1、5.2 負(fù)反饋對放大器性能的影響,5.4 深度負(fù)反饋,5.3 負(fù)反饋放大器的性能分析,5.1 反饋放大器的基本概念,第五章 放大器中的負(fù)反饋,5.5 負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性,5.1 反饋放大器的基本概念,開環(huán)：除了從輸入到輸出的通路外，沒有其他的信號流通途徑，即：無反饋！,vi,注意：負(fù)反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，若輸入 信號本身產(chǎn)生失真，反饋電路無能為力。,閉環(huán)：既有從輸入到輸出的信號通路，又有從輸出到輸入的信號通路的流通，即：有反饋！,5.1 反饋放大器的基本概念,5.1 反饋放大器的基本概念,5.1.1 反饋放大器的組成,將放大器輸出信號的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)回送到電路輸入端，并對輸

2、入信號進(jìn)行調(diào)整，所形成的閉合回路即反饋放大器。,反饋放大器組成框圖,反饋放大器增益一般表達(dá)式,開環(huán)增益,反饋系數(shù),閉環(huán)增益,反饋深度,環(huán)路增益,反饋深度F（或環(huán)路增益T）是衡量反饋強(qiáng)弱的一項重要指標(biāo)。其值直接影響電路性能。,反饋性質(zhì),由于凈輸入信號,若 xf 削弱了xi，使 xi xi,負(fù)反饋,若 xf 增強(qiáng)了xi，使 xi xi,正反饋,負(fù)反饋具有自動調(diào)整作用，可改善放大器性能。,正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。,5.1.2 四種類型負(fù)反饋放大器,根據(jù)輸出端連接方式,電壓反饋,在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號取自負(fù)載上輸出電壓的反饋稱為電壓反饋。,輸出量 xo = v

3、o,在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接，反饋信號取自負(fù)載中輸出電流的反饋稱為電流反饋。,電流反饋,輸出量 xo = io,根據(jù)輸入端連接方式,串聯(lián)反饋,在輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接，反饋信號以電壓vf 的形式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電壓比較，即vi= vi- vf 。,在輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號以電流if 的形式出現(xiàn)，并在輸入端進(jìn)行電流比較，即ii = ii- if 。,并聯(lián)反饋,四種類型負(fù)反饋放大器增益表達(dá)式,電壓串聯(lián)負(fù)反饋,開環(huán)電壓增益,電壓反饋系數(shù),閉環(huán)電壓增益,電壓并聯(lián)負(fù)反饋,開環(huán)互阻增益,互導(dǎo)反饋系數(shù),閉環(huán)互阻增益,電流串聯(lián)負(fù)反饋,開環(huán)互導(dǎo)增益,互阻反饋系數(shù),閉

4、環(huán)互導(dǎo)增益,電流并聯(lián)負(fù)反饋,開環(huán)電流增益,電流反饋系數(shù),閉環(huán)互阻增益,5.1.2 反饋類型與性質(zhì)的判別,找出反饋元件,看電路輸出與輸入之間是否接有元件，若有則為反饋電路，該元件即為反饋元件。,Rf為反饋元件。,RE為反饋元件。,2. 判斷反饋類型- 短路法,假設(shè)輸出端交流短路，若反饋信號消失，則為電壓反饋；反之為電流反饋。,判斷電壓與電流反饋,判斷串聯(lián)與并聯(lián)反饋,假設(shè)輸入端交流短路，若反饋?zhàn)饔孟В瑒t為并聯(lián)反饋；反之為串聯(lián)反饋。,5.1.2 反饋類型與性質(zhì)的判別,3. 判斷反饋性質(zhì)-瞬時極性法,用正負(fù)號表示電路中各點(diǎn)電壓的瞬時極性，或用箭頭表示各節(jié)點(diǎn)電流瞬時流向的方法稱瞬時極性法。,比較xf

5、與xi 的極性 （ xi= xi- xf ）,若xf 與xi同相，使xi減小的，為負(fù)反饋；,若xf 與xi反相，使xi增大的，為正反饋。,5.1.2 反饋類型與性質(zhì)的判別,例1 判斷電路的反饋類型和反饋性質(zhì)。,假設(shè)輸出端交流短路，,Rf引入的反饋消失,電壓反饋。,假設(shè)輸入端交流短路，,Rf 的反饋?zhàn)饔孟?并聯(lián)反饋。,分析：,形成的if 方向如圖示。,ii,if,ib,因凈輸入電流 ib= ii- if ii,負(fù)反饋。,結(jié)論： Rf引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋,例2 判斷圖示電路的反饋類型和反饋性質(zhì)。,假設(shè)輸出端交流短路，,RE上的反饋依然存在,電流反饋。,假設(shè)輸入端交流短路，,RE上的反饋沒有消失,串

6、聯(lián)反饋。,分析：,因凈輸入電壓 vbe= vi- vf vi,負(fù)反饋。,結(jié)論： RE引入電流串聯(lián)負(fù)反饋,判斷方法歸納,反饋類型： 反饋元件與輸出vo的高電位接在同一電極（純電阻連接）為電壓反饋，反之為電流反饋。 反饋元件與輸入vi的高電位接在同一電極（純電阻連接）為并聯(lián)反饋，反之為串聯(lián)反饋。,電流串聯(lián)反饋,電壓并聯(lián)反饋,例3 判斷下列電路的反饋類型和反饋性質(zhì)。,電流并聯(lián)負(fù)反饋,電流串聯(lián)正反饋,電壓并聯(lián)負(fù)反饋,電壓串聯(lián)負(fù)反饋,例4 判斷下列電路的反饋類型和反饋性質(zhì)。,電流串聯(lián)負(fù)反饋,電流并聯(lián)負(fù)反饋,例4 判斷下列電路的反饋類型和反饋性質(zhì)。,電壓并聯(lián)正反饋,電壓串聯(lián)負(fù)反饋,5.2.1 降低增益,5

7、.2 負(fù)反饋對放大器性能的影響,反饋越深，電路增益越小。,注：當(dāng)取源增益時，上式依然成立，即,5.2.2 減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）,定義,由,得,(2)(1)得,-(1),-(2),反饋越深，增益靈敏度越小。,5.2.3 改變輸入、輸出電阻,輸入電阻,串聯(lián)反饋,基放輸入電阻,環(huán)路增益,反饋電路輸入電阻：,并聯(lián)反饋,反饋電路輸入電阻：,基放輸入電阻,環(huán)路增益,輸出電阻,電壓反饋,Ro ：考慮反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)后，基放輸出電阻。,Ast ：負(fù)載開路時，基本放大器源增益。,由定義得Rof電路模型：,得,電流反饋,Ro ：考慮反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)后，基放輸出電阻。,Asn ：負(fù)載短路時，基本放大器

8、源增益。,由定義得Rof電路模型：,得,5.2.4 減小頻率失真（或擴(kuò)展通頻帶）,由于負(fù)反饋降低了電路增益靈敏度，因此放大器可在更寬的通頻帶范圍內(nèi)維持增益不變。,單極點(diǎn)系統(tǒng)引入負(fù)反饋后，反饋越深，上限角頻率越大、增益越小，但其增益帶寬積維持不變。,設(shè)基放為單極點(diǎn)系統(tǒng)：,則,若反饋網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)為：,則閉環(huán)系統(tǒng)：,其中：,注意：通頻帶的擴(kuò)展是以降低增益為代價的。,5.2.5 減小非線性失真,vi,例如：一基本放大器，,引入負(fù)反饋,注意：負(fù)反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，若輸入 信號本身產(chǎn)生失真，反饋電路無能為力。,輸入正弦信號時，輸出產(chǎn)生失真。,vo失真減小。,5.2.6 噪聲性能不變,同減小非線性失

9、真一樣，引入負(fù)反饋可減小噪聲。,注意：負(fù)反饋在減小噪聲的同時，有用信號以同樣的倍數(shù) 在減小，其信噪比不變。,因此，引入負(fù)反饋放大器噪聲性能不變。,綜上所述，負(fù)反饋對放大器性能影響主要表現(xiàn)為：,降低增益,減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）,改變電路輸入、輸出電阻,減小頻率失真（或擴(kuò)展通頻帶）,減小非線性失真,噪聲性能不變,在電路輸出端,基本放大器引入負(fù)反饋的原則,在電路輸入端,反饋效果與信號源內(nèi)阻RS的關(guān)系,反饋效果與RS關(guān)系的說明：,串聯(lián)負(fù)反饋,采用電壓源激勵時，若RS0,則,由于vS恒定，則vf 的變化量全部轉(zhuǎn)化為vi的變化量，此時反饋效果最強(qiáng)。,采用電流源激勵時，若RS,由于iS恒定，vi

10、固定不變，結(jié)果導(dǎo)致反饋?zhàn)饔孟А?并聯(lián)負(fù)反饋,采用電壓源激勵時，若RS0,則,由于iS恒定，則if 的變化量全部轉(zhuǎn)化為ii的變化量，此時反饋效果最強(qiáng)。,采用電流源激勵時，若RS,由于vi固定不變，結(jié)果導(dǎo)致反饋?zhàn)饔孟А?深度負(fù)反饋條件,5.4 深度負(fù)反饋,當(dāng)電路滿足深度負(fù)反饋條件時：,串聯(lián)反饋電路輸入電阻：,并聯(lián)反饋電路輸入電阻：,電壓反饋電路輸出電阻：,電流反饋電路輸出電阻：,深度負(fù)反饋條件下Avf 的估算,根據(jù)反饋類型確定kf含義，并計算kf,分析步驟:,若并聯(lián)反饋：將輸入端交流短路,若串聯(lián)反饋：將輸入端交流開路,則反饋系數(shù),確定Afs(= xo / xs)含義，并計算Afs = 1 /

11、kf,將Afs轉(zhuǎn)換成 Avfs= vo / vs,kf = xf / xo,計算此時xo產(chǎn)生的xf,例1 圖示電路，試在深度負(fù)反饋條件下估算Avfs,該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器。,解：,將輸入端交流開路，即將T1管射極斷開：,則,因此,例2 圖示電路，試在深度負(fù)反饋條件下估算Avfs,該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器。,解：,將輸入端交流短路，即將T1管基極交流接地：,則,因此,例3 圖示電路，試在深度負(fù)反饋條件下估算Avfs,該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,(1)解：,將反相輸入端交流接地：,則,因此,該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。,(2)解：,將反相輸入端交流開路：,則,因此,5.5 負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定

12、性,實際上，放大器在中頻區(qū)施加負(fù)反饋時，有可能因Akf在高頻區(qū)的附加相移使負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?，引起電路自激?5.5.1 判別穩(wěn)定性的準(zhǔn)則,反饋放大器頻率特性：,若在某一頻率上,放大器自激,自激時，即使xi=0，但由于xi= xf ，因此反饋電路在無輸入時，仍有信號輸出。,不自激條件,注意：只要設(shè)法破壞自激的振幅條件或相位條件之一， 放大器就不會產(chǎn)生自激。,穩(wěn)定裕量,要保證負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作，還需使它遠(yuǎn)離自激狀態(tài)，遠(yuǎn)離程度可用穩(wěn)定裕量表示。,g增益交界角頻率； 相位交界角頻率。,相位裕量圖解分析法,假設(shè)放大器施加的是電阻性反饋，kf為實數(shù)：,由,在A()或T()波特圖上找g,在A()波特圖上，

13、作1/kf (dB)的水平線，交點(diǎn)即g,在T()波特圖上，與水平軸T()=0dB的交點(diǎn)，即g,根據(jù)g在相頻曲線上找T(g),判斷相位裕量,注：1/kf (dB)的水平線稱增益線。,例1 已知A(j)波特圖，判斷電路是否自激。,g,（1）在A()波特圖上作1/kf (dB)的水平線。,分析：,（2）找出交點(diǎn)，即g,（3）在T()波特圖上，找出T(g),例2 已知T(j)波特圖，判斷電路是否自激。,（1）由T()波特圖與橫軸的交點(diǎn)，找出g,分析：,（2）由g在T()波特圖上，找出T(g),利用幅頻特性漸近波特圖判別穩(wěn)定性,一無零三極系統(tǒng)波特圖如下，分析g落在何處系統(tǒng)穩(wěn)定。,放大器必穩(wěn)定工作。,或g落在P1與P2之間,只要g落在斜率為： （-20dB/十倍頻）的下降段內(nèi)，,則,P2=10P1，P3 =10P2,P2=10P1，將P3 靠近