放大電路中的負反饋

§2.6放大電路中的反饋2021/5/91本節(jié)主要內(nèi)容※負反饋對放大電路性能的改善；負反饋的四種組態(tài)及反饋組態(tài)的判斷；反饋的基本概念及分類；※負反饋放大電路的分析方法；2021/5/92一.反饋的基本概念反饋定義在電子電路中，將輸出量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部通過一定的電路形式作用到輸入回路，用來影響其輸入量（放大電路的輸入電壓或輸入電流）的措施（或過程）

——稱為反饋。返回2021/5/93對“反饋”概念的理解關(guān)鍵要注意兩點：（1）在輸出端與輸入端之間必須建立起通路；（2）輸出量作用回輸入端后，必須對輸入量產(chǎn)生一定的影響。把輸出端與輸入端相連，并有輸出量對輸入信號產(chǎn)生影響的一定電路形式，常被稱為反饋通路。2021/5/94反饋的一般方框圖：功能：放大輸入信號功能：傳輸反饋信號基本放大電路的輸入量稱為凈輸入量，它不僅決定于輸入信號（輸入量），還與反饋信號（反饋量）有關(guān)。2021/5/95反饋的分類（1）根據(jù)反饋極性的不同，分為：正反饋：負反饋：反饋信號增強了外加輸入信號的作用，使得凈輸入量增加，最終使AF↑。反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，使得凈輸入量減小，最終使AF↓。2021/5/96（2）根據(jù)反饋信號本身的交直流性質(zhì)，分為：直流反饋：交流反饋：反饋量中只含有直流量，或者說，只在直流通路中存在的反饋。反饋量中只含有交流量，或者說，只在交流通路中存在的反饋。在很多放大電路中，常常是交、直流反饋都有。2021/5/97（3）根據(jù)反饋信號在放大電路輸出端采樣方式的不同，可分為：電壓反饋：電流反饋：反饋信號取自輸出電壓。反饋信號取自輸出電流。2021/5/98（4）根據(jù)反饋信號與輸入信號在放大電路輸入回路中求和形式的不同，可分為：串聯(lián)反饋：

并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和（即反饋信號與輸入信號串聯(lián)）。反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電流形式求和（即反饋信號與輸入信號并聯(lián)）。思考題：為什么輸入回路中以電壓形式求和時為串聯(lián)反饋，以電流形式求和時為并聯(lián)反饋？∵串聯(lián)時電流相等，是電壓相加；并聯(lián)時電壓相等，是電流相加。2021/5/99（1）有無反饋的判斷反饋的判斷原則：是否有反饋通路影響凈輸入量Y：有反饋N：無反饋例如：判斷下面各電路圖中有無反饋？無反饋有反饋無反饋2021/5/910（2）交流反饋和直流反饋的判斷采用電容觀察法。 反饋通路如果存在隔直電容，就是交流反饋；反饋通路存在旁路電容，則是直流反饋；如果不存在電容，就是交直流反饋。2021/5/911例：判斷下面各圖中引入的是直流反饋還是交流反饋。直流反饋交、直流反饋交流反饋2021/5/912（3）反饋極性（即正、負反饋）的判斷采用瞬時極性法來判斷。判斷原則：（a）反饋量與輸入量在不同輸入端，極性相同→為負反饋；反之，為正反饋。（b）反饋量與輸入量在同一輸入端，極性相反→為負反饋；反之，為正反饋。2021/5/913例1：判斷下面三個電路中各引入了什么極性的反饋？負反饋正反饋負反饋2021/5/914例2：分立元件放大電路反饋極性的判斷負反饋2021/5/915（4）電壓反饋與電流反饋的判斷方法一：假設(shè)把輸出端交流短路（即令輸出電壓等于0），觀察是否仍有反饋信號。如果反饋信號不存在了，即反饋量為0，則說明是電壓反饋；若反饋量不等于0，則說明是電流反饋。方法二：將負載RL開路（即RL=∞），致使i0=0，從而使iF=0，即由輸出引起的反饋信號消失了，可以確定為電流反饋。2021/5/916例1：判斷下面電路引入的是電壓反饋還是電流反饋。電壓反饋2021/5/917例2：判斷下面電路引入的是電壓反饋還是電流反饋。電流反饋2021/5/918（5）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷判斷方法：（a）反饋量與輸入量在不同輸入端，對應(yīng)的是電壓求和，說明是串聯(lián)反饋；（b）反饋量與輸入量在同一輸入端，對應(yīng)的是電流求和，說明是并聯(lián)反饋；2021/5/919本級反饋——反饋只存在于某一級放大器中

級間反饋——反饋存在于兩級以上的放大器中例（6）本級反饋與級間反饋級間反饋本級反饋本級反饋2021/5/920二.負反饋放大電路的四種組態(tài)

電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋2021/5/921電壓串聯(lián)負反饋根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負反饋從輸入端看有：ud=ui-uf故為串聯(lián)負反饋。反饋電壓：因為反饋量與輸出電壓成比例，所以稱電壓反饋。2021/5/922RLuOufud(ube)

uO電壓負反饋的特性——穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定過程：負載變化時，輸出電壓穩(wěn)定——輸出電阻↓ui一定分立電路電壓串聯(lián)負反饋2021/5/923電壓并聯(lián)負反饋根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負反饋。id=ii-if從輸入端看有：因為反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。

反饋電流：故為并聯(lián)負反饋。2021/5/924分立電路電壓并聯(lián)負反饋反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負反饋id=ii-if在輸入端有故為并聯(lián)負反饋。

因為反饋電流：2021/5/925電流并聯(lián)負反饋根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負反饋。又因為在輸入端有:id=ii-if

反饋電流：因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為并聯(lián)負反饋。2021/5/926分立電路組成的電流并聯(lián)負反饋引入電流負反饋的目的——穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過程：負載變化時，輸出電流穩(wěn)定——輸出電阻↑RLio(ic2)ifid（ib）io(ic2)2021/5/927電流串聯(lián)負反饋

反饋電壓：uf=ioRf根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負反饋ud=ui-uf又因為在輸入端有因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為串聯(lián)負反饋。2021/5/928分立電路組成的電流串聯(lián)負反饋電路ioufudio引入電流負反饋的目的——穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定過程：負載變化時，輸出電流穩(wěn)定——輸出電阻↑RL2021/5/929三.例題例題1:試判斷下圖電路中有哪些反饋支路，各是直流反饋還是交流反饋？2021/5/930例題2:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性。2021/5/9312021/5/932例題3:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。2021/5/9332021/5/934對于三極管電路：

若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋。

若反饋信號與輸入信號一個加在基極一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。小知識2021/5/935對于運放電路：

若反饋信號與輸入信號同時加在同相端或反相端為并聯(lián)反饋。

若反饋信號與輸入信號一個加在同相端一個加在反相端則為串聯(lián)反饋。2021/5/936例題4:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。2021/5/9372021/5/938例題5:試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。解:電壓串聯(lián)負反饋。2021/5/939解:電壓并聯(lián)負反饋。例題6:試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。2021/5/940負反饋放大電路的一般表達式返回一.負反饋放大電路的一般方框圖二.負反饋放大電路的一般關(guān)系放大：反饋：迭加：2021/5/941閉環(huán)放大倍數(shù)：AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF2021/5/942三.關(guān)于反饋深度的討論一般負反饋稱為反饋深度深度負反饋正反饋自激振蕩2021/5/943負反饋對放大電路性能的影響

提高增益的穩(wěn)定性

減少非線性失真

擴展頻帶

改變輸入電阻在放大器中引入負反饋

降低了放大倍數(shù)使放大器的某些性能得以改善：

改變輸出電阻返回2021/5/944一.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性閉環(huán)時則只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍另一方面:在深度負反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。2021/5/945二.改善放大電路的非線性失真Auiufuiuoud加反饋前加反饋后AF+–失真改善uouo2021/5/946三.擴展放大器的通頻帶

放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。

無反饋時放大器的通頻帶：fbw=fH－fLfH

有反饋時放大器的通頻帶：fbwf=fHf－fLffHf可以證明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一個重要特性：增益與通頻帶之積為常數(shù)。

即：

Amf×fbwf=Am×fbw020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf2021/5/947四.負反饋對輸入電阻的影響(1)串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加

無反饋時：

有反饋時：2021/5/948(2)并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小

無反饋時：

有反饋時：2021/5/949五.負反饋對輸出電阻的影響

電壓負反饋→穩(wěn)定輸出電壓（當負載變化時）→恒壓源→輸出電阻小。(1)電壓負反饋使輸出電阻減小

電流負反饋→穩(wěn)定輸出電流（當負載變化時）→恒流源→輸出電阻大。(2)電流負反饋使輸出電阻提高2021/5/950為改善性能引入負反饋的一般原則

要穩(wěn)定直流量——引直流負反饋

要穩(wěn)定交流量——引交流負反饋

要穩(wěn)定輸出電壓——引電壓負反饋

要穩(wěn)定輸出電流——引電流負反饋

要增大輸入電阻——引串聯(lián)負反饋

要減小輸入電阻——引并聯(lián)負反饋2021/5/951舉例：在下面的放大器中按要求引入適當?shù)姆答仭＃?）希望加入信號后，ic3的數(shù)值基本不受R6改變的影響。2021/5/952（2）希望接入負載后，輸出電壓UO基本穩(wěn)定。2021/5/953（3）希望輸入端向信號源索取的電流小。2021/5/954（4）希望穩(wěn)定靜態(tài)工作點。解：以上兩種反饋都同時具有交、直流反饋，所以能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點。如果要求只引入直流負反饋，去除交流反饋。怎樣接？2021/5/955負反饋放大電路的計算

本節(jié)重點討論深度負反饋條件下的近似計算1.估算的依據(jù)深度負反饋：即，深度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋系數(shù)有關(guān)。由得方法一：一.估算電壓增益返回2021/5/956方法二：根據(jù)將代入上式得即：輸入量近似等于反饋量凈輸入量近似等于零

由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“虛短”、“虛斷”的概念或2021/5/957深度負反饋條件下：Xd=Xi-Xf≈0u+=u-（運放電路）ue=ub（三極管電路）(1)“虛短”——ud≈0(2)“虛斷”——id≈0ii+=ii-=0

（運放電路）ib=0（三極管電路）“虛短”與“虛斷”2021/5/958（1）電壓串聯(lián)負反饋例1.分立電路電壓串聯(lián)負反饋2.舉例

解：用方法一

求反饋系數(shù)：求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：2021/5/959例2.運放組成的電壓串聯(lián)負反饋電路

解：用方法二

利用虛短和虛斷的概念得知閉環(huán)電壓增益則2021/5/960（2）電流并聯(lián)負反饋反饋系數(shù):閉環(huán)增益閉環(huán)電壓增益

解：用方法一。

例1.分立電路電流并聯(lián)負反饋2021/5/961閉環(huán)電壓增益：利用虛短和虛斷可知例2.運放組成的電流并聯(lián)負反饋放大電路

解：用方法二。ui=iiR1ii=if2021/5/962（3）電壓并聯(lián)負反饋

例1.分立電路電壓并聯(lián)負反饋閉環(huán)增益閉環(huán)電壓增益

解：用方法一。反饋系數(shù):2021/5/963

例2.運放組成的電壓并聯(lián)負反饋利用虛短和虛斷可知u+=u-=0ii=if2021/5/964閉環(huán)增益閉環(huán)電壓增益例1.分立元件組成的電流串聯(lián)負反饋

解：用方法一。反饋系數(shù):由第3章知，該電路閉環(huán)電壓增益:（