模電第六章、反饋

第6章放大電路的反饋6.1電子電路中的負(fù)反饋

6.1.1負(fù)反饋的概念

6.1.2負(fù)反饋的類型及分析方法

6.1.3負(fù)反饋對放大器性能的影響16.1.1負(fù)反饋的概念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，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。2反饋放大器輸出輸入取+加強(qiáng)輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負(fù)反饋用于放大器開環(huán)閉環(huán)負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍數(shù)；改變輸入和輸出電阻；展寬頻帶；減小非線性失真等。反饋網(wǎng)絡(luò)±迭加反饋信號實際被放大信號3基本放大電路Ao反饋網(wǎng)絡(luò)F放大：迭加：負(fù)反饋框圖：AO稱為開環(huán)放大倍數(shù)+–反饋：AF稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo/Xi輸出信號輸入信號反饋信號差值信號負(fù)反饋放大器F稱為反饋系數(shù)設(shè)Xf與Xi同相4負(fù)反饋放大器的一般關(guān)系閉環(huán)放大倍數(shù)：放大：反饋：迭加：AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoAo11Ao+F=Ao1+AoF5AF=Ao1+AoF負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)當(dāng)Ao很大時,AoF?1,AF1F結(jié)論:當(dāng)Ao很大時,負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無關(guān),只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。6負(fù)反饋放大器的四種連接方式反饋量Xo輸入信號的連接方式Uo電壓Ic電流Ie串聯(lián)并聯(lián)(將反饋信號變?yōu)殡妷盒盘?與輸入電壓Ui相減)(將反饋信號變?yōu)殡娏餍盘?與輸入電流Ii相減)四種連接方式:(1)電流串聯(lián)負(fù)反饋(2)電壓串聯(lián)負(fù)反饋

(3)電流并聯(lián)負(fù)反饋(4)電壓并聯(lián)負(fù)反饋76.1.2負(fù)反饋的類型及分析方法負(fù)反饋的類型負(fù)反饋交流負(fù)反饋直流負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶作用8(1)接有發(fā)射極交流負(fù)反饋電阻的放大器(電流串聯(lián)負(fù)反饋)RB1+ECRCC1C2RB2RERLuoBCRFRECEEuiubeufui=ube+ufube

=ui-uf負(fù)反饋電阻RF其中uf

=RFie

ie

ic

=io符合公式：9性能比較結(jié)論:(1)放大倍數(shù)減小了,但穩(wěn)定了,即受晶體管的影響減小。(2)輸入電阻提高了.無RF有RF放大倍數(shù)-93-19輸入電阻1.52k

5.9k

輸出電阻5k5k

RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRF=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k10放大倍數(shù)穩(wěn)定性的比較無RF=60時,Au=-93=50時,Au=-77有RF=-

RLrbe

+（1+

）RFAF=60時,Au=-19=50時,Au=-18.611放大倍數(shù)的近似計算=-

RLrbe

+（1+

）RFAF用反饋放大器AF1F進(jìn)行計算：若（1+

）RF>>rbe,則AF-RLRF=-(5//5)/0.1=-25uf

=RFie

，uo=-RLic

反饋系數(shù)F=ufuo=-RFRL，則AF1FRLRF=-=-25=-1912(2)射極跟隨器(電壓串聯(lián)負(fù)反饋)ui=ube+ufube

=ui-ufRB+ECC1C2RERLuouiubeuf其中uf

=uo

符合公式：13性能：（1）放大倍數(shù)

1（2）輸入電阻大（3）輸出電阻小14放大倍數(shù)的近似計算：用公式：=（1+）

RLrbe

+（1+

）RLAF若（1+

）RL>>rbe

,AF1用反饋放大器AF1F進(jìn)行計算：因為uf

=uo，所以F=uf

/uo=1；

AF

115(3)在集電極與基極間接有反饋電阻的放大器(電壓并聯(lián)負(fù)反饋)+UCCRCC2C1RfuiuoibifiiRf的作用：1.提供靜態(tài)工作點2.直流負(fù)反饋,穩(wěn)定靜態(tài)工作點3..交流負(fù)反饋,穩(wěn)定放大倍數(shù)ii=ib+ifib

=ii-if其中if=-(uo-ui)/Rf,即if是由uo形成的符合公式：16(4)在兩級放大器之間接有負(fù)反饋電阻的放大器(電壓串聯(lián)負(fù)反饋)ufube+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rfui=ube+ufube

=ui-uf其中uf

uo

Re1Rf+Re1符合公式：17放大倍數(shù)的近似計算：用反饋放大器AF1F進(jìn)行計算：因為uf

uo

Re1Rf+Re1所以F=uf

/uo=Re1Rf+Re1AF1F=Re1Rf+Re1186.1.3負(fù)反饋對放大電路的影響反饋電路的基本方程基本放大電路Ao反饋網(wǎng)絡(luò)F+–FAo開環(huán)放大倍數(shù)AF閉環(huán)放大倍數(shù)Xf與Xi同相19負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。引入負(fù)反饋使電路的穩(wěn)定性提高。同相，所以AFAFAO1+AOFAO1=AF=Ao1+AoF則有：|AF|<|Ao|1.對放大倍數(shù)的影響20若:稱為深度負(fù)反饋，此時：在深度負(fù)反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。反饋深度212.交流負(fù)反饋能改善波形的失真Aouiufuiuoud加反饋前加反饋后AoF+–失真改善uouo223.對輸入、輸出電阻的影響1、串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增加：2、并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減?。?、電壓反饋使電路的輸出電阻減?。豪?射極輸出器例如:射極輸出器4、電流反饋使電路的輸出電阻增加234.對通頻帶的影響引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加：fABoAoAFBf24負(fù)反饋放大器的分析方法1.分析以下各電路，哪些電阻起直流負(fù)反饋作用?1.是否是負(fù)反饋放大器？哪些電阻起交流負(fù)反饋作用?(級間反饋用“瞬時極性法”判斷是正反饋還是負(fù)反饋）3.由給定的參數(shù)估算放大器的電壓放大倍數(shù)25瞬時極性判斷法RB1+ECRCC1C2RB2RERLuoBCRFRECEE（1）C點電位與B電位變化極性相反（3）若B點電位固定，則C點電位與E點電位變化極性相同（2）E點電位與B電位變化極性相同26反饋極性判斷ufube+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rf若某種原因（溫度升高）使uo上升反饋效果使uo下降交流負(fù)反饋27例1忽略電壓串聯(lián)負(fù)反饋瞬時極性判斷法反饋系數(shù)：放大倍數(shù)：ufube+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2Re1CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRLRE1已知：Re1

、Rf

，求電壓放大倍數(shù)28例2+UCCRCC2C1RfuSuoibifiiRSRL已知：RS

、Rf，求電壓放大倍數(shù)Rf

：直流負(fù)反饋，交流負(fù)反饋忽略ib，忽略ube

，29例3+–C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+–T1T2RFRLRERSCE已知：RS

、RF、Re2，求電壓放大倍數(shù)RF：建立第一級靜態(tài)工作點；級間直流負(fù)反饋，電流反饋，穩(wěn)定各級的靜態(tài)工作點RE

、Re2

：局部直流負(fù)反饋，電流反饋，穩(wěn)定各級的靜態(tài)工作點30例3（續(xù)）

RF

、Re2

：級間直流負(fù)反饋作用，提供并穩(wěn)定靜態(tài)工作點；級間交流電流并聯(lián)負(fù)反饋作用瞬時極性判斷法：+–C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+–T1T2RFRLRERSCE31例3（續(xù)）+–C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+–T1T2RFRLRERSCE電壓放大倍數(shù)的估算：32例3（續(xù)）電壓放大倍數(shù)的估算：33例4+EC直流負(fù)反饋：

RE1

、Re2

、R1、R2

：局部直流負(fù)反饋

RF1

、RF2

：級間直流負(fù)反饋級間交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋：

RF1局部交流電流串聯(lián)負(fù)反饋：

Re2+–C1RC1RC2R2C2uoui+–T1T2RF2RLRE1CER1Re2RF134例4（續(xù)）+EC+–C1RC1RC2R2C2uoui+–T1T2RF2RLRE1CER1Re2RF135例5+EC+–C1RC1R2C2uoui+–T1T2CFRLRe1R1Re2RFRE反饋類型判斷：設(shè)uE2uE1uC1uB2uE2此放大器是交流正反饋放大器36例6+EC+–C1RC1R1C2uoui+–T1T3CFRLRe2CERe3RFRe1RC2T2RC3R2CF此放大器是交流正反饋放大器37例7+EC+–C1RC1R1C2uoui+–T1T3CFRLRe2CERe3RFRe1RC2T2R2交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器38正反饋和負(fù)反饋的判斷

在放大電路的輸入端，假設(shè)一個輸入信號對地的極性，用“+”、“-”表示。按信號傳輸方向依次判斷相關(guān)點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。反饋信號和輸入信號加于輸入回路一點時，瞬時極性相同的為正反饋，瞬時極性相反的是負(fù)反饋。

反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同的為負(fù)反饋，瞬時極性相反的是正反饋。

以上輸入信號和反饋信號的瞬時極性都是指對地而言，這樣才有可比性。瞬時極性法對三極管來說這兩點是基極和發(fā)射極，對運算放大器來說是同相輸入端和反相輸入端。39電壓串聯(lián)負(fù)反饋瞬時極性法當(dāng)vi一定時：若

RLvovfvidvo電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋輸出回路輸入回路基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò).AFAF⊕⊕⊕⊕vividvfvo反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負(fù)反饋。電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓反饋信號與電壓成比例，是電壓反饋。反饋電壓Vf與輸入電壓Vid是串聯(lián)關(guān)系，故為串聯(lián)負(fù)反饋。40例1：試分析該電路存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)?！皎挩挕稹鸾?

根據(jù)瞬時極性法電路是負(fù)反饋。

反饋信號vf和輸入信號vi加在運放A1的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋。

反饋信號與輸出電壓成比例，故為電壓反饋。反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負(fù)反饋。交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋41AF....電壓并聯(lián)負(fù)反饋AF⊕voIiIidIf○反饋信號和輸入信號加于輸入回路同一點時，瞬時極性相反為負(fù)反饋。電壓負(fù)反饋輸出端的取樣是電壓并聯(lián)負(fù)反饋輸入端Ii和If以并聯(lián)的方式進(jìn)行比較○42電流并聯(lián)負(fù)反饋AF...⊕iiiidif○AF○反饋信號和輸入信號加于輸入回路同一點時，瞬時極性相反為負(fù)反饋。io當(dāng)ii一定時：若

RLioifiidio通過R、Rf電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流電流負(fù)反饋輸出端的取樣是電流并聯(lián)負(fù)反饋輸入端Ii和If以并聯(lián)的方式進(jìn)行比較43例2：反饋信號和輸入信號加于輸入回路同一點時，瞬時極性相反是負(fù)反饋。試分析該電路存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)。電流并聯(lián)負(fù)反饋輸入信號與反饋信號是并聯(lián)的形式，所以是并聯(lián)負(fù)反饋。反饋信號取自與輸出電流，所以是電流負(fù)反饋。解：根據(jù)瞬時極性法判斷44電流串聯(lián)負(fù)反饋AFAF⊕⊕vividvf⊕反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負(fù)反饋。io輸出端的取樣是電流，所以是電流負(fù)反饋。輸入端Vid和Vf以串聯(lián)的方式進(jìn)行比較，所以是串聯(lián)負(fù)反饋。45電壓反饋和電流反饋

將輸出電壓‘短路’，若反饋信號為零，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。電壓反饋：反饋信號的大小與輸出電壓成比例的反饋稱為電壓反饋；電壓反饋與電流反饋的判斷：電流反饋：反饋信號的大小與輸出電流成比例的反饋稱為電流反饋。46串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

反饋信號與輸入信號加在輸入回路的同一個電極上，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的兩個電極，則為串聯(lián)反饋。

對于三極管來說，反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發(fā)射極，為并聯(lián)反饋；一個加在基極一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。

對于運算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個加在同相輸入端一個加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。

此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。

此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系。小結(jié)47反饋深度稱為反饋深度相當(dāng)與引入負(fù)反饋。相當(dāng)與引入正反饋。相當(dāng)于輸入為零時仍有輸出，故稱為“自激狀態(tài)”。48說明

在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無源元件構(gòu)成的，其穩(wěn)定性優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋時的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。

在此還要注意的是

、

和

可以是電壓信號，也可以是電流信號。

1.當(dāng)它們都是電壓信號時，

、

、

無量綱，

和是電壓放大倍數(shù)。

2.當(dāng)它們都是電流信號時，

、

、

無量綱，

和是電流放大倍數(shù)。

3.當(dāng)它們既有電壓信號也有電流信號時，、

、

有量綱，

和

也有專門的放大倍數(shù)稱謂。49解:在求電壓放大倍數(shù)表達(dá)式時，可以把A1和A2看成一個運算放大器，見圖中棕色線框。因A1和A2

都是反相輸入的，因此可確定輸入信號和輸出信號之間的極性。該電路相當(dāng)同相比例運算電路，所以

例3:求圖電路的電壓放大倍數(shù)。50

反饋系數(shù)：對于圖

(a)：對于圖

(b)：閉環(huán)放大倍數(shù)

對于串聯(lián)電壓負(fù)反饋，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以51電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋的電路如圖所示。因反饋信號與輸入信號在一點相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時極性法判斷，為負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。因為并聯(lián)反饋在輸入端采用電流相加減。即電壓并聯(lián)負(fù)反饋52具有電阻的量綱

具有電阻的量綱

具有電導(dǎo)的量綱而電壓增益為:

稱為互阻增益，稱為互導(dǎo)反饋系數(shù),

相乘無量綱。對于深度負(fù)反饋，互阻增益為53電流串聯(lián)負(fù)反饋

電流串聯(lián)負(fù)反饋電路如圖所示。圖(a)是基本放大電路將Ce去掉而構(gòu)成，圖(b)是由集成運放(見下頁)構(gòu)成。對圖(a)，反饋電壓從Re1上取出，根據(jù)瞬時極性和反饋電壓接入方式，可判斷為串聯(lián)負(fù)反饋。因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，故為串聯(lián)電流負(fù)反饋。電流串聯(lián)負(fù)反饋54對圖(b)的電路求其互導(dǎo)增益圖

(b)55

于是1/R

，這里忽略了Rf的分流作用。電壓增益為:56電流放大倍數(shù)：電流反饋系數(shù)是，以圖09.08(b)

為例

顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的參數(shù)有關(guān)，與運放內(nèi)部參數(shù)無關(guān)。電壓放大倍數(shù)為：57

例5:回答下列問題。①求圖09.09在靜態(tài)時運放的共模輸入電壓;②若要實現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋,

Rf

應(yīng)接向何處?③要實現(xiàn)串聯(lián)電壓負(fù)反饋,運放的輸入端極性如何確定？④求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。58

解：①靜態(tài)時運放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時

T1和T2的集電極

電位。

Ic1=Ic2=Ic3/259

解②

:可以把差動放大電路看成運放A的輸入級。

輸入信號加在T1的基極，要實現(xiàn)串聯(lián)反饋，反

饋信號必然要加在B2。所以要實現(xiàn)串聯(lián)電壓反解③既然是串聯(lián)反饋,反饋和輸入信號接到差放的兩個輸入端。要實現(xiàn)負(fù)反饋，必為同極性信號。差放輸入端的瞬時極性，見圖中紅色標(biāo)號。根據(jù)串聯(lián)反饋的要求，可確定B2的極性，見圖中綠色標(biāo)號，由此可確定運放的輸入端極性。饋,

Rf應(yīng)接向B2。60

解④:求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓增

益，可把差放和運放合為一個整體看待。為了保證獲得運放綠色標(biāo)號的極性，B1相當(dāng)同相輸入端，B2相當(dāng)反向輸入端。為此該電路相當(dāng)同相輸入比例運算電路。所以電壓增益為61負(fù)反饋對增益的影響

有反饋時增益的穩(wěn)定性比無反饋時提高了(1+AF)倍。引入深度負(fù)反饋后，放大電路的增益由反饋網(wǎng)絡(luò)決定，與基本放大電路無關(guān)。62負(fù)反饋對輸入電阻的影響負(fù)反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，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)。1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加式中Ri=rid。632.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小負(fù)反饋對輸出電阻的影響電壓負(fù)反饋可以使輸出電阻減小，這與電壓負(fù)反饋可以使輸出電壓穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，輸出電壓的降落就小，穩(wěn)定性就好。以串聯(lián)電壓負(fù)反饋為例，有(1)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小圖09.12電壓負(fù)反饋對輸出電阻的影響

圖09.12為求輸出電阻的等效