第5章：放大器中的負(fù)反饋

1、第五章第五章 放大器中的負(fù)反饋放大器中的負(fù)反饋 目前，電子設(shè)備對(duì)所應(yīng)用的放大器的質(zhì)量要求很高，要求放目前，電子設(shè)備對(duì)所應(yīng)用的放大器的質(zhì)量要求很高，要求放大器的非線性失真小，頻率特性好，增益穩(wěn)定度高，并且具有所大器的非線性失真小，頻率特性好，增益穩(wěn)定度高，并且具有所需要的輸入、輸出電阻。需要的輸入、輸出電阻。 為了提高放大器的質(zhì)量，常常在基本放大器上加一負(fù)反饋網(wǎng)為了提高放大器的質(zhì)量，常常在基本放大器上加一負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，引入負(fù)反饋可以改善放大器的性能，如可提高放大器的增益絡(luò)，引入負(fù)反饋可以改善放大器的性能，如可提高放大器的增益穩(wěn)定度，可展寬頻帶，減小非線性失真等。因負(fù)反饋是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)穩(wěn)定度，可展寬頻帶

2、，減小非線性失真等。因負(fù)反饋是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量放大器的一種重要措施，因而負(fù)反饋在電子電路中應(yīng)用非常廣量放大器的一種重要措施，因而負(fù)反饋在電子電路中應(yīng)用非常廣泛，可以這么說幾乎所有的實(shí)用放大電路都是帶負(fù)反饋的電路。泛，可以這么說幾乎所有的實(shí)用放大電路都是帶負(fù)反饋的電路。 這一章牽涉到許多以前沒接觸的名詞，概念，因而我們先這一章牽涉到許多以前沒接觸的名詞，概念，因而我們先從負(fù)反饋放大器的基本概念入手，然后介紹反饋放大器的類型從負(fù)反饋放大器的基本概念入手，然后介紹反饋放大器的類型及性質(zhì)的判別方法以及各種類型負(fù)反饋放大器性能改善情況、及性質(zhì)的判別方法以及各種類型負(fù)反饋放大器性能改善情況、引入負(fù)反饋的一般原則

3、。最后講它的分析方法，并估算深度負(fù)引入負(fù)反饋的一般原則。最后講它的分析方法，并估算深度負(fù)反饋條件下的放大器的性能指標(biāo)。反饋條件下的放大器的性能指標(biāo)。主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.1 負(fù)反饋放大器的基本概念負(fù)反饋放大器的基本概念一、反饋的概念一、反饋的概念 在前一章放大器基礎(chǔ)中討論靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題時(shí)已接觸過反饋現(xiàn)象。在前一章放大器基礎(chǔ)中討論靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定問題時(shí)已接觸過反饋現(xiàn)象。T ICQ VEQ (ICQRE) ) VBEQ (=(=VEQ- -VEQ) )IBQ ICQ ICQ的變化通過的變化通過RE改變改變VEQ, ,從而改變輸入回路偏置電壓從而改變輸入回路偏置電壓VBEQ的的這個(gè)過程稱為反饋。這個(gè)

4、過程稱為反饋。1、交、直流反饋、交、直流反饋 直流通路中存在的反饋稱直流通路中存在的反饋稱直流反饋直流反饋；用來用來穩(wěn)定直流電量穩(wěn)定直流電量的直流反饋，稱的直流反饋，稱直流負(fù)反饋直流負(fù)反饋。ic e ( ( ic re) ) be (=(= i- - e) )ib ic ic的變化通過的變化通過RE改變改變e, ,從而改變凈輸入電壓從而改變凈輸入電壓be 。交流通路中存在的反饋稱交流通路中存在的反饋稱交流反饋交流反饋；用來用來穩(wěn)定交流電量穩(wěn)定交流電量的交流反饋，稱的交流反饋，稱交流負(fù)反饋交流負(fù)反饋。2、反饋的概念、反饋的概念二、反饋放大器的基本組成框圖二、反饋放大器的基本組成框圖 將放大器輸出

5、信號(hào)的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)將放大器輸出信號(hào)的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)（比如（比如Re) )送到電路輸入端，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整的送到電路輸入端，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整的過程就稱為過程就稱為反饋反饋。對(duì)應(yīng)的放大器稱為。對(duì)應(yīng)的放大器稱為反饋放大器反饋放大器。基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)kfxoxix ixf凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào) fiixxx輸入信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)反饋信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)xi 、x i、xf、 xo 為反饋放大器的四個(gè)為反饋放大器的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物理量標(biāo)準(zhǔn)物理量。三、反饋放大器的主要參數(shù)三、反饋放大器的主要參數(shù)基本放大器基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)kfxoxix ixfi

6、of/ xxA 開環(huán)增益開環(huán)增益io/ xxA反饋系數(shù)反饋系數(shù)off/ xxk閉環(huán)增益閉環(huán)增益fioxxxFAAkAf1iixxxx/1/fo反饋深度反饋深度f(wàn)1AkFT1環(huán)路增益環(huán)路增益ff/AkxxTi 反饋深度反饋深度F F（或環(huán)路增益（或環(huán)路增益T T）是衡量反饋強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其）是衡量反饋強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其值直接影響電路性能。值直接影響電路性能。時(shí)稱深度負(fù)反饋當(dāng)1FfffkAkAA11一、負(fù)反饋放大器的類型一、負(fù)反饋放大器的類型從從輸輸出出端端看看1 1、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接并接，反饋信號(hào)取自負(fù)載上反饋信號(hào)取自負(fù)載上 輸出電壓的反饋稱為輸出電壓

7、的反饋稱為電壓反饋。電壓反饋。輸出量輸出量 xo = voAkfRL+-voxixfx i2 2、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接串接，反饋信號(hào)取自負(fù)載中反饋信號(hào)取自負(fù)載中 輸出電流的反饋稱為輸出電流的反饋稱為電流反饋。電流反饋。輸出量輸出量 xo = ioxixfx iAkfRLio負(fù)反饋放大器的類型負(fù)反饋放大器的類型從從輸輸入入端端看看1 1、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接串接，反饋信號(hào)以電壓，反饋信號(hào)以電壓vf 的形的形 式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電壓比較，即式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電壓比較，即v i= vi- vf 。AkfRS+-vs+-vivfv i

8、+-+-xo2 2、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器、若反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接并接，反饋信號(hào)以電流，反饋信號(hào)以電流i if f 的形的形 式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電流比較，即式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電流比較，即ii = ii- - if 。AkfRSiSiiifii xo 電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為: :i 、 i、f、o ioxxA vioAvvoffxxk fvofkvviof/ xxA fvvvkAA1vfAvvio/ 電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為：負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為： ii 、 i i、 if、 o ioxxA rioAivoffxxk gfofkviiof

9、/ xxA gfrrkAA1rfAivio/ 電流并聯(lián)電流并聯(lián)負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為：負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為： ii 、 i i、 if、 io ioxxA iioAiioffxxk ifofkiiiof/ xxA rfggkAA1ifAviiio/ 電流串聯(lián)電流串聯(lián)負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為：負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為： vi 、 v i、 vf、 io ioxxA gioAvioffxxk rfofkiviof/ xxA rfggkAA1gfAviio/二、反饋類型的判別二、反饋類型的判別Akfxoxixfx iq 判斷是否為反饋電路判斷是否為反饋電路 看電路輸出與輸入之間是否接看電路輸出與輸入之間是否接

10、有元件，若有則為反饋電路，該有元件，若有則為反饋電路，該元件即為反饋元件。元件即為反饋元件。viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例例1 1Rf為反饋元件。為反饋元件。例例2 2RE為反饋元件。為反饋元件。類型判別方法：類型判別方法：方法一：短路法：方法一：短路法：(結(jié)合前面框圖講）結(jié)合前面框圖講） 將將輸出端輸出端交流交流短路短路，若，若反饋信號(hào)消失反饋信號(hào)消失，則為，則為電壓電壓反饋反饋；反之反之為為電流反饋電流反饋。 將將輸入端輸入端交流交流短路，短路，若若反饋?zhàn)饔孟В答佔(zhàn)饔孟?，則為則為并聯(lián)并聯(lián)反饋；反之反饋；反之為為串聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋。方法二：經(jīng)驗(yàn)法方法

11、二：經(jīng)驗(yàn)法：（在一定前提條件下用）（在一定前提條件下用）若若反饋支路反饋支路與與輸出端直接相連輸出端直接相連為為電壓反饋電壓反饋，反之反之為為電流反饋電流反饋。若若反饋支路反饋支路與與輸入端直接相連輸入端直接相連為為并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋，反之反之為為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。viVCCRCRfvo+- -+- -RfRfviRCvo+- -+- -（例子）（例子）電壓電壓 反饋反饋并聯(lián)并聯(lián)例子viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viRCvo+-+-RERB1RB2 將輸出端交流短路，將輸出端交流短路， RE上的反饋依然存在上的反饋依然存在 電流反饋電流反饋將輸入端交流短路，將輸入端交流短路，RE上的

12、反饋沒有消失上的反饋沒有消失串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋分析：分析：結(jié)論：結(jié)論： R RE E引入電流串聯(lián)引入電流串聯(lián) 反饋反饋 + + + + + +例例1判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。 電流并聯(lián)電流并聯(lián) 反饋反饋電流串聯(lián)電流串聯(lián) 反饋反饋電壓并聯(lián)電壓并聯(lián) 反饋反饋電壓串聯(lián)電壓串聯(lián) 反饋反饋 + + - - - - - -負(fù)負(fù) + + - - - - - -正正 + + - - - -負(fù)負(fù) + + + + + +負(fù)負(fù)例例2判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。 + + + + + + + +電流串聯(lián)電流串聯(lián) 反饋反饋負(fù)負(fù)電流并聯(lián)電流并聯(lián)

13、 反饋反饋負(fù)負(fù) - - - - + + - - - - 反饋支路反饋支路Rf與輸入、與輸入、輸出端都間接相連，所輸出端都間接相連，所以為：以為： 反饋支路反饋支路Rf與輸入端直接與輸入端直接相連；與輸出端間接相連。相連；與輸出端間接相連。所以為：所以為：例例3判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。 電壓并聯(lián)電壓并聯(lián) 反饋反饋正正電壓串聯(lián)電壓串聯(lián) 反饋反饋負(fù)負(fù) + + + + - - + + + + + + - - + +思考：思考：什么是全局反饋？什么是全局反饋？什么是局部反饋？什么是局部反饋？q 三、反饋極性三、反饋極性( (即反饋性質(zhì)）即反饋性質(zhì)）fiixxx

14、由于凈輸入信號(hào)由于凈輸入信號(hào) 若若 xf 削弱削弱了了xi，使，使 x i xi正反饋正反饋說明說明負(fù)反饋具有自動(dòng)調(diào)整作用，可改善放大器性能。負(fù)反饋具有自動(dòng)調(diào)整作用，可改善放大器性能。 例：某原因例：某原因oxfx)(fiixxxox正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。 負(fù)反饋的自動(dòng)調(diào)整作用是以犧牲增益為代價(jià)的。負(fù)反饋的自動(dòng)調(diào)整作用是以犧牲增益為代價(jià)的。反饋極性（即正負(fù)反饋）判別方法反饋極性（即正負(fù)反饋）判別方法瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法設(shè)某時(shí)刻設(shè)某時(shí)刻xi i 瞬時(shí)極性為瞬時(shí)極性為 用正負(fù)號(hào)表示電路中各點(diǎn)對(duì)地的瞬時(shí)電位，并利用它用正負(fù)號(hào)表示電路中各點(diǎn)

15、對(duì)地的瞬時(shí)電位，并利用它們的相互制約關(guān)系來判別的方法。們的相互制約關(guān)系來判別的方法。 經(jīng)經(jīng)A A經(jīng)經(jīng)k kf f判斷判斷xf？比較比較xf f 與與xi i 的極性的極性 若若xf與與xi在放大器的在放大器的輸輸入回路中是：入回路中是：同端同號(hào)同端同號(hào)異端異號(hào)異端異號(hào)正反饋正反饋同端異號(hào)同端異號(hào)異端同號(hào)異端同號(hào)負(fù)反饋負(fù)反饋反饋越深，電路增益越小。反饋越深，電路增益越小。 FAAkAAff1由由得知：得知：SfSSfs1FAkAAAS注：當(dāng)取源增益時(shí)，上式依然成立，即注：當(dāng)取源增益時(shí)，上式依然成立，即AAAAAAAAAAAASAAffffff/f定義定義ff11AkAA由由2ff)1 (1AkA

16、A得得FAkSAA111ff(2) (1)得得-(1)-(2)反饋越深，增益靈敏度越小。反饋越深，增益靈敏度越小。 q 輸入電阻輸入電阻（主要與輸入端的反饋方式有關(guān)）（主要與輸入端的反饋方式有關(guān)） 串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋+-AkfRiRsvs+-+-vfvi +-viiixoiiifivRifiiiAkvvFRAkivifii)1 (iii/ivR基放輸入電阻基放輸入電阻fif/AkvvT環(huán)路增益環(huán)路增益反饋電路輸入電阻：反饋電路輸入電阻：ifiivv 引入引入串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋，使，使輸入電阻輸入電阻增大，增大，深度串聯(lián)深度串聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋的的輸入電阻輸入電阻。信號(hào)源信號(hào)源最好采用最好采用電

17、壓電壓源。源。結(jié)論結(jié)論 并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋iiifivR反饋電路輸入電阻：反饋電路輸入電阻：引入引入并聯(lián)負(fù)并聯(lián)負(fù)反饋，使反饋，使輸入電阻減小輸入電阻減小。深度深度并聯(lián)負(fù)并聯(lián)負(fù)反饋的輸入電阻反饋的輸入電阻00。信號(hào)源。信號(hào)源最好采用最好采用電流源電流源。結(jié)論結(jié)論AkfRiRsisifii +-viiixo基放輸入電阻基放輸入電阻iiiivR環(huán)路增益環(huán)路增益fifAkiiTfiiiAkiivFRAkivifii)1 (1fiiiivq 輸入電阻輸入電阻（主要與輸入端的反饋方式有關(guān)）（主要與輸入端的反饋方式有關(guān)） 輸出電阻輸出電阻（主要與輸出端的反饋方式有關(guān)）（主要與輸出端的反饋方式有關(guān)） 電壓負(fù)

18、反饋電壓負(fù)反饋 Ro ：考慮反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)后，：考慮反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)后，基放輸出電阻?；泡敵鲭娮?。 Ast ：負(fù)載開路時(shí)，基本放大器負(fù)載開路時(shí)，基本放大器源增益。源增益。令令xs=0i+- -vRoxfxs Ast xs +-由定義得由定義得Rof電路模型：電路模型：由圖由圖osst/ )(RxAvivkxxffs得得stofstoof1FRkARivR引入引入電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋，使，使輸出電阻減小輸出電阻減小，深度深度電壓負(fù)電壓負(fù)反饋條件下，其反饋條件下，其輸出電阻輸出電阻00，能穩(wěn)定輸出電壓，能穩(wěn)定輸出電壓 vo結(jié)論結(jié)論Roxfxs Ast xs +-RLxsvo+- - 輸出電阻輸

19、出電阻（主要與輸出端的反饋方式有關(guān)）（主要與輸出端的反饋方式有關(guān)） 電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋 Ro ：考慮反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)后，：考慮反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)后，基放輸出電阻?；泡敵鲭娮?。 Asn ：負(fù)載短路時(shí)，基本放大負(fù)載短路時(shí)，基本放大器源增益。器源增益。由定義得由定義得Rof電路模型：電路模型：引入引入電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋，使，使輸出電阻增大輸出電阻增大，深度深度電流負(fù)電流負(fù)反饋條件下，其反饋條件下，其輸出電阻輸出電阻 ，能穩(wěn)定輸出電，能穩(wěn)定輸出電流流 io結(jié)論結(jié)論Roxsxfxs ioAsn xs RL令令xs=0i+- -vRoxfxs Asn xs 由圖由圖ossn)(RxAivikxxffs

20、得得snofsnoof)1 (FRkARivR 由于負(fù)反饋降低了電路增益靈敏度，因此放大由于負(fù)反饋降低了電路增益靈敏度，因此放大器可在更寬的通頻帶范圍內(nèi)維持增益不變。器可在更寬的通頻帶范圍內(nèi)維持增益不變。 單極點(diǎn)系統(tǒng)引入負(fù)反饋后，反饋越深，上限角頻單極點(diǎn)系統(tǒng)引入負(fù)反饋后，反饋越深，上限角頻率越大、增益越小，但其增益帶寬積維持不變。率越大、增益越小，但其增益帶寬積維持不變。設(shè)基放為單極點(diǎn)系統(tǒng)：設(shè)基放為單極點(diǎn)系統(tǒng)：PI/1)(sAsAPH則則若反饋網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)為：若反饋網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)為：fk則閉環(huán)系統(tǒng)：則閉環(huán)系統(tǒng)：PffIff/1)(1)()(sAksAsAsA其中：其中：FAkAAAIfIIfI1

21、F)(1HfIHHfPfkA注意：通頻帶的擴(kuò)展是以降低增益為代價(jià)的。注意：通頻帶的擴(kuò)展是以降低增益為代價(jià)的。vovivfv i例如：一基本放大器，例如：一基本放大器，引入負(fù)反饋引入負(fù)反饋?zhàn)⒁猓鹤⒁猓贺?fù)反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，若輸入負(fù)反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，若輸入 信號(hào)本身產(chǎn)生失真，反饋電路無能為力。信號(hào)本身產(chǎn)生失真，反饋電路無能為力。輸入正弦信號(hào)時(shí)，輸出產(chǎn)生失真。輸入正弦信號(hào)時(shí)，輸出產(chǎn)生失真。vo失真減小。失真減小。同減小非線性失真一樣，引入負(fù)反饋可減小噪聲。同減小非線性失真一樣，引入負(fù)反饋可減小噪聲。注意：注意：負(fù)反饋在減小噪聲的同時(shí)，有用信號(hào)以同樣的負(fù)反饋在減小噪聲的同時(shí)，有用信號(hào)

22、以同樣的倍數(shù)在減小，其信噪比不變。倍數(shù)在減小，其信噪比不變。因此，引入負(fù)反饋放大器噪聲性能不變因此，引入負(fù)反饋放大器噪聲性能不變。綜上所述，綜上所述，負(fù)反饋對(duì)放大器性能影響主要表現(xiàn)為：負(fù)反饋對(duì)放大器性能影響主要表現(xiàn)為： 降低增益降低增益 減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）改變電路輸入、輸出電阻改變電路輸入、輸出電阻減小頻率失真（或擴(kuò)展通頻帶）減小頻率失真（或擴(kuò)展通頻帶）減小非線性失真減小非線性失真減小噪聲，但噪聲性能不變減小噪聲，但噪聲性能不變 基本放大器引入負(fù)反饋的原則基本放大器引入負(fù)反饋的原則 在電路輸出端在電路輸出端若要求電路若要求電路vo穩(wěn)定或穩(wěn)定或R

23、o小小應(yīng)引入電壓負(fù)反饋。應(yīng)引入電壓負(fù)反饋。若要求電路若要求電路io穩(wěn)定或穩(wěn)定或Ro大大應(yīng)引入電流負(fù)反饋。應(yīng)引入電流負(fù)反饋。在電路輸入端在電路輸入端若要求若要求Ri大或從信號(hào)源索取的電流小大或從信號(hào)源索取的電流小引入串聯(lián)負(fù)反饋。引入串聯(lián)負(fù)反饋。若要求若要求Ri小或從信號(hào)源索取的電流大小或從信號(hào)源索取的電流大引入并聯(lián)負(fù)反饋。引入并聯(lián)負(fù)反饋。反饋效果與信號(hào)源內(nèi)阻反饋效果與信號(hào)源內(nèi)阻RS的關(guān)系的關(guān)系若電路采用若電路采用RS較小的電壓源激勵(lì)較小的電壓源激勵(lì)應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋若電路采用若電路采用RS較大的電流源激勵(lì)較大的電流源激勵(lì)應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋 基本放大器引入負(fù)反饋的原則基

24、本放大器引入負(fù)反饋的原則 反饋效果與增益的關(guān)系反饋效果與增益的關(guān)系若要穩(wěn)定電壓增益若要穩(wěn)定電壓增益應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋若要穩(wěn)定互阻增益若要穩(wěn)定互阻增益應(yīng)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋應(yīng)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋若要穩(wěn)定電流增益若要穩(wěn)定電流增益應(yīng)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋應(yīng)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋若要穩(wěn)定互導(dǎo)增益若要穩(wěn)定互導(dǎo)增益應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋q 深度負(fù)反饋條件深度負(fù)反饋條件 當(dāng)電路滿足深度負(fù)反饋條件當(dāng)電路滿足深度負(fù)反饋條件時(shí)：時(shí)：1T1F或或稱深度負(fù)反饋條件稱深度負(fù)反饋條件 將將串聯(lián)反饋電路輸入電阻：串聯(lián)反饋電路輸入電阻：)(iifsivvFRR并聯(lián)反饋電路輸入電阻：并聯(lián)反饋電路輸入

25、電阻：)(0/iifsiiiFRRfff11kAkAAffssfs11kkAAA增益：增益：或或f11ooifffxxAAxAkkx虛短路0iv虛斷路0ii0ix：即q 深度負(fù)反饋條件下深度負(fù)反饋條件下Avfs的估算的估算 根據(jù)反饋類型確定根據(jù)反饋類型確定kf含義，并計(jì)算含義，并計(jì)算kf分析步驟分析步驟: : 若并聯(lián)反饋若并聯(lián)反饋Rif0 ：將輸入端交流短路：將輸入端交流短路若串聯(lián)反饋若串聯(lián)反饋Rif ：將輸入端交流開路：將輸入端交流開路則反饋系數(shù)則反饋系數(shù) 確定確定Afs(= xo / xs)含義，并計(jì)算含義，并計(jì)算Afs 1 / kf 將將Afs轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成 Avfs= vo / vskf

26、 = xf / xo計(jì)算此時(shí)計(jì)算此時(shí)xo產(chǎn)生的產(chǎn)生的xfAvfs vsRC1vo+-+-RE1RLRC2RfRST1T2+-vf該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器。該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器。解：解：將輸入端交流開路，即將將輸入端交流開路，即將T T1 1管射極斷開：管射極斷開：則則fE1E1offRRRvvxxkofv因此因此E1fff/1/ 1RRkvvAvsosvAvfs 該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器。該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器。解：解：將輸入端交流短路，即將將輸入端交流短路，即將T T1 1管基極交流接地：管基極交流接地：則則fE2E2offRRRiiki因此因此E2fff11RRkii

27、xxAisososisLE2fsLfssLC2oof)1 ()/(RRRRRRARiRRivvAsissvisRC1vo+-RLRC2RfRST1T2ifRE2io Avfs 該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。(1)(1)解：解：將反相輸入端交流接地：將反相輸入端交流接地：則則foff/ 1/Rvikgfff/1RkAgsr因此因此1f1f1soofRRRARivvvAsrssv該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。(2)(2)解：解：將反相輸入端交流開路：將反相輸入端交流開路：則則f11offRRRvvkv因此因此1fff/1/ 1RRkAvsv-+AR1Rf+-vs

28、voif（圖（圖1）-+AR1Rf+-vsvo- - +vf（圖（圖2） 實(shí)際上，放大器在中頻區(qū)施加負(fù)反饋時(shí)，有可能因?qū)嶋H上，放大器在中頻區(qū)施加負(fù)反饋時(shí)，有可能因Akf 在在高頻區(qū)的附加相移使負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?，引起電路自激。高頻區(qū)的附加相移使負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?，引起電路自激。反饋放大器頻率特性：反饋放大器頻率特性：)(j1)(j)(jfTAA若在某一頻率上若在某一頻率上1)(jT放大器自激放大器自激自激振幅條件自激振幅條件 1)(jT1)(T)(T自激相位條件自激相位條件 說明說明 自激時(shí)，即使自激時(shí)，即使xi=0，但由于，但由于xi = xf ，因，因此反饋電路在無輸入時(shí)，仍有信號(hào)輸出。此反饋

29、電路在無輸入時(shí)，仍有信號(hào)輸出。q 不自激條件不自激條件 1)(T)(T當(dāng)當(dāng)或或dB0)(T時(shí)，時(shí)，1)(T)(T或當(dāng)或當(dāng)dB0)(T時(shí)，時(shí)，或或注意：只要設(shè)法破壞自激的振幅條件或相位條件之一，注意：只要設(shè)法破壞自激的振幅條件或相位條件之一， 放大器就不會(huì)產(chǎn)生自激。放大器就不會(huì)產(chǎn)生自激。 q 穩(wěn)定裕量穩(wěn)定裕量 要保證負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作，還需使它遠(yuǎn)離自激狀態(tài)，要保證負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作，還需使它遠(yuǎn)離自激狀態(tài)，遠(yuǎn)離程度可用穩(wěn)定裕量表示。遠(yuǎn)離程度可用穩(wěn)定裕量表示。1)(gT當(dāng)當(dāng)時(shí)，相位裕量時(shí)，相位裕量ogTo45)(180)(T當(dāng)當(dāng)時(shí)，增益裕量時(shí)，增益裕量dB0)(lg20)dB(gT g增益交界角

30、頻率；增益交界角頻率； 相位交界角頻率。相位交界角頻率。q 相位裕量圖解分析法相位裕量圖解分析法 假設(shè)放大器施加的是電阻性反饋，假設(shè)放大器施加的是電阻性反饋，kf 為實(shí)數(shù)：為實(shí)數(shù)：)/ 1lg(20)(lg20fgkA得得1)()(fggkAT由由 在在A( )或或T( )波特圖上波特圖上找找 g在在A( )波特圖上，作波特圖上，作1/1/kf (dB)的水平線，交點(diǎn)即的水平線，交點(diǎn)即 g g在在T( )波特圖上，與水平軸波特圖上，與水平軸T( )=0dB的交點(diǎn)，即的交點(diǎn)，即 g根據(jù)根據(jù) g在相頻曲線上在相頻曲線上找找 T( g)判斷相位裕量判斷相位裕量 ogTo45)(180若若放大器穩(wěn)定工

31、作放大器穩(wěn)定工作ogTo45)(180若若放大器工作不穩(wěn)定放大器工作不穩(wěn)定注：注：1/kf (dB)的水平線稱增益線。的水平線稱增益線。例例1 1 已知已知A(j )波特圖，判斷電路是否自激。波特圖，判斷電路是否自激。(1/kf )dB g T( g)（1 1）在）在A( )波特圖上作波特圖上作1/kf (dB)的水平線。的水平線。分析：分析：（2 2）找出交點(diǎn)，即）找出交點(diǎn)，即 g（3 3）在在 T( )波特圖上，找出波特圖上，找出 T( g)（4 4）o45因此電路穩(wěn)定工作，不自激。因此電路穩(wěn)定工作，不自激。由于由于A( )/dB o T( ) o- -180o- -90o例例2 2 已知

32、已知T(j )波特圖，判斷電路是否自激。波特圖，判斷電路是否自激。 T( g)（1 1）由）由T( )波特圖與橫軸的交點(diǎn)，找出波特圖與橫軸的交點(diǎn)，找出 g分析：分析：（2 2）由）由 g在在 T( )波特圖上，找出波特圖上，找出 T( g)（3 3）o0，因此電路自激。，因此電路自激。由于由于T( )/dB o T( ) o- -180o g g q 利用幅頻特性漸近波特圖判別穩(wěn)定性利用幅頻特性漸近波特圖判別穩(wěn)定性 一無零三極系統(tǒng)波特圖如下，一無零三極系統(tǒng)波特圖如下，分析分析 g落在何處系統(tǒng)穩(wěn)定。落在何處系統(tǒng)穩(wěn)定。0 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180

33、 - - 270 p2 p1A ( )/dB 2040600 0 p3- -20dB/十倍頻十倍頻- -40dB/十倍頻十倍頻- -60dB/十倍頻十倍頻80放大器必穩(wěn)定工作。放大器必穩(wěn)定工作?；蚧?g落在落在 P1與與 P2之間之間只要只要 g g落在斜率為：落在斜率為：（-20dB/ /十倍頻）的十倍頻）的下降段內(nèi)，下降段內(nèi)， g go45則則 P2P2= =10 P1P1， P3 P3 = =10 P2P20 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180 - - 270 p2 p1A ( )/dB 2040600 0 p3- -20dB/十倍頻十倍頻- -

34、40dB/十倍頻十倍頻- -60dB/十倍頻十倍頻80 P2P2=10=10 P1P1，將將 P3 P3 靠近靠近 P2P2由于由于| | T T( ( P2P2)|)| 則則 g g落在落在 P1P1與與 P2P2之間時(shí)，放大器依然穩(wěn)定工作。之間時(shí)，放大器依然穩(wěn)定工作。 結(jié)論：結(jié)論：在多極點(diǎn)的低通系統(tǒng)中，若在多極點(diǎn)的低通系統(tǒng)中，若 P3 10 P2，則只要?jiǎng)t只要 g落在斜率為（落在斜率為（-20dB/ /十倍頻）的下降段內(nèi)，十倍頻）的下降段內(nèi)，或或 g落落在在 P1與與 P2之間，放大器必穩(wěn)定工作。之間，放大器必穩(wěn)定工作。 將將 P2 P2 靠近靠近 P1P1由于由于| | T T( ( P

35、2P2)|)| 上述結(jié)論不成立上述結(jié)論不成立 0 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180 - - 270 p2 p1A ( )/dB 2040600 0 p3- -20dB/十倍頻十倍頻- -40dB/十倍頻十倍頻- -60dB/十倍頻十倍頻80解決方法：采用相位補(bǔ)償技術(shù)。解決方法：采用相位補(bǔ)償技術(shù)。在中頻區(qū)，反饋系數(shù)在中頻區(qū)，反饋系數(shù)kf 越大，反饋越深，電路性能越好。越大，反饋越深，電路性能越好。在高頻區(qū)，在高頻區(qū)，kf 越大，相位裕量越小，放大器工作越不穩(wěn)定；越大，相位裕量越小，放大器工作越不穩(wěn)定； 在中頻增益在中頻增益AI基本不變的前提下，設(shè)法拉長(zhǎng)

36、基本不變的前提下，設(shè)法拉長(zhǎng) P1與與 P2之間的間距，或加長(zhǎng)斜率為之間的間距，或加長(zhǎng)斜率為“-20dB/ /十倍頻十倍頻”線線段的長(zhǎng)度，使得段的長(zhǎng)度，使得kf增大時(shí)，仍能獲得所需的相位裕量增大時(shí)，仍能獲得所需的相位裕量。相位補(bǔ)償基本思想：相位補(bǔ)償基本思想：q 滯后補(bǔ)償滯后補(bǔ)償技術(shù)技術(shù) q 超前補(bǔ)償超前補(bǔ)償技術(shù)技術(shù) q 滯后補(bǔ)償技術(shù)滯后補(bǔ)償技術(shù)( (簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償和和彌勒電容補(bǔ)償彌勒電容補(bǔ)償） 簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償 降低降低 P1P1補(bǔ)償方法：補(bǔ)償方法：將補(bǔ)償電容將補(bǔ)償電容C 并接在集成運(yùn)放產(chǎn)生第一個(gè)極點(diǎn)并接在集成運(yùn)放產(chǎn)生第一個(gè)極點(diǎn)角頻率的節(jié)點(diǎn)上，使角頻率的節(jié)點(diǎn)上，使 P1降低到降

37、低到 d 。AdiRCC RC1P1)(1dCCR P1P1降低到降低到 d d反饋增益線下移反饋增益線下移穩(wěn)定工作允許的穩(wěn)定工作允許的k kf f增大。增大。 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kf)返回返回 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kfv) d與與kf 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：由圖由圖dB/20lglg)/1lg(20lg20dP2fdIvvkA十倍頻十倍頻整理得整理得)/(fdIP2dvvkA kfv d 反饋電路穩(wěn)定性反饋電路穩(wěn)定性 ，但，但 H 。 kfv=1時(shí)，時(shí)，dIP2d0d/vA全補(bǔ)償全補(bǔ)償 (C 用用

38、 CS表示表示) d0此時(shí)此時(shí)kfv無論取何值，電路均可穩(wěn)定工作。無論取何值，電路均可穩(wěn)定工作。 例例1 1：一集成運(yùn)放：一集成運(yùn)放AvdI =105 ，fP1=200Hz，fP2=2MHz， fP3=20MHz，產(chǎn)生產(chǎn)生fP1節(jié)點(diǎn)上等效電路節(jié)點(diǎn)上等效電路R1=200K ，接成同，接成同相放大器，采用簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償。相放大器，采用簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償。fp2fp1Avd (f )/dBf0 0fp310020406080解：解：（1 1）求未補(bǔ)償前，同相放大器提供的最小增益）求未補(bǔ)償前，同相放大器提供的最小增益 ？根據(jù)題意，可畫出運(yùn)放的幅頻漸近波特圖。根據(jù)題意，可畫出運(yùn)放的幅頻漸近波特圖。未補(bǔ)償前，為保證穩(wěn)定工作未補(bǔ)償前，為保證穩(wěn)定工作: :1kfvAvfmin = 1041kfv(dB) 80dB即即解：解：（2 2）若要求）若要求Avf =10，求所需的，求所需的補(bǔ)償電容補(bǔ)償電容C =？由由 Avf = 10得得 kfv = 0.1則則 rad/s10221 . 0101022256fdIP2dkAvv由由 11P11CR得得 P