清華大學(xué)自動(dòng)化系2025.06電路與模擬電子技術(shù)葉朝輝CircuitsandAnalogElectronics10.1反饋的作用10.2反饋的基本概念10.3反饋的判斷10.4反饋放大電路的方塊圖分析10.5深度負(fù)反饋放大電路電壓放大倍數(shù)的分析10.6反饋對(duì)放大電路性能的影響10.7集成運(yùn)放的兩個(gè)工作區(qū)第10章反饋基本知識(shí)2310.1反饋的作用1927年，美國(guó)西部電力公司的年輕工程師HaroldBlack在解決長(zhǎng)距離電話通信系統(tǒng)中的真空管放大器的失真和不穩(wěn)定性時(shí)發(fā)明了反饋方法。

反饋發(fā)明之后，被廣泛地應(yīng)用于各類需要進(jìn)行控制的系統(tǒng)中。

放大電路引入反饋后，將對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。若引入合適的反饋，將穩(wěn)定放大倍數(shù)、增大帶寬、減小非線性失真等。410.2反饋的基本概念10.2.1

反饋的定義10.2.2

反饋的效果510.2.1反饋的定義反饋是指將輸出量的一部分或者全部通過一定的方式作用到輸入回路，與輸入量疊加，來影響輸入量的方法。輸入量和輸出量可以是電壓或電流。圖6-3-1反饋放大電路的方框圖

61.正反饋與負(fù)反饋

使凈輸入量減小的反饋稱為負(fù)反饋，反之則為正反饋。

負(fù)反饋使輸出量的變化減小，能穩(wěn)定輸出量，改善放大電路的性能；正反饋則使輸出量的變化增大，使放大電路不穩(wěn)定，因此可利用其組成振蕩電路。2.直流反饋與交流反饋

存在于放大電路直流通路中的反饋稱為直流反饋，存在于交流通路中的反饋稱為交流反饋。

直流反饋影響放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，而交流反饋則影響其動(dòng)態(tài)性能。10.2.2反饋的效果73.電壓反饋與電流反饋

反饋量取自于輸出電壓，則稱為電壓反饋；反饋量取自于輸出電流，則稱為電流反饋。4.串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋

若在輸入回路中輸入電壓與反饋電壓疊加產(chǎn)生凈輸入電壓，則輸入回路與反饋網(wǎng)路的連接方式為串聯(lián)連接，稱這種反饋方式為串聯(lián)反饋。

若在輸入回路中輸入電流與反饋電流疊加產(chǎn)生凈輸入電流，則輸入回路與反饋網(wǎng)路的連接方式為并聯(lián)連接，稱這種反饋方式為并聯(lián)反饋。810.3反饋的判斷10.3.1

反饋有無的判斷10.3.2

反饋極性的判斷10.3.3

直流反饋與交流反饋的判斷10.3.4

交流負(fù)反饋四種組態(tài)的判斷910.3.1

反饋有無的判斷

判斷有無反饋的方法：根據(jù)反饋的定義，首先判斷輸出信號(hào)是否被作用到了輸入回路，若是，則再判斷輸出信號(hào)是否影響了凈輸入信號(hào)。無反饋無反饋有反饋1010.3.2

反饋極性的判斷

負(fù)反饋正反饋11例10.3.1判斷所示電路的反饋極性。

1210.3.3

直流反饋與交流反饋的判斷10.3.4

交流負(fù)反饋四種組態(tài)的判斷

交流負(fù)反饋分為四種組態(tài)：電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流串聯(lián)，電流并聯(lián)。

在判斷四種組態(tài)時(shí)，可以分別判斷是電壓還是電流反饋，是串聯(lián)還是并聯(lián)反饋。交流反饋13

若將輸出電壓設(shè)為零，若反饋量也隨之為零，則為電壓反饋，否則為電流反饋。uI'=uId=uI

-uFuF=uOR1/

(R1+R2)電壓串聯(lián)負(fù)反饋iI'=iN=iI

-iFiF=-uO/R2電壓并聯(lián)負(fù)反饋uI'=uId=uI

-uFuF=iOR1電流串聯(lián)負(fù)反饋1410.4反饋放大電路的方塊圖分析

圖10-4-1反饋放大電路的方塊圖

15

16

1710.5深度負(fù)反饋放大電路電壓放大倍數(shù)的分析10.5.1

深度負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)10.5.2

深度負(fù)反饋放大電路的分析方法10.5.3

深度負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)的分析舉例1810.5.1

深度負(fù)反饋放大電路的特點(diǎn)

深度串聯(lián)負(fù)反饋：ui’

0，此時(shí)放大電路輸入端近似短路，具有“虛短”的特點(diǎn)；深度并聯(lián)負(fù)反饋：ii’

0，此時(shí)放大電路輸入端近似開路，具有“虛斷”的特點(diǎn)。1910.5.2

深度負(fù)反饋放大電路的分析方法

20一、分立元件組成的深度負(fù)反饋放大電路兩級(jí)放大電路引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。利用“虛短”可得uf

ui；利用“虛斷”可得T1發(fā)射極電流ie1

0，因此if

i1；uo

(1+Rf/Re1)uf，則Auf=uo/ui

1+Rf/Re1。10.5.3

深度負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)的分析舉例1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路21理論分析：Auf=1+Rf/Re1=2仿真測(cè)量：Auf=18.976/9.97≈1.9電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路仿真22一、分立元件組成的深度負(fù)反饋放大電路兩級(jí)放大電路引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋。

10.5.3

深度負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)的分析舉例2.電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路23二、理想運(yùn)放組成的深度負(fù)反饋放大電路1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路電路通過電阻R1、R2引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。利用“虛短”可得uF≈uI；利用“虛斷”可得運(yùn)放反相端電流i-≈0，則iR1≈iR2；因此uO=(1+R2/R1)?uF，Auf≈uO/uI=1+R2/R1。242.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路

需要注意的是，上述兩個(gè)電壓負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)與負(fù)載RL無關(guān)，說明電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓，電壓負(fù)反饋放大電路輸出電阻Ro近似為零。

25

3.電流串聯(lián)負(fù)反饋26

需要注意的是，上述兩個(gè)電流負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)與負(fù)載RL成正比，說明輸出電流與負(fù)載無關(guān)，電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流，電流負(fù)反饋放大電路的輸出電阻Ro近似為無窮大。4.電流并聯(lián)負(fù)反饋2710.6反饋對(duì)放大電路性能的影響10.6.1

負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響10.6.2

正反饋對(duì)放大電路性能的影響2810.6.1

負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響直流負(fù)反饋能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。二、交流負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響

一、直流負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響29

30三、自激振蕩

負(fù)反饋在一定的條件下有可能產(chǎn)生負(fù)面的影響，即產(chǎn)生自激振蕩。自激振蕩是指放大電路在沒有輸入信號(hào)時(shí)，輸出產(chǎn)生一定幅值和一定頻率的信號(hào)的現(xiàn)象。

自激振蕩產(chǎn)生的根本原因是負(fù)反饋在一定條件下變成了正反饋，從而使電路發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。31三、自激振蕩

當(dāng)電路中有電容時(shí)，例如耦合電容、晶體管或者M(jìn)OS管的電極之間存在的等效電容，將使交流信號(hào)產(chǎn)生相移，從而有可能使輸出信號(hào)在某一個(gè)頻率信號(hào)作用下（例如周圍環(huán)境中的電磁干擾信號(hào)）產(chǎn)生±180o或±(2n+1)π的相移，進(jìn)而使反饋信號(hào)產(chǎn)生±180o或±(2n+1)π的相移，使負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答?，從而使電路在干擾信號(hào)作用下產(chǎn)生較大的輸出信號(hào)，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，即產(chǎn)生自激振蕩。

當(dāng)電路產(chǎn)生自激振蕩時(shí)，可以通過在電路的合適位置加入電容產(chǎn)生新的相移來抵消已有電容的相移，或者去掉某個(gè)耦合電容以減小相移，破壞自激振蕩的條件，達(dá)到消除自激振蕩的目的。3210.6.2

正反饋對(duì)放大電路性能的影響由于正反饋使凈輸入量增大，因此使輸出變化量增大，使放大倍數(shù)數(shù)值增大，有可能會(huì)使電路出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此大多數(shù)情況下應(yīng)避免引入正反饋，只有少數(shù)情況需要引入正反饋，例如，通過正反饋使電路產(chǎn)生振蕩，可以組成波形發(fā)生電路。3310.7.1

想運(yùn)放的線性工作區(qū)10.7.2

理想運(yùn)放的非線性工作區(qū)10.7集成運(yùn)放的兩個(gè)工作區(qū)3410.7.1

想運(yùn)放的線性工作區(qū)

理想運(yùn)放特點(diǎn)：Aod=∞、Rid=∞、Rod=0

3510.7.2理想運(yùn)放的非線性工作區(qū)

理想運(yùn)放在沒有引入反饋（稱為開環(huán)）或者僅僅引入了正反饋時(shí)，工作在非線性區(qū)。

此時(shí)uO=A