模電第7章負(fù)反饋放大電路

第7章負(fù)反饋放大電路

7.1反饋的基本概念7.2負(fù)反饋放大電路的類別及判斷7.3負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)及反饋的一般表達(dá)式

7.4負(fù)反饋對放大電路性能的影響

7.5負(fù)反饋放大電路的分析計算

7.6負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性7.1反饋的基本概念

7.1.1反饋的概念

7.1.2正反饋和負(fù)反饋

7.1.1反饋的概念基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）輸出信號反饋信號反饋放大電路的輸入信號反饋通路——信號反向傳輸?shù)那篱_環(huán)——無反饋通路閉環(huán)——有反饋通路

7.1.2正反饋和負(fù)反饋

按照反饋信號是加強(qiáng)還是削弱輸入信號，將反饋分為正反饋和負(fù)反饋。

1.負(fù)反饋反饋信號削弱了輸入信號，使得凈輸入信號減小，從而使放大電路的放大倍數(shù)減小，使輸出信號減小，這種反饋稱為負(fù)反饋。

2.正反饋如果引入的反饋信號增強(qiáng)了輸入信號，使得凈輸入信號增大，從而使放大電路的放大倍數(shù)增大，使輸出信號增大，這種反饋稱為正反饋。負(fù)反饋可以多方面改善放大電路的性能，因此在電路中被經(jīng)常采用。

7.2負(fù)反饋放大電路的類別及判斷

7.2.1有無反饋的判別

7.2.2正、負(fù)反饋的判別7.2.3直流反饋和交流反饋7.2.4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋判別7.2.5電壓反饋和電流反饋

7.2.1有無反饋的判別若放大電路存在將輸出回路與輸入回路連接的通路，并影響放大電路的凈輸入量，則表明電路引入了反饋，否則電路便沒有反饋。通過尋找電路中有無反饋通路，即可判斷電路是否引入了反饋，但判斷時要注意既在輸出回路又在輸入回路的元件，正是它將輸出量的部分或全部引回輸入回路，形成反饋通路。沒有引入反饋

引入了反饋引入了反饋引入了反饋

7.2.2正、負(fù)反饋的判別正、負(fù)反饋的判別可以采用瞬時極性法。設(shè)接地參考點的電位為零，電路中某點在某瞬時的電位高于零電位，則該點電位的瞬時極性為正，用“+”表示，反之為負(fù)，用“－”表示。

1.集成運放電路正負(fù)反饋判斷集成運放有兩個輸入端，反向輸入端u-和同相輸入端u+，反向輸入端u-與輸出uo相位相反，同相輸入端u+與輸出uo相位相同。

在判斷集成運放電路正負(fù)反饋時，主要是分析集成運放的凈輸量（凈輸入電壓或凈輸入電流）因反饋的引入是增大了還是減小了，凡是凈輸量增大為正反饋，反之為負(fù)反饋。凈輸入電壓:集成運放兩個輸入端所加的差模輸入電壓。

凈輸入電流:集成運放某個輸入端的輸入電流。

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2.分立元件放大電路正負(fù)反饋的判別

（1）對于雙極型三極管而言共射電路：輸出與輸入相位相反，若三極管的b極極性為正，c極極性即為負(fù)；共集電路:輸出與輸入相位相同，若三極管的b極極性為正，e極極性即為正；共基電路：輸出與輸入相位相同，若三極管的e極極性為正，c極極性即為正。然后通過判斷輸入級三極管的凈輸入電壓（b-e間或e-b間電壓）或凈輸入電流（iB或iE）因反饋的引入被是增大還是被減小來判斷正負(fù)反饋。（2）對場效應(yīng)管而言用下列原則來推導(dǎo)相應(yīng)點的電位極性:

共源:g極→d極反相共漏:g極→s極同相

共柵:s極→d極同相然后通過判斷輸入級場效應(yīng)管的凈輸入電壓（g-s間或s-g間電壓）或凈輸入電流（iS）因反饋的引入是被增大還是被減小來判斷正負(fù)反饋。

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3.差動放大電路正負(fù)反饋的判別若信號從同一管的基極輸入，集電極輸出，則輸出與輸入相位相反，若信號從一管的基極輸入，另一管的集電極輸出，則輸出與輸入相位相同。差動放大電路的凈輸入電壓是兩三極管的基極電位之差。

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-直流反饋：反饋到輸入端的信號只是直流成分，則稱為直流反饋。交流反饋：反饋到輸入端的信號只是交流成分，則稱為交流反饋?？梢圆捎猛酚^察法：在直流通路中存在反饋的，就是直流反饋，而在交流通路中存在反饋的就是交流反饋。一般說來，反饋通路中如果存在隔直電容，就是交流反饋；反饋通路中存在旁路電容，就是直流反饋；如果不存在電容，就是交、直流反饋共存。7.2.3直流反饋和交流反饋交流電路:由于電容C對交流信號可視為短路直流電路:由于電容C在直流電路中可視為開路R4和C引入了交流反饋，沒引入直流反饋。

7.2.4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋判別串聯(lián)反饋:反饋信號在輸入端如果是以電壓的形式出現(xiàn)，與輸入電壓信號和凈輸入電壓信號串聯(lián)于一個回路，三者相加減。并聯(lián)反饋:反饋信號在輸入端如果是以電流的形式出現(xiàn)，與輸入電流信號和凈輸入電流信號接于一個節(jié)點，三者相加減。

7.2.4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋判別反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和，為串聯(lián)反饋；如果二者以電流形式求和，為并聯(lián)反饋。例：所以為并聯(lián)反饋；所以為串聯(lián)反饋。7.2.5電壓反饋和電流反饋如果反饋信號取自輸出電壓，則為電壓反饋,電壓負(fù)反饋的反饋信號與輸出電壓成比例。

反饋信號取自輸出電流，則為電流反饋，電流負(fù)反饋的反饋信號與輸出電流成比例。判斷方法：假設(shè)將輸出端交流短路，如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋。

Re1兩端的電壓與輸出信號無關(guān)，所以為電流反饋。例：7.3負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)及反饋的一般表達(dá)式

7.3.1負(fù)反饋放大電路的方框圖和反饋一般表達(dá)式7.3.2電壓串聯(lián)負(fù)反饋7.3.3電流串聯(lián)負(fù)反饋

7.3.4電壓并聯(lián)負(fù)反饋

7.3.5電流并聯(lián)負(fù)反饋開環(huán)放大倍數(shù)無反饋時放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；因為所以得閉環(huán)放大倍數(shù)

7.3.1負(fù)反饋放大電路的方框圖和反饋一般表達(dá)式閉環(huán)放大倍數(shù)引入反饋后，放大電路對外加輸入信號的放大倍數(shù)?；芈吩鲆嬖诜答伔糯箅娐分校盘栄胤糯缶W(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)。反饋深度引入反饋后，放大電路的放大倍數(shù)與無反饋時相比所變化的倍數(shù)?！?fù)反饋——正反饋若——深度負(fù)反饋結(jié)論：深負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)主要由反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)決定，能保持穩(wěn)定。若則——自激振蕩7.3.2電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓放大倍數(shù)反饋系數(shù)7.3.3電流串聯(lián)負(fù)反饋反饋系數(shù)：——轉(zhuǎn)移電導(dǎo)閉環(huán)放大倍數(shù)用

7.3.4電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)：反饋系數(shù)：轉(zhuǎn)移電阻電流放大倍數(shù)：反饋系數(shù)：

7.3.5電流并聯(lián)負(fù)反饋四種負(fù)反饋組態(tài)的電壓放大倍數(shù)、反饋系數(shù)之比較輸出信號反饋信號放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)反饋系數(shù)電壓串聯(lián)式電壓并聯(lián)式電流串聯(lián)式電流并聯(lián)式電壓放大倍數(shù)轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電導(dǎo)電流放大倍數(shù)7.4負(fù)反饋對放大電路性能的影響7.4.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

7.4.2減小非線性失真和抑制干擾7.4.3擴(kuò)展放大電路的通頻帶7.4.4對輸入電阻的影響7.4.5負(fù)反饋對輸出電阻的影響7.4.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性引入負(fù)反饋后，在輸入信號一定的情況下，當(dāng)電路參數(shù)變化、電源電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時，放大電路輸出信號的波動減小，即放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高的程度與反饋深度有關(guān)。在中頻范圍內(nèi)，放大倍數(shù)的相對變化量：結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了

(1+AF)倍。

例：在電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路中，①估算反饋系數(shù)和反饋深度②估算放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)

③如果開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A的相對變化量為±10%，此時閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Af

的相對變化量等于多少？解：①反饋系數(shù)反饋深度②閉環(huán)放大倍數(shù)③Af

的相對變化量結(jié)論：當(dāng)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)變化

10%時，電壓放大倍數(shù)的相對變化量只有

0.001%，而穩(wěn)定性提高了一萬倍。xf負(fù)反饋減小了波形失真加入負(fù)反饋無負(fù)反饋FxfAxixoxo大小略大略小略小略大xiA接近正弦波預(yù)失真+–

7.4.2減小非線性失真和抑制干擾同樣道理，負(fù)反饋可抑制放大電路內(nèi)部噪聲。7.4.3擴(kuò)展放大電路的通頻帶由于負(fù)反饋可以提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，因而對于頻率不同而引起的放大倍數(shù)下降，也可以改善。設(shè)無反饋時放大電路在中、高頻段的放大倍數(shù)分別為，上限頻率為fＨ；引入反饋系數(shù)為的負(fù)反饋后，放大電路在中、高頻段的放大倍數(shù)分別為，上限頻率為fHf。所以可見，引入負(fù)反饋后，放大電路的中頻放大倍數(shù)減小為無反饋時的1/；而上限頻率提高到無反饋時的倍。同理，可推導(dǎo)出引入負(fù)反饋后，放大電路的下限頻率降低為無反饋時的1/。

結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大電路的上限頻率提高，下限頻率降低，因而通頻帶展寬。3dB3dBfLfHBWfLffHfBWff7.4.4對輸入電阻的影響不同類型的負(fù)反饋，對輸入電阻影響不同。1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大得結(jié)論：引入串聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻增大為無反饋時的倍。2.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小得：結(jié)論：引入并聯(lián)負(fù)反饋后，輸入電阻減小為無負(fù)反饋時的1/。7.4.5負(fù)反饋對輸出電阻的影響1.電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小Rcf放大電路的輸出電阻定義為：得結(jié)論：引入電壓負(fù)反饋后，放大電路的輸出電阻減小到無反饋時的。2.電流負(fù)反饋使輸出電阻增大結(jié)論：引入電流負(fù)反饋后，放大電路的輸出電阻增大到無反饋時的倍。綜上所述

1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。

2.電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小；電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。

3.負(fù)反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，與反饋深度有關(guān)。7.4.6放大電路中引入負(fù)反饋的一般原則

1.穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點，應(yīng)引入直流負(fù)反饋；

2.改善放大電路的動態(tài)性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋；

3.提高放大電路的輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；要求降低輸入電阻時，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋；

4.

穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；穩(wěn)定輸出電流,應(yīng)引入電流負(fù)反饋；

5.提高放大電路的輸出電阻，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；降低輸出電阻時，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋。例7.4.1

放大電路如圖所示。若希望提高電路的輸入電阻，并增強(qiáng)帶負(fù)載能力，應(yīng)該引入什么類型的反饋？反饋電阻RF應(yīng)接在哪兩點之間?

應(yīng)從VT4的發(fā)射極e4引出反饋,將反饋引回到VT2的基極b2。

7.5負(fù)反饋放大電路的分析計算7.5.1估算的依據(jù)及步驟

7.5.2電壓串聯(lián)負(fù)反饋7.5.3電壓并聯(lián)負(fù)反饋

7.5.4電流串聯(lián)負(fù)反饋

7.5.5電流并聯(lián)負(fù)反饋

簡單的負(fù)反饋放大電路，利用微變等效電路法進(jìn)行分析計算；對于深度負(fù)反饋放大電路，采用估算方法。

1.利用關(guān)系式中的求解7.5.1估算的依據(jù)及步驟(1)先找出反饋網(wǎng)絡(luò)并求反饋系數(shù)(2)求廣義的閉環(huán)放大倍數(shù)(3)最后計算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)

估算的依據(jù)及步驟:

2.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)深度負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)：對于串聯(lián)負(fù)反饋：并聯(lián)負(fù)反饋：

結(jié)論：根據(jù)負(fù)反饋組態(tài)，選擇適當(dāng)?shù)墓?；再根?jù)放大電路的實際情況，列出關(guān)系式后，直接估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。

7.5.2電壓串聯(lián)負(fù)反饋在深度負(fù)反饋條件下反饋電壓為反饋系數(shù)為閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為7.5.3電壓并聯(lián)負(fù)反饋反饋電流為反饋系數(shù)為閉環(huán)放大倍數(shù)為閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為由于并聯(lián)負(fù)反饋的輸入電阻Rif很小，因而有因為

所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)

7.5.4電流串聯(lián)負(fù)反饋

反饋系數(shù)為閉環(huán)放大倍數(shù)為閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為所以

7.5.5電流并聯(lián)負(fù)反饋

閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為由于并聯(lián)負(fù)反饋的Rif很小，因而有根據(jù)并聯(lián)負(fù)反饋可得所以閉環(huán)電壓放大倍數(shù)例:電路如圖所示，假設(shè)電容的容抗可以忽略，試分析:

(1)電路存在哪些級間反饋？并分析這些反饋對放大電路的影響？

(2)如果想進(jìn)一步增寬通頻帶，應(yīng)如何調(diào)整電阻R7，是增加還是減??？

(3)估算放大電路的電壓放大倍數(shù)？

7.6負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性7.6.1負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因及條件7.6.2反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析7.6.3負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷7.6.4負(fù)反饋放大電路中自激振蕩的消除方法7.6.1負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因及條件

1.產(chǎn)生自激振蕩的原因

：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。

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

2.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。

7.6.2反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析

7.6.3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

7.6.4負(fù)反饋放大電路中自激振蕩的消除方法1．電容滯后補(bǔ)償

常用的方法為滯后補(bǔ)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(bǔ)償電容。補(bǔ)償電容補(bǔ)償電容補(bǔ)償電容補(bǔ)償電容最大附加相移為-135°

具有45°的相位裕度，故電路穩(wěn)定補(bǔ)償前補(bǔ)償后滯后補(bǔ)償法是以頻帶變窄為代價來消除自激振蕩的。

2.RC滯后補(bǔ)償：在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償。上式表明，最大附加相移為－180o，不滿足起振條件，閉環(huán)后一定不會產(chǎn)生自激振蕩，電路穩(wěn)定。補(bǔ)償電路

RC滯后補(bǔ)償與簡單滯后補(bǔ)償比較簡單補(bǔ)償后的幅頻特性RC滯后補(bǔ)償后的幅頻特性補(bǔ)償前滯后補(bǔ)償法消振均以頻帶變窄為代價，RC滯后補(bǔ)償較簡單電容補(bǔ)償使頻帶的變化小些。為使消振后頻帶變化更小，可考慮采用超前補(bǔ)償?shù)姆椒āＥ袛嚯娐芬胴?fù)反饋后有可能產(chǎn)生自激振蕩嗎？

如可能，則應(yīng)在電路的哪一級加補(bǔ)償電容？

3.密勒補(bǔ)償

在獲得同樣補(bǔ)償?shù)那闆r下，補(bǔ)償電容比簡單滯后補(bǔ)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(bǔ)償電容。補(bǔ)償前補(bǔ)償后等效變換補(bǔ)償電容【本章小結(jié)】

1．反饋是指把輸出電壓或輸出電流的一部分或全部通過反饋網(wǎng)絡(luò)，用一定的方式送回到放大電路的輸入回路，以影響輸入電量的過程。

2．反饋判斷有無反饋的判斷：若放大電路存在將輸出回路與輸入回路連接的通路，并影響放大電路的凈輸入量，則表明電路引入了反饋，否則電路便沒有反饋。交、直流反饋的判斷：存在于放大電路交流通路