負(fù)反饋對放大電路性能的改善

前引：加入負(fù)反饋后，雖然增益有所下降，但性能會得到多方面的改善，且改善的程度和負(fù)反饋的深度有關(guān)。經(jīng)過EDA仿真及相應(yīng)分析，更可直觀了解負(fù)反饋的作用。下邊以NPN三極管的電流串聯(lián)負(fù)反饋為例，將特性一一分析：一：負(fù)反饋使增益有所下降，并且負(fù)反饋程度越深，增益下降越多。圖Ⅰ靜態(tài)工作點AF饋程度越深，增益降低越多?？梢钥闯觯尤胴?fù)反饋后，放大電路的增益將降低，且F越大，即反取值：交流輸入信號源V2峰值為10m可以看出：圖中各節(jié)點電壓電流關(guān)系均滿足電路直流偏置時的關(guān)系。圖Ⅱ負(fù)反饋對放大電路增益的影響輸出呈反向關(guān)系，此電壓串聯(lián)電路負(fù)反饋的電壓反饋系數(shù)F=RE,可以由圖看出，RE越大，輸出電壓值越小，A=|Vo/Vi|就越小?？梢缘贸鼋Y(jié)論：當(dāng)負(fù)反饋程度越深，放大電路增益下降越多。這也與公式Af=A/(1+AF)相符二：負(fù)反饋可以提高靜態(tài)工作點與增益的穩(wěn)定性。以晶體管β值變化為例，β值變化起點20，終點200，步長為5；secondarysweep是選擇全局變量參數(shù)res，取值圖Ⅲ-負(fù)反饋電阻取不同值對工作點電流的穩(wěn)定該圖是晶體管BF即β值連續(xù)變化時，RE取三個值時Ic的變化曲線。由上到下分別是參數(shù)res取值為1kΩ，3kΩ，5kΩ所對應(yīng)的曲線。隨著β值的變化，集電極電流Ic的變化范圍小了很多，從而保持了工作點的穩(wěn)定。還可以得出結(jié)論：負(fù)反饋越深，放大電路的工作點電流越穩(wěn)定，增益也就更穩(wěn)定。三：負(fù)反饋對輸入電阻的改善<1>理論分析：以串聯(lián)負(fù)反饋舉例分析：?R?R=id;IiIii???????V=V+???????iidfididif??iIIii可以看出負(fù)反饋越深，輸入電阻越大圖Ⅳ-負(fù)反饋不同值對輸入阻抗的影響抗就越高。這與理論分析一致。四：負(fù)反饋對輸出電阻的改善<1>理論分析：以電流取樣負(fù)反饋為例分析：其具有穩(wěn)定輸出電流的能力，故必然會增大輸出電阻??V=??frR??V=iFIidR+Rris??R???AV=iAFIgsidR+Rgsris?V??V??VR???I=+AV=iAFIRgsidRR+Rgsroois??of?Rof?R+RgorogosroIis測量輸出電阻時，須將交流信號源短路，輸出端加上交流源，電路如下圖：圖Ⅴ測量輸出阻抗所搭建的電路圖res值有1k，700，300Ω，對這三個取值情況測量輸出電阻，仿真圖如下：圖Ⅵ不同負(fù)反饋阻值對應(yīng)的對輸出阻抗的影響輸出電阻有放大作用，從而可以對輸出電流有穩(wěn)定作用。五：負(fù)反饋可以減小非線性失真。<1>理論分析：對于理想的放大電路，輸出和輸入信號應(yīng)該完全呈線性關(guān)系。但由于晶體管本身的非線性，當(dāng)輸入信號為幅值較大的正弦波時，輸出信號波形可能不再是正弦波，在輸出信號中可能會出現(xiàn)諧波，產(chǎn)生非線性失真。負(fù)反饋電路可以有效改善波形失真，原理如下圖：<2>仿真測試：增大VSIN的幅值至4V，為使波形對比明顯，取RE值為分別2KΩ,3KΩ,10KΩ，對應(yīng)曲線已在下圖圖Ⅵ不同負(fù)反饋阻值對非線性失真的改善狀況可以看出，當(dāng)RE=2KΩ時，波形失真最為嚴(yán)重，不僅上部削頂，下部也不再是正弦波；當(dāng)RE=3KΩ時，波形僅上部削頂；當(dāng)RE=10KΩ時，波形上部削頂且較前者更接近正弦波形。所以可以得出結(jié)論：負(fù)反饋可以減小一定程度的非線性失真，當(dāng)失真較嚴(yán)重時，負(fù)反饋只能輕微減弱失真。即：負(fù)反饋只能減小若非線性失真。六：負(fù)反饋可以展開頻帶<1>理論分析：負(fù)反饋能夠穩(wěn)定閉環(huán)增益，因而對于頻品上升(或下降)所引起的開環(huán)增益的下降同樣具有穩(wěn)定作作用，即減小頻率變化對閉環(huán)增益的影響，從而展寬閉環(huán)增益的頻帶寬度。假設(shè)基本放大電路是具有一個極點的直接耦合放大電路，其增益的表達(dá)式為：?A=?A=M；對于閉環(huán)增益，有：1+jf/fH??A?A=????A/(1+jf/f?A/(1+jf/f)???1+AF/(1+jf/??HMf?A?=M;????MfHF??M1Mf1+jf/fHF?Ff?H展為原來的(1＋AF)倍，增益帶寬乘積保<2>仿真測試