模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：6-放大電路中的反饋

第六章放大電路中的反饋第六章放大電路中的反饋§6.1反饋的概念及判斷§6.2負(fù)反饋放大電路的方框圖及放大倍數(shù)的估算§6.3交流負(fù)反饋對放大電路性能的影響§6.4負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性(部分自學(xué)）§6.5放大電路中反饋的其它問題（自學(xué)）本章基本要求會判：判斷電路中有無反饋及反饋的性質(zhì)會算：估算深度負(fù)反饋條件下的放大倍數(shù)會引：根據(jù)需求引入合適的反饋會判振消振：判斷電路是否能穩(wěn)定工作，會消除自激振蕩(自學(xué))?！?.1

反饋的概念及判斷一、反饋的基本概念二、交流負(fù)反饋的四種組態(tài)三、反饋的判斷1.什么是反饋

放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。一、反饋的基本概念要研究哪些問題？怎樣引回是從輸出電壓還是輸出電流引出反饋多少怎樣引出

反饋放大電路可用方框圖表示。影響放大電路的輸入電壓還是輸入電流2.正反饋和負(fù)反饋

從反饋的結(jié)果來判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋；引入反饋后其變化是增大？還是減??？引入反饋后其變化是增大？還是減小？

或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋。3.直流反饋和交流反饋

直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。引入交流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋4.局部反饋和級間反饋

只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反饋，將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱為級間反饋。通過R3引入的是局部反饋通過R4引入的是級間反饋通常，重點研究級間反饋或稱總體反饋。h21ibicvceibvbeh12vceh11h22內(nèi)部反饋外部反饋5.內(nèi)部反饋和外部反饋二、交流負(fù)反饋的四種組態(tài)

將輸出電壓的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為電壓反饋，即

將輸出電流的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為電流反饋，即

描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的連接方式，即反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣對象。1.電壓反饋和電流反饋2.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端的連接方式，即輸入量、反饋量、凈輸入量的疊加關(guān)系。--串聯(lián)負(fù)反饋--并聯(lián)負(fù)反饋+_負(fù)反饋3.四種反饋組態(tài)：注意量綱電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋

為什么在并聯(lián)負(fù)反饋電路中不加恒壓源信號？為什么在串聯(lián)負(fù)反饋電路中不加恒流源信號？三、反饋的判斷

“找聯(lián)系”：找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，若有則有反饋，否則無反饋。有反饋嗎？將輸出電壓全部反饋回去無反饋1.有無反饋的判斷即在輸入回路又在輸出回路2.直流反饋和交流反饋的判斷“看通路”，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。設(shè)以下電路中所有電容對交流信號均可視為短路。僅有直流反饋僅有交流反饋交、直流反饋共存僅有直流反饋若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。2.直流反饋和交流反饋的判斷增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋作用。注：本電路中C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+–T1T2RfRE1C增加旁路電容C后，Rf只對直流起反饋作用。C+–RB1RC1RB21RB22RC2RE2CE+VCCuoui+–T1T2RfRE13.正、負(fù)反饋（反饋極性）的判斷“看反饋的結(jié)果”，即凈輸入量是被增大還是被減小。瞬時極性法：給定的瞬時極性，并以此為依據(jù)分析電路中各電流、電位的極性從而得到的極性；的極性→的極性→、、的疊加關(guān)系－－正反饋－－負(fù)反饋反饋極性的判斷：瞬時極性法

利用電路中各點交流電位的瞬時極性來判別。交流電位為正半周時，瞬時極性為正；交流電位為負(fù)半周時，瞬時極性為負(fù)。首先斷開反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入回路相接處，然后假設(shè)輸入端信號有一定極性的瞬時變化(+)，并依次經(jīng)過放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)后，再回到輸入端比較，若凈輸入信號減少，則為負(fù)反饋。反之為正反饋。常見電路極性變化總結(jié)輸入輸出輸出共射電路、共集電路輸入輸出共基電路輸入輸出輸出差分電路A輸入輸出集成運放ufud+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+VCCuoui+–T1T2Rf例:試判斷電路的反饋極性負(fù)反饋，對直流不起作用。Rf

、RE1組成反饋網(wǎng)絡(luò)凈輸入信號ube=ui

-uf3.正、負(fù)反饋的判斷反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量。

在判斷集成運放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入電壓指的是集成運放兩個輸入端的電位差，凈輸入電流指的是同相輸入端或反相輸入端的電流。反饋量反饋電流反饋量僅決定于輸出量凈輸入電流減小，引入了負(fù)反饋凈輸入電流增大，引入了正反饋4.電壓反饋和電流反饋的判斷電路引入了電壓負(fù)反饋

判斷方法：令輸出電壓為0，若反饋量隨之為0，則為電壓反饋；若反饋量依然存在，則為電流反饋。電壓負(fù)反饋RLvoxf

xidvo

電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓xf=Fvo，

xid=xi－xfRLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：4.電壓反饋和電流反饋的判斷電路引入了電流負(fù)反饋反饋電流僅受基極電流的控制電流負(fù)反饋RLioxf

xidio

電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流xf=Fio，

xid=xi－xf

注意：引入電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，引入電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流！電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf5.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷

在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式疊加，為串聯(lián)反饋；以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。引入了并聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋經(jīng)驗判斷法：如果反饋信號和輸入信號接于基本放大電路的同一輸入端，則為并聯(lián)反饋；如果反饋信號和輸入信號接于基本放大電路的不同輸入端，則為串聯(lián)反饋。iifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋分立元件放大電路中負(fù)反饋的分析方法分析步驟：3.是否負(fù)反饋？4.是負(fù)反饋！那么是何種類型的負(fù)反饋？（判斷反饋的組態(tài)）1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。2.是交流反饋還是直流反饋？例1：判斷反饋的組態(tài)。ufubeuc1ub2uc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+VCCuoui+–T1T2Rf此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，對直流不起作用。例2：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+VCC電壓反饋并聯(lián)反饋此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。RCC2C1Rfuiuoifibiibi凈輸入信號ib=i-if例3：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電流反饋并聯(lián)反饋uC1uB2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+VCCiE2電流并聯(lián)負(fù)反饋。對直流也起作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點。例4：判斷如圖電路中RE1、RE2的負(fù)反饋作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+VCCuouiubeie電流串聯(lián)反饋RE2對交流反饋不起作用1.對交流信號：RE1：電流串聯(lián)負(fù)反饋。2.對直流信號：RE1、RE2對直流均起作用，通過反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+VCCuouiUBEIEUBUE例5：判斷如圖電路中RE3的負(fù)反饋作用。+VCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3電流串聯(lián)負(fù)反饋，對直流不起作用。例6(同學(xué)們自己考慮）3.

若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻，則反饋的性質(zhì)有何變化？+__+++_uF

1.

若從第三級射極輸出，則電路引入了哪種組態(tài)的交流負(fù)反饋？

2.

若在第三級的射極加旁路電容，則反饋的性質(zhì)有何變化？引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋作用？分立元件放大電路中的凈輸入量和輸出電流在判斷分立元件反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入電壓常指輸入級晶體管的b-e（e-b）間或場效應(yīng)管g-s（s-g）間的電位差，凈輸入電流常指輸入級晶體管的基極電流（射極電流）或場效應(yīng)管的柵極（源極）電流。在分立元件電流負(fù)反饋放大電路中，反饋量常取自于輸出級晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流，而不是負(fù)載上的電流；此時稱輸出級晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流為輸出電流，反饋的結(jié)果將穩(wěn)定該電流?！?.2

負(fù)反饋放大電路的方框圖及放大倍數(shù)的估算一、負(fù)反饋放大電路的方框圖二、負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的一般表達(dá)式三、深度負(fù)反饋的實質(zhì)四、基于反饋系數(shù)的放大倍數(shù)的估算方法五、基于理想運放的放大倍數(shù)的計算方法一、負(fù)反饋放大電路的方框圖斷開反饋，且考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)決定反饋量和輸出量關(guān)系的所有元件所組成的網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋放大電路的基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)方框圖中信號是單向流通的?；痉糯箅娐返姆糯蟊稊?shù)反饋系數(shù)反饋放大電路的放大倍數(shù)二、負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的一般表達(dá)式反饋組態(tài)功能電壓串聯(lián)電壓控制電壓電壓并聯(lián)電流控制電壓電流串聯(lián)電壓控制電流電流并聯(lián)電流控制電流三、深度負(fù)反饋的實質(zhì)凈輸入量忽略不計環(huán)路放大倍數(shù)四、基于反饋系數(shù)的電壓放大倍數(shù)的估算方法1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路

輸入以電壓形式比較：vD=ui-

uf

穩(wěn)定輸出電壓

電壓控制的電壓源特點：2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路Rif很小為什么?為什么?2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路令uN=0

輸入以電流形式比較：i’i=ii-if

穩(wěn)定輸出電壓

電流控制的電壓源特點：3.電流串聯(lián)負(fù)反饋電路

輸入以電壓形式比較

穩(wěn)定輸出電流

電壓控制的電流源特點：4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電路

輸入以電流形式比較

穩(wěn)定輸出電流

電流控制的電流源特點：深度負(fù)反饋條件下四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)與負(fù)載無關(guān)與總負(fù)載成線性關(guān)系

討論一

求解在深度負(fù)反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。+__+++_uF比較兩電路_

討論二

求解在深度負(fù)反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。

1.

第三級從射極輸出；

2.

若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻。R五、基于理想運放的電壓放大倍數(shù)的計算方法1.理想運放參數(shù)特點：Aod＝∞，rid＝∞，ro＝0，fH＝∞，所有失調(diào)因素、溫漂、噪聲均為零。2.理想運放工作在線性區(qū)的電路特征：引入交、直流負(fù)反饋因為uO為有限值，Aod＝∞，所以uN－uP＝0，即uN＝uP－－虛短路因為rid＝∞，所以

iN＝iP＝0－－虛斷路求解放大倍數(shù)的基本出發(fā)點無源網(wǎng)絡(luò)3.理想運放工作在線性區(qū)的特點利用“虛短”、“虛斷”求解電路利用“虛短”、“虛斷”求解電路。

設(shè)所有的電容對交流信號均可視為短路。試說明電路中是否引入了交流負(fù)反饋；如引入了，則說明其組態(tài)。電流串聯(lián)負(fù)反饋討論電流串聯(lián)負(fù)反饋作業(yè)

6.4、9、12

§6.3

交流負(fù)反饋對放大電路性能的影響一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性二、改變輸入電阻和輸出電阻三、展寬頻帶四、減小非線性失真五、引入負(fù)反饋的一般原則一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實數(shù)。說明放大倍數(shù)減小到基本放大電路的，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的倍。二、改變輸入電阻和輸出電阻1.對輸入電阻的影響引入串聯(lián)負(fù)反饋時

對輸入電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸入端的接法有關(guān)，即決定于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。串聯(lián)負(fù)反饋對輸入電阻影響的討論

引入串聯(lián)負(fù)反饋，使引入反饋的支路的等效電阻增大到原來的（1＋AF）倍。

引入串聯(lián)負(fù)反饋，對圖示兩電路的輸入電阻所產(chǎn)生的影響一樣碼？

Rb1支路在引入反饋前后對輸入電阻的影響有無變化？引入并聯(lián)負(fù)反饋時串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。2、對輸出電阻的影響

對輸出電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸出端的接法有關(guān)，即決定于是電壓反饋還是電流反饋。引入電壓負(fù)反饋時引入電流負(fù)反饋時

電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，使輸出具有恒壓特性，因而輸出電阻減小。

電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流，使輸出具有恒流特性，因而輸出電阻增大。電流負(fù)反饋對輸出電阻影響的討論Rc2支路在引入反饋前后對輸出電阻的影響有無變化？

引入電流負(fù)反饋，使引出反饋的支路的等效電阻增大到原來的（1＋AF）倍。三、展寬頻帶：設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)是純電阻網(wǎng)絡(luò)引入負(fù)反饋后的幅頻特性可推導(dǎo)出引入負(fù)反饋后的截止頻率、通頻帶fLfHfLffHf四、減小非線性失真

由于晶體管輸入特性的非線性，當(dāng)b-e間加正弦波信號電壓時，基極電流的變化不是正弦波。

可以設(shè)想，若加在b-e之間的電壓正半周幅值大于負(fù)半周的幅值，則其電流失真會減小，甚至為正弦波。非正弦波近似正弦波四、減小非線性失真

設(shè)基本放大電路的輸出信號與輸入信號同相。

可以證明，在引入負(fù)反饋前后輸出量基波幅值相同的情況下，非線性失真減小到基本放大電路的1/(1＋AF)。凈輸入信號的正半周幅值小于負(fù)半周幅值五、引入負(fù)反饋的一般原則穩(wěn)定Q點應(yīng)引入直流負(fù)反饋，改善動態(tài)性能應(yīng)引入交流負(fù)反饋；根據(jù)信號源特點，增大輸入電阻應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋，減小輸入電阻應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋；根據(jù)負(fù)載需要，需輸出穩(wěn)定電壓（即減小輸出電阻）的應(yīng)引入電壓負(fù)反饋，需輸出穩(wěn)定電流（即增大輸出電阻）的應(yīng)引入電流負(fù)反饋；從信號轉(zhuǎn)換關(guān)系上看，輸出電壓是輸入電壓受控源的為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸出電壓是輸入電流受控源的為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸出電流是輸入電壓受控源的為電流串聯(lián)負(fù)反饋，輸出電流是輸入電流受控源的為電流并聯(lián)負(fù)反饋；當(dāng)(1＋AF)>>1時，它們的轉(zhuǎn)換系數(shù)均約為1/F。討論一為減小放大電路從信號源索取的電流，增強帶負(fù)載能力，應(yīng)引入什么反饋？為了得到穩(wěn)定的電流放大倍數(shù)，應(yīng)引入什么反饋？為了穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點，應(yīng)引入什么反饋？為了使電流信號轉(zhuǎn)換成與之成穩(wěn)定關(guān)系的電壓信號，應(yīng)引入什么反饋？為了使電壓信號轉(zhuǎn)換成與之成穩(wěn)定關(guān)系的電流信號，應(yīng)引入什么反饋？討論二試在圖示電路中分別引入四種不同組態(tài)的交流負(fù)反饋。電流反饋電壓反饋串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋討論三

在圖示電路中能夠引入哪些組態(tài)的交流負(fù)反饋？只可能引入電壓并聯(lián)或電流串聯(lián)兩種組態(tài)的交流負(fù)反饋。作業(yè)

6.13、14、15

§6.4

負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性一、自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析三、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷四、消除自激振蕩的方法(自學(xué))一、自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件1.現(xiàn)象：輸入信號為0時，輸出有一定幅值、一定頻率的信號，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩。負(fù)反饋放大電路自激振蕩的頻率在低頻段或高頻段。低頻干擾或產(chǎn)生了輕微低頻振蕩高頻干擾或產(chǎn)生了輕微高頻振蕩實驗波形

在電擾動下，如合閘通電，必含有頻率為f0的信號，對于f=f0的信號，產(chǎn)生正反饋過程

輸出量逐漸增大，直至達(dá)到動態(tài)平衡，電路產(chǎn)生了自激振蕩。2.原因

在低頻段或高頻段，若存在一個頻率f0，且當(dāng)

f＝f0時附加相移為±π，則3.自激振蕩的條件

由于電路通電后輸出量有一個從小到大直至穩(wěn)幅的過程，起振條件為幅值平衡條件相位平衡條件二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析①附加相移由放大電路決定;②振蕩只可能產(chǎn)生在高頻段。設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)，放大電路為直接耦合形式。因沒有滿足相位條件的頻率，故引入負(fù)反饋后不可能振蕩。因沒有滿足幅值條件的頻率，故引入負(fù)反饋后不可能振蕩。對于產(chǎn)生－180o附加相移的信號頻率，有可能滿足起振條件，故引入負(fù)反饋后可能振蕩。對于單管放大電路:對于兩級放大電路:對于三級放大電路:什么樣的放大電路引入負(fù)反饋后容易產(chǎn)生自激振蕩？

三級或三級以上放大電路引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)生高頻振蕩；同理，耦合電容、旁路電容等為三個或三個以上的放大電路，引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)生低頻振蕩。

放大電路的級數(shù)越多，耦合電容、旁路電容越多，引入的負(fù)反饋越深，產(chǎn)生自激振蕩的可能性越大。

環(huán)路放大倍數(shù)AF越大，越容易滿足起振條件，閉環(huán)后越容易產(chǎn)生自激振蕩。三、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷已知環(huán)路增益的頻率特性來判斷閉環(huán)后電路的穩(wěn)定性。使環(huán)路增益下降到0dB的頻率，記作fc；使φA＋φF＝(2n＋1)π的頻率，記作f0。fcf0fcf0穩(wěn)定性的判斷fcf0滿足起振條件電路不穩(wěn)定電路穩(wěn)定

f0＜fc，電路不穩(wěn)定，會產(chǎn)生自激振蕩；f0＞

fc，電路穩(wěn)定，不會產(chǎn)生自激振蕩。fcf0Gm幅值裕度φm相位裕度電路穩(wěn)定當(dāng)Gm≤－10dB且φm＞45o，才具有可靠的穩(wěn)定性。不滿足起振條件四、消除自激振蕩的方法(自學(xué)）1.簡單滯后補償常用的方法為滯后補償方法。

設(shè)放大電路為直接耦合方式，反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)。

在最低的上限頻率所在回路加補償電容。補償電容1.簡單滯后補償最大附加相移為-135°

具有45°的相位裕度，故電路穩(wěn)定補償前補償后

滯后補償法是以頻帶變窄為代價來消除自激振蕩的。2.密勒補償

在獲得同樣補償?shù)那闆r下，補償電容比簡單滯后補償?shù)碾娙菪〉枚唷?/p>

在最低的上限頻率所在放大電路中加補償電容。補償前補償后等效變換補償電容3.RC滯后補償：在最低的上限頻率所在回路加補償。

上式表明，最大附加相移為－180o，不滿足起振