項(xiàng)目2-1.2負(fù)反饋與差放電路講解

2-1.2負(fù)反饋與差分放大器（一）負(fù)反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)進(jìn)行疊加，就稱為反饋。（feedback)

若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，稱為負(fù)反饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱為正反饋。一、放大電路中的負(fù)反饋返回基本放大電路Ao反饋回電路F

+–2.反饋環(huán)節(jié)放大：反饋：疊加：1.反饋框圖返回（二）負(fù)反饋的類型與判別1.負(fù)反饋的類型

（1）電壓反饋和電流反饋

根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。①電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自電壓信號(hào)，叫電壓反饋。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。②電流反饋。如果反饋信號(hào)取自電流信號(hào)，叫電流反饋。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。返回(2)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。①串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓比較的，叫串聯(lián)反饋。②并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流比較的，叫并聯(lián)反饋。

串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。返回反饋形式判斷舉例ui電壓反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋u0RLFA串聯(lián)反饋ui電壓反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋u0RLFA并聯(lián)反饋ui電流反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋i0串聯(lián)反饋RLFAui電流反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)反饋RLFAi0(3)交流反饋和直流反饋有的反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用，稱為交流反饋。

在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對(duì)交流起作用。

在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容，可以使其只對(duì)直流起作用。有的反饋只對(duì)直流信號(hào)起作用，稱為直流反饋。有的反饋對(duì)交直流均起作用,交直流反饋。返回ufudRf、RE1組成反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋系數(shù)約為：+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf返回

反饋示例例題增加隔直電容C后，Rf只對(duì)交流起反饋?zhàn)饔谩?–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2RfC注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。返回增加旁路電容CE1

后，Rf只對(duì)直流起反饋?zhàn)饔谩?–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CE2C3C2+UCCuoui+–T1T2Rf

CE1RE1返回2.負(fù)反饋的判別(1)負(fù)反饋判別步驟③是否為負(fù)反饋？判別反饋的類型。①找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。②判別是交流反饋還是直流反饋？返回⑵判斷負(fù)反饋的方法①瞬時(shí)極性法假設(shè)輸出端信號(hào)有一定極性的瞬時(shí)變化，依次經(jīng)過(guò)反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸出信號(hào)與原輸出信號(hào)的變化極性相反，則為負(fù)反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時(shí)在輸入端也要反映出反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的比較關(guān)系。返回輸入信號(hào)和反饋信號(hào)在不同端子引入，兩者極性相同為負(fù)反饋，極性相反為正反饋。

當(dāng)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)在同一節(jié)點(diǎn)引入時(shí)，兩者極性相同為正反饋，極性相反為負(fù)反饋。

正反饋

負(fù)反饋觀看動(dòng)畫，點(diǎn)擊，確定電子課動(dòng)畫集\33瞬時(shí)極性法判斷.swf②輸出端短路法反饋元件中無(wú)信號(hào)為電壓反饋。反饋元件中有信號(hào)為電流反饋。③輸入端短路法反饋元件中無(wú)信號(hào)為并聯(lián)反饋。反饋元件中有信號(hào)為串聯(lián)反饋。返回ubeuc1ub2uc2此電路為兩級(jí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)直流不起作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf

uf返回

判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。例題電子課動(dòng)畫集\33反饋判斷1.swf觀看動(dòng)畫，點(diǎn)擊，確定uouiiiBiFuFRE2Rf

RE1RC1RC2+UCCiE2電流反饋并聯(lián)反饋iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2返回

判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。例題電子課動(dòng)畫集\34反饋判斷2.swf觀看動(dòng)畫，點(diǎn)擊，確定

電流并聯(lián)負(fù)反饋。對(duì)直流也起作用，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。uouiiiBiFuFRE2Rf

RE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2返回

判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。例題2.9+RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie對(duì)交流信號(hào)：ieueube=ui-ueibieRE1：交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋。RE2：直流電流串聯(lián)負(fù)反饋。返回

判斷圖中RE1、RE2的負(fù)反饋?zhàn)饔?。例題【例2-7】放音機(jī)磁頭放大電路如圖2-38所示，試說(shuō)明其工作原理。解：它為二級(jí)直接耦合放大器，在多級(jí)放大電路中，為了達(dá)到改善放大電路性能的目的，所引入的負(fù)反饋主要為級(jí)間反饋。整個(gè)電路有4個(gè)負(fù)反饋：①兩管的發(fā)射級(jí)電阻（150W）構(gòu)成本級(jí)電流串聯(lián)負(fù)反饋；②150kW電阻Rf1構(gòu)成級(jí)間直流電流并聯(lián)負(fù)反饋，用以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；③VT2管集電級(jí)至VT1管發(fā)射級(jí)中的元件Rf2Rf3Cf構(gòu)成整個(gè)電路的電壓串聯(lián)負(fù)反饋，反饋電路中0.02uF為補(bǔ)償電容Cf，該電容在高頻時(shí)，容抗小，故該支路負(fù)反饋較強(qiáng)，使放大倍數(shù)下降；在低頻時(shí)，容抗大，負(fù)反饋弱，使放大倍數(shù)上升，目地是補(bǔ)償磁頭的低頻損失造成的拾音失真，因?yàn)榇蓬^拾音時(shí)，信號(hào)頻率低，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)??；輸入信號(hào)小信號(hào)頻率高時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，輸入信號(hào)大。1.降低放大倍數(shù)Ao:開環(huán)放大倍數(shù)Af:閉環(huán)放大倍數(shù)（三）

負(fù)反饋對(duì)放大電路工作性能的影響其中,返回稱為深度負(fù)反饋。反饋深度引入負(fù)反饋使電路的穩(wěn)定性提高。2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

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)。求導(dǎo)后如果，故返回動(dòng)畫—負(fù)反饋改善波形失真電子課動(dòng)畫集\35負(fù)反饋影響.swf3.改善波形失真Aouiuiuouduo小大AF

+–略小略小略小返回4.對(duì)放大電路輸入電阻的影響(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小①無(wú)負(fù)反饋時(shí)②串聯(lián)負(fù)反饋后①無(wú)負(fù)反饋時(shí)②并聯(lián)負(fù)反饋后返回[解]

先將放大電路化為微變等效電路，再由等效電路入端計(jì)算輸入電阻rif無(wú)負(fù)反饋時(shí)可見(jiàn)串聯(lián)電流負(fù)反饋使輸入電阻增高。返回

計(jì)算串聯(lián)電流負(fù)反饋放大電路的輸入電阻。例題5.對(duì)放大電路輸出電阻的影響(1)電壓反饋使電路的輸出電阻減小

(2)電流反饋使電路的輸出電阻增加返回（5）負(fù)反饋擴(kuò)展了放大器的通頻帶。在阻容耦合交流放大電路中，耦合電容和旁路電容的存在引起低頻段增益下降，而三極管極間電容和寄生電容的存在又引起高頻段增益下降，使通頻帶變窄。引入負(fù)反饋后，由于提高了放大電路增益的穩(wěn)定度，使得放大電路的增益在低頻段和高頻段下降的速度減緩，相當(dāng)于展寬了頻帶。

直接耦合：將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕?lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。二、

差分放大電路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2(2)零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問(wèn)題：(1)前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒(méi)有效信號(hào)電壓，無(wú)法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。

一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù)

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來(lái)。

由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅頻特性

抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問(wèn)題。

適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。

簡(jiǎn)稱差放。電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同（一）差分放大電路的工作原理1.零點(diǎn)漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+

VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)

IC

VC

（兩管變化量相等）

對(duì)稱差分放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。差模信號(hào)與共模信號(hào)當(dāng)兩個(gè)輸入信號(hào)ui1、ui2大小和極性都相同時(shí)，稱為共模信號(hào)，記為uic，即ui1=ui2=uic。當(dāng)ui1與ui2大小相同但極性相反時(shí)，即ui1=-ui2時(shí)，稱為差模信號(hào)，記為uid。理想情況下，差放對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大能力。

輸入信號(hào)ui1、ui2的大小和極性往往是任意的，既不是一對(duì)差模信號(hào)，也不是一對(duì)共模信號(hào)。稱為比較輸入。2.信號(hào)輸入

兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大能力。(1)共模信號(hào)

ui1=ui2

大小相等、極性相同

差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。+–+–+–+–+–+–共模信號(hào)需要抑制2.信號(hào)輸入兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(2)

差模信號(hào)

ui1=–ui2

大小相等、極性相反uo=(VC1－

VC1

)－(VC2+

VC１)=－2

VC1即對(duì)差模信號(hào)有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號(hào)是有用信號(hào)差放抑制零漂動(dòng)畫1，點(diǎn)擊，確定電子課動(dòng)畫集\38差放零漂.swf(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號(hào)差模信號(hào)

放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差動(dòng)放大電路。

這種輸入常作為比較放大來(lái)應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。（二）典型差分放大電路RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。UEE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。1.靜態(tài)分析

在靜態(tài)時(shí)，設(shè)IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC，可列出

上式中前兩項(xiàng)較第三項(xiàng)小得多略去，則每管的集電極電流發(fā)射極電位VE

0每管的基極電流每管的集—射極電壓RC+UCCRB1T1RE-UEEIB2IEICIE+UCE+－UBE+－單管直流通路2.動(dòng)態(tài)分析單管差模信號(hào)通路

由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流一增一減，其變化量相等，通過(guò)RE的電流近于不變，RE上沒(méi)有差模信號(hào)壓降，故RE對(duì)差模信號(hào)不起作用，可得出下圖所示的單管差模信號(hào)通路。單管差模電壓放大倍數(shù)同理可得T1RCibic+uo1RB+

ui1

雙端輸入—雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為當(dāng)在兩管的集電極之間接入負(fù)載電阻時(shí)式中兩輸入端之間的差模輸入電阻為兩集電極之間的差模輸出電阻為相當(dāng)于每管各帶一半負(fù)載電阻。兩端就像是“蹺蹺板”的兩端，

RL

的中點(diǎn)始終為零電位，相當(dāng)于接地。重點(diǎn)理解差模信號(hào)就是待放大的有用信號(hào)。在它的作用下，一只三極管內(nèi)電流上升，另一只管內(nèi)電流下降，兩管的集電極電位一減一增，變化的方向相反，變化的大小相同，就像是“蹺蹺板”的兩端，于是輸出端將有電壓輸出。式中，，相當(dāng)于每管各帶一半負(fù)載電阻。就像是“蹺蹺板”的兩端，

RL

的中點(diǎn)始終為零電位，相當(dāng)于接地。

例1:在前圖所示的差分放大電路中,已知UCC=12V，UEE=12V,

=50,RC=10k,RE=10k,RB=20k

，并在輸出端接負(fù)載電阻RL=20k,試求電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù)。解:式中單端輸出時(shí)差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為即：?jiǎn)味溯敵霾罘蛛娐返碾妷悍糯蟊稊?shù)只有雙端輸出差分電路的一半。

雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種。(CommonModeRejectionRatio)

全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)

KCMR越大，說(shuō)明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。共模抑制比共模抑制比

若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù)

Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對(duì)稱，則Ac

0，實(shí)際輸出電壓

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響。（三）

恒流源式差動(dòng)放大電路為了提高差動(dòng)放大器的共模抑制比，理論上應(yīng)當(dāng)提高電阻RE的數(shù)值。但RE的阻值太大會(huì)使IC下降太多，對(duì)電源要求也高。實(shí)際中常用三極管電路組成的恒流源來(lái)代替發(fā)射極電阻RE。恒流源具有很大的交流等效電阻，本身可流過(guò)較大的直流電流，而直流壓降卻不大。在放大區(qū)的很大范圍內(nèi)IC基本是恒定的，相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻很大的電流源。可以得到較好的共模抑制效果，同時(shí)利用恒流源的恒流特性給三極管提供更穩(wěn)定的靜態(tài)偏置電流。恒流源式差動(dòng)放大電路如圖所示。

圖恒流源式差動(dòng)放大電路

接入恒流三極管后，抑制了共模信號(hào)的變化。有時(shí)，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，常常用一個(gè)簡(jiǎn)化的恒流源符號(hào)來(lái)表示恒流管VT3的具體電路，如圖2.9所示。恒流源差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)Aud與上面典型差放的計(jì)算公式相同。（四）差動(dòng)放大電路輸入輸出方式

差動(dòng)放大電路有4種輸入輸出方式，上面講的是典型的雙端輸入雙端輸出方式。而在實(shí)際的電子電路中，經(jīng)常需要遇到把信號(hào)的一端接地使用。為了適應(yīng)這種需要，差動(dòng)放大電路還有雙端輸入單端輸出；單端輸入雙端輸出；單端輸入單端輸出幾種接法。如圖2-45所示（簡(jiǎn)圖）。這些接法有些是不對(duì)稱的，又稱為不對(duì)稱接法的差動(dòng)放大電路。（1）單端輸出。差動(dòng)放大電路也可以單端輸出，即分別從uo1或uo2端輸出。（2）單端輸入。

單端輸

入式差動(dòng)放大電路的輸入信號(hào)只加到放大器的一個(gè)輸入端，另一個(gè)輸入端接地，可以看成是雙端輸入的一種特例。由于兩個(gè)晶體管發(fā)射極電流之和恒定，所以當(dāng)輸入信號(hào)使一個(gè)晶體管發(fā)射極電流改變時(shí)，另一個(gè)晶體管發(fā)射極電流必然隨之作相反的變化，情況和雙端輸入時(shí)相同。此時(shí)由于恒流源等效電阻或發(fā)射極電阻RE的耦合作用，兩個(gè)單管放大電路都得到了輸入信號(hào)的一半，但極性相反，即為差模信號(hào)。所以，單端輸入屬于