1、第7章 反饋放大電路第1頁，共113頁。本章主要內(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；第2頁，共113頁。目 錄7.1 反饋的基本概念與分類7.3 負反饋放大電路增益的一般表達式7.4 負反饋對放大電路性能的影響7.5 深度負反饋條件下的近似計算7.2 負反饋放大電路的四種組態(tài)第3頁，共113頁。7.1 反饋的基本概念與分類7.1.2 直流反饋與交流反饋7.1.3 正反饋與負反饋7.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋7.1.1 什么是反饋7.1.5 電壓反饋與電流反饋第4頁，共113頁。7.1.1 什么是反饋 將電子系統(tǒng)輸出回

2、路的電量（電壓或電流），送回到輸入回路的過程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe內(nèi)部反饋外部反饋第5頁，共113頁。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。第6頁，共113頁。輸出信號反饋信號基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）框圖反饋通路信號反向傳輸?shù)那篱_環(huán) 無反饋通路閉環(huán) 有反饋通路第7頁，共113頁。例7.1.1: 判斷電路是否存在反饋通路反饋通路（本級）反饋通路（本級）反饋通路（級間）第8

3、頁，共113頁。（1）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。反饋的分類第9頁，共113頁。（2）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。第10頁，共113頁。輸出信號反饋信號基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）框圖正反饋：負反饋：第11頁，共113頁。（3）根據(jù)反饋信號與輸入信號在放大電路輸入回路

4、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。第12頁，共113頁。（4）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。第13頁，共113頁。（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例如：判斷下面各電路圖中有無反饋？無反饋

5、有反饋無反饋第14頁，共113頁。（2）交流反饋和直流反饋的判斷采用電容觀察法。交流反饋：只在直流通路中存在的反饋。只在交流通路中存在的反饋。直流反饋：第15頁，共113頁。例7.1.2: 根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別。直流反饋交、直流反饋第16頁，共113頁。(a)直流通路 (b)交流通路第17頁，共113頁。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、直流反饋交流反饋第18頁，共113頁。（3）反饋極性（即正、負反饋）的判斷正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸入端看正反饋

6、：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。第19頁，共113頁。判別方法：瞬時極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著 信號流向，標出某一時刻有關(guān)節(jié)點電壓變化的斜率 （正斜率或負斜率，用“+”、“-”號表示）。凈輸入量減小凈輸入量增大負反饋正反饋反饋通路反饋通路第20頁，共113頁。反饋通路凈輸入量減小本級負反饋第21頁，共113頁。級間反饋通路凈輸入量減小級間負反饋例7.1.3:第22頁，共113頁。例：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第23頁，共113頁。例：分立元件放大電路反饋極性的判斷負反饋第24頁

7、，共113頁。（4）串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)串聯(lián)：輸入以電壓形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi- vf并聯(lián)：輸入以電流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即 iid=ii-if并聯(lián)第25頁，共113頁。并聯(lián)：反饋量輸入量接于同一輸入端。接于不同的輸入端。串聯(lián)：反饋量輸入量第26頁，共113頁。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。小知識第27頁，共113頁。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

8、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。第28頁，共113頁。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；第29頁，共113頁。例7.1.4:判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋級間反饋通路xf (if)第30頁，共113頁。串聯(lián)反饋級間反饋通路xf (vf)第31頁，共113頁。 電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對象決定電壓反饋：反饋信號xf和輸出電壓成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號xf與輸出電流成比例，即x

9、f=Fio 并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)（5）電壓反饋與電流反饋的判斷第32頁，共113頁。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。第33頁，共113頁。判斷方法：負載短路法 將負載短路，反饋量仍然存在電流反饋。 將負載短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零電壓反饋。電壓反饋電流反饋反饋通路反饋通路最簡單的判別方法:反饋信號直接從輸出端引出電壓反饋 反饋信號不是直接

10、從電壓端引出電流反饋例7.1.5第34頁，共113頁。電壓反饋反饋通路例7.1.5第35頁，共113頁。例：判斷下面電路引入的是電壓反饋還是電流反饋。電壓反饋第36頁，共113頁。例：判斷下面電路引入的是電壓反饋還是電流反饋。電流反饋第37頁，共113頁。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第38頁，共113頁。7.2 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)負反饋第39頁，共113頁。7.2.1 電壓串聯(lián)負反饋放大電路根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負

11、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。第40頁，共113頁。 穩(wěn)定輸出電壓特點： 電壓控制的電壓源 輸入以電壓形式求和（KVL）： vid=vi- vf 第41頁，共113頁。分立電路電壓串聯(lián)負反饋第42頁，共113頁。7.2.2 電壓并聯(lián)負反饋放大電路根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓并聯(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。第43頁，共113頁。 輸入以電流形式求和（KCL）： iid=ii-if 穩(wěn)定輸出電壓 電流控制的電壓源特點：

12、第44頁，共113頁。分立電路電壓并聯(lián)負反饋第45頁，共113頁。7.2.3 電流串聯(lián)負反饋放大電路 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。第46頁，共113頁。 輸入以電壓形式求和（KVL）： vid=vi- vf 穩(wěn)定輸出電流 電壓控制的電流源特點：第47頁，共113頁。分立電路組成的電流串聯(lián)負反饋電路第48頁，共113頁。7.2.4 電流并聯(lián)負反饋放大電路根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電流并聯(lián)負反饋。又因為在輸入端有:id = ii -if 反饋

13、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。第49頁，共113頁。特點： 輸入以電流形式求和（KCL）： iid=ii-if 穩(wěn)定輸出電流 電流控制的電流源第50頁，共113頁。分立電路組成的電流并聯(lián)負反饋第51頁，共113頁。例7.2.1: 反饋組態(tài)判斷舉例（交流）(+)(-)(+)(+)級間電壓串聯(lián)負反饋(+)第52頁，共113頁。電壓并聯(lián)負反饋第53頁，共113頁。電壓負反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）電流負反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）特點小結(jié)：第54頁，共113頁。練習(xí):P374 7.1.2直

14、流反饋交、直流反饋(+)(+)(-)(+)(+)(+)電流串聯(lián)負反饋第55頁，共113頁。7.3 負反饋放大電路增益的一般表達式1. 閉環(huán)增益的一般表達式開環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益因為所以已知閉環(huán)增益的一般表達式即第56頁，共113頁。負反饋放大電路中各種信號量的含義第57頁，共113頁。2. 反饋深度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第58頁，共113頁。7.4 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 抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲 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： 改變輸出電阻第59頁，共113頁。7.4.1 提高增益的穩(wěn)定

15、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。負反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）第60頁，共113頁。7.4.2 減小非線性失真 閉環(huán)時增益減小，線性度變好。 只能減少環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負反饋，也無濟于事。 1開環(huán)特性2閉環(huán)特性 第61頁，共113頁。Avivfvivovid加反饋前加反饋后AF+失真改善vovo第62頁，共113頁。7.4.3 抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲比原有的信噪比提高了

16、 倍電壓的信噪比 增加一前置級 并認為該級為無噪聲的 新的信噪比 第63頁，共113頁。7.4.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響 串聯(lián)負反饋1. 對輸入電阻的影響開環(huán)輸入電阻 Ri=vid/ii因為 vf=Fxo xo=Avid閉環(huán)輸入電阻 Rif=vi/ii所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid閉環(huán)輸入電阻 Rif=vi/ii引入串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增加了。第64頁，共113頁。 并聯(lián)負反饋閉環(huán)輸入電阻 引入并聯(lián)負反饋后，輸入電阻減小了。注意: 反饋對輸入電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。第65頁，共113頁。例如圖中R1不在環(huán)內(nèi)但是當R1 時，反饋對Rif幾乎沒有影響。第66

17、頁，共113頁。2. 對輸出電阻的影響 電壓負反饋第67頁，共113頁。閉環(huán)輸出電阻 電壓負反饋而 Xid= - Xf= - FvT 忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對iT的分流所以 引入電壓負反饋后，輸出電阻減小了。第68頁，共113頁。 電流負反饋閉環(huán)輸出電阻 引入電流負反饋后，輸出電阻增大了。注意: 反饋對輸出電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。第69頁，共113頁。 負反饋對放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價的，且僅對環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。串聯(lián)負反饋 并聯(lián)負反饋 電壓負反饋 電流負反饋 特別注意表7.4.1的內(nèi)容增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流第70頁，共

18、113頁。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)負反饋第71頁，共113頁。7.5 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. 估算電壓增益第72頁，共113頁。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”的概念或方法二：第73頁，共113頁。串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和。深度負反饋條件下虛短虛斷虛短虛

19、斷并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和。第74頁，共113頁。2. 舉例 電壓串聯(lián)負反饋反饋系數(shù) 實際上該電路就是第2章介紹的同相比例放大電路，該結(jié)果與第2章所得結(jié)構(gòu)相同 設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達式。 解： 根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)增益（就是閉環(huán)電壓增益）第75頁，共113頁。例7.5.1 電壓串聯(lián)負反饋解： 根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)電壓增益第76頁，共113頁。例7.5.4 電流并聯(lián)負反饋 設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)增益和閉環(huán)源電壓增益表達式。 解： 根據(jù)虛短、虛斷閉環(huán)增益所以閉環(huán)電壓增益注意：若io參考方向不同，將影響閉環(huán)增益的結(jié)果 又因為iR第77頁，共113

20、頁。解:（3） 閉環(huán)增益例7.5.5 （3）求大環(huán)反饋的閉環(huán)增益以及對信號源的閉環(huán)電壓增益； 電壓并聯(lián)負反饋根據(jù)虛短、虛斷0V第78頁，共113頁。二. 估算輸入輸出電阻在深度負反饋條件下：注：表中的輸入、輸出電阻均指反饋環(huán)中的輸入、輸出電阻。第79頁，共113頁。分析負反饋放大電路的一般步驟(1) 找出信號放大通路和反饋通路(2) 用瞬時極性法判斷正、負反饋(3) 判斷交、直流反饋(4) 判斷反饋阻態(tài)(5) 標出輸入量、輸出量及反饋量(6) 估算深度負反饋條件下電路的第80頁，共113頁。本章小結(jié)（1）1將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過程稱為反饋。2電路

21、中常用的負反饋有四種組態(tài)：電壓串聯(lián)負反饋，電壓并聯(lián)負反饋，電流串聯(lián)負反饋和電流并聯(lián)負反饋?？梢酝ㄟ^觀察法，輸出短路法和瞬時極性法等方法判斷電路反饋類型。第81頁，共113頁。本章小結(jié)（2）3負反饋電路的四種不同組態(tài)可以統(tǒng)一用方框圖加以表示，其閉環(huán)增益的表達式為：4負反饋可以全面改善放大電路的性能，包括：提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，減小非線性失真，抑制噪聲，擴展頻帶，改變輸入、輸出電阻等。第82頁，共113頁。本章小結(jié)（3）5在深負反饋條件下，可用 或“虛短” “虛斷”法估算電路的閉環(huán)增益。6負反饋電路的反饋深度如果過大，將有可能產(chǎn)生自激振蕩?？梢圆捎妙l率補償技術(shù)消除自激振蕩。但這樣會使電路的頻帶變窄

22、。第83頁，共113頁?；痉糯箅娐稟反饋網(wǎng)絡(luò)F放大：迭加：A稱為開環(huán)放大倍數(shù)+反饋：AF稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo / Xi輸出信號輸入信號反饋信號凈輸入信號F稱為反饋系數(shù)設(shè)Xf與Xi同相【負反饋放大電路的一般方框圖】負反饋放大器第84頁，共113頁。舉例：在下面的放大器中按要求引入適當?shù)姆答?。?）希望加入信號后，ic3的數(shù)值基本不受R6改變的影響。第85頁，共113頁。（2）希望接入負載后，輸出電壓UO基本穩(wěn)定。第86頁，共113頁。（3）希望輸入端向信號源索取的電流小。第87頁，共113頁。（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

23、求只引入直流負反饋，去除交流反饋。怎樣接？第88頁，共113頁。（1）電壓串聯(lián)負反饋例1.分立電路電壓串聯(lián)負反饋舉例 解：用方法一 求反饋系數(shù)：求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：第89頁，共113頁。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)電壓增益則第90頁，共113頁。（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)負反饋第91頁，共113頁。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=ii R1 ii=if第92頁，共113頁。（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):第93頁，共113頁。 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=if第94頁，共113頁。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:（4）電流串聯(lián)負反饋第95頁，共1