饋的放大電路沒引入反饋的放大電路(b)引入反饋的放大電路引入反饋的放大電路(c) R的接入沒引入反饋的接入沒引入反饋18RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+19RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ 如果有發(fā)射極旁路電容，如果有發(fā)射極旁路電容， RE中僅有直流分量的中僅有直流分量的信號通過信號通過 ，這時，這時RE

7、引入的則是直流反饋。引入的則是直流反饋。E例例1：20例例1： 3) 判斷反饋類型判斷反饋類型 從輸出端看：反饋信號非直接輸出端從輸出端看：反饋信號非直接輸出端+ uf+ RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ieube 從輸入端看：反饋信號和輸入信號不在同一端從輸入端看：反饋信號和輸入信號不在同一端21 交、直流分量的信號均可通過交、直流分量的信號均可通過 RF，所以所以 +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuo22+UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuoiiibif 從輸出端看：反饋信號直接接輸出端從輸出端看：反饋信號直接接輸出端 從輸入端看：反饋

8、信號和輸入信號在同一端從輸入端看：反饋信號和輸入信號在同一端23RE2對交流不起作用，引入的是直流反饋；對交流不起作用，引入的是直流反饋；RE1、RF對交、直流均起作用，所以引入的對交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反饋。是交、直流反饋。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T224解解: :+ RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T225例例4：如果如果RF不接在不接在T2 的集電極，而是接的集電極，而是接C2與與RL 之間，兩者有何不同之間，兩者有何不同 ？解解: : 因電容因電容C2的隔直流作用，這

9、時的隔直流作用，這時RE1、RF僅僅 引入交流反饋。引入交流反饋。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T226如果如果RF的另一端的另一端不接在不接在T1 的發(fā)射極，而是接在的發(fā)射極，而是接在它的基極，兩者有何不同，是否會變成正反饋它的基極，兩者有何不同，是否會變成正反饋 ？解解: : + RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T227RF2(R1、R2): 直流反饋直流反饋（穩(wěn)定靜態(tài)工作點）（穩(wěn)定靜態(tài)工作點）RF 、CF : 交流交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋+UCC(a)RE1+R1RF1RF2C2RC

10、2RC1CE2RE2R2+C+RF1、RE1: 交直流交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋+UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CF(b)RFRE2: 直流反饋直流反饋2820 F+sE470k 600 3.9k +20 F470k 3.9k 50 F2k 470 50 F100 F470 30k 3DG63DG6(c)+6V+(d)+50k 2k 2k 8k 3k 3k 50 F50 F50 F+20V+電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋正反饋正反饋兩個兩個2k 電阻電阻構(gòu)成交直流反饋構(gòu)成交直流反饋兩個兩個470k 后后級級交交直直流流反反饋饋前前級級直直流流反反饋饋293031326.2

11、.2反饋的一般表達(dá)式反饋的一般表達(dá)式圖圖 6.2.1反饋放大電路方框圖反饋放大電路方框圖.f.o.iXXX，分 別分 別為輸入信號、輸出信為輸入信號、輸出信號和反饋信號；號和反饋信號；開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù):.A無反饋時放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；無反饋時放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；因為：因為：i.o.XXA o.f.XXF .f.iiXXX 所以：所以：)()(.o.i.f.i.i.oXFXAXXAXAX 得：閉環(huán)放大倍數(shù)得：閉環(huán)放大倍數(shù):.fAFAAXXA 1.i.o.f33FAAXXA 1.i.o.f閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)：.fA引入反饋后，放大電路對外加輸引入反饋后，放大電路對外加輸入信號的放大倍

12、數(shù)。入信號的放大倍數(shù)?；芈吩鲆婊芈吩鲆妫?FA在反饋放大電路中，信號沿放大網(wǎng)絡(luò)在反饋放大電路中，信號沿放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)。和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)。：.1FA 反饋深度反饋深度 引入反饋后，放大電路的放大倍引入反饋后，放大電路的放大倍數(shù)與無反饋時相比所變化的倍數(shù)。數(shù)與無反饋時相比所變化的倍數(shù)。1 1 FA若若 fAA 則則負(fù)反饋；負(fù)反饋；1 1 FA若若 fAA 則則正反饋。正反饋。34FAAXXA 1.i.o.f若若11 FAFFAAFAAA11.f 深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋結(jié)論：深負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)主要由反饋網(wǎng)結(jié)論：深負(fù)反饋放大電

13、路的放大倍數(shù)主要由反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)決定，能保持穩(wěn)定。絡(luò)的反饋系數(shù)決定，能保持穩(wěn)定。若若， 01 FA則則 fA此時此時Xi= 0， Xo 0 ,放大電路處于放大電路處于自自激振蕩激振蕩356.3負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋對放大電路性能的影響6.3.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性引入負(fù)反饋后，在輸入信號一定的情況下，當(dāng)電路引入負(fù)反饋后，在輸入信號一定的情況下，當(dāng)電路參數(shù)變化、電源電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時，放大電路參數(shù)變化、電源電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時，放大電路輸出信號的波動減小，即放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。輸出信號的波動減小，即放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高的程度與反饋

14、深度有關(guān)。放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高的程度與反饋深度有關(guān)。FAAA 1.f在中頻范圍內(nèi)，在中頻范圍內(nèi)，AFAA 1fAAAFAAd11dff 放大倍數(shù)的相對變化量：放大倍數(shù)的相對變化量：結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了 (1 + AF) 倍。倍。36xf負(fù)反饋負(fù)反饋減小了波形失真減小了波形失真 加入加入負(fù)反饋負(fù)反饋無負(fù)反饋無負(fù)反饋FxfAxixoxo大大小小xiA接近正弦波接近正弦波預(yù)失真預(yù)失真+ix 6.3.2減小非線性失真和抑制干擾減小非線性失真和抑制干擾同樣道理，負(fù)反饋可抑制放大電路內(nèi)部噪聲。同樣道理，負(fù)反饋可抑制放大電路內(nèi)部噪聲。圖圖 6.3

15、.2376.3.3 展寬頻帶展寬頻帶HHf)1(fFAf )1(LLfFAff HfLfHfffffBW WABWAmfmf HLHfffBW BWFABW)1(f 386.3.4 改變輸入電阻和輸出電阻改變輸入電阻和輸出電阻iif)1(RFAR ifbif/ RRR )1/(iifFARR 39)1/(ooofFARR oAooof)1(RFAR ofcof/ RRR 40負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋以降低放大電路的放大倍數(shù)為代價，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了1+AF倍)(1AdAAFAAdAff放大器其它各項性能都得到改善：負(fù)反饋類型放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻頻帶非線性 失真電壓串聯(lián)降低1+A

16、F倍增大減小展寬減小電壓并聯(lián)降低1+AF倍增大減小展寬減小減小電流串聯(lián)電流并聯(lián)降低1+AF倍降低1+AF倍增大增大減小展寬減小展寬減小41綜上所述綜上所述1. 反饋信號與外加輸入信號的求和方式只對放大電反饋信號與外加輸入信號的求和方式只對放大電路的輸入電阻有影響：串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并路的輸入電阻有影響：串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。2. 反饋信號在輸出端的采樣方式只對放大電路的輸反饋信號在輸出端的采樣方式只對放大電路的輸出電阻有影響：電壓負(fù)反饋使輸出電阻減?。浑娏髫?fù)反出電阻有影響：電壓負(fù)反饋使輸出電阻減?。浑娏髫?fù)反饋使輸出電阻增大。饋使輸出電阻增大。3. 串聯(lián)負(fù)反饋只增大反饋環(huán)路內(nèi)的輸入電阻