第3章--放大电路中的负反馈

4.1反馈的基本概念4.2负反馈放大电路的组态和方框图表示法4.3负反馈对放大电路性能的影响TUBEICICUEIB+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeIC稳定工作点电路：UB一定反馈电路我们并不陌生。在第2章，曾经讨论过一个很好的例子。3.1反馈的基本概念一、反馈的定义反馈即回送，将放大器输出电压或电流一部分或全部回送到输入端的过程。基本放大电路A反馈网络Fxi净输入量xid正向传输反向传输xf反馈量输出量xo(a)＋＋＋－uiA＋uid－＋－ufRlRfFRL＋－uo(b)－∞ui、uf、uid和uo分别表示电路的输入电压、反馈电压、净输入电压和输出电压。二.几个基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。uu+f1o－i+RRuu－o++i信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）叫开环放大倍数；idxxoAofFxxiofAxxdddxxxxxiifiiAFxx1ofiAAAF叫反馈系数叫闭环放大倍数因为所以1+AF称反馈深度，越大反馈越深基本放大电路A反馈网络Fxi净输入量xid正向传输反向传输xf反馈量输出量xo(a)2.直流反馈与交流反馈直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点Q交流反馈——若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。（如去掉电容Ce）交流反馈，影响电路的交流工作性能。直流反馈交流反馈+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时存在，来进行判别。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。uu－+1A+∞RfRoiC22R1C交、直流反馈交流反馈注意电容的“通交隔直”作用！3.负反馈与正反馈例：该放大器无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，多用于改善放大器性能。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——引入反馈后使净输入量增加，用于振荡电路。+u-TRuLcCCob1+.RCb2Cb1+ViR-beu+-ebeLu)(1RβrRβAbeLurRβA+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-用“瞬时极性法”判断反馈极性(1）假设输入信号某一瞬时的极性。(2）根据各级输入与输出信号的相位关系,确定由瞬时输入信号所引起的各点点位瞬时极性.(3）再根据反馈信号与输入信号的连接情况,分析净输入量的变化,如果反馈信号使净输入量增强,即为正反馈,反之为负反馈。正反馈可以判定图(a)是负反馈。判定过程如下：iB↑→iC↑→UC↓→if↑iB↓UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋(a)(b)＋＋＋＋本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中例4.本级反馈与级间反馈VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1级间反馈本级反馈本级反馈＋＋＋－＋＋－uiR1Rf3R2Rf2Rf1＋－uo+－+(c)－－A1A2R4∞∞本级反馈本级反馈级间反馈三、反馈类型及其判定1.电压反馈与电流反馈判定方法之二——输出短路法：将输出端对交流短路,若反馈信号随之消失,则为电压反馈,否则为电流反馈。(3)电压反馈和电流反馈的判定：判定方法之一——直观判定：在交流通路中,若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上,则为电压反馈；否则是电流反馈。2.串联反馈和并联反馈(1)串联反馈：反馈信号与输入信号是电压相加减的关系XoiU′RsUs＋－－＋＋Ui基本放大器－－＋Uf反馈网络串联反馈示意图fiiUUU'(2)并联反馈：XoRsIiUs－＋基本放大器反馈网络iI′If并联反馈示意图fiiIII'反馈信号与输入信号是电流相加减的关系(3)串联、并联反馈的判定方法：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极,则为并联反馈；否则,为串联反馈。UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋(a)(b)＋＋＋＋可以判定,图(a)是并联反馈,图(b)是串联反馈。对于三极管电路：T输入量反馈量输入量反馈量T若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。T输入量反馈量T输入量反馈量对于运放电路：若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。反馈量∞－++u+uA－输入量－∞反馈量u+输入量u++－A输入量+A－++u反馈量∞u－+∞uA++－－u输入量反馈量试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu3.反馈性质判别方法归纳：（1）判别有无反馈——找输入输出有无联系支路（2）判别电流、电压反馈——短路法（将输出短路若反馈消失为电压反馈即从电压输出端引出的反馈）（3）判别串联、并联反馈（4）判别直流、交流反馈（反馈回来的信号是直流则为直流反馈）（5）判别正、负反馈——瞬时极性法（并联反馈中反馈信号和输入信号瞬时极性相反为负反馈，而串联反馈中反馈信号和输入信号瞬时极性相同为负反馈）4.负反馈放大器的四种类型电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看，ud=ui-uf故为串联反馈因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈VVV-f∞ARi+duu－-f-R++u1++uRo分立电路电压串联负反馈RLuOufud(ube)uO电压负反馈的特性——稳定输出电压稳定过程：负载变化时，输出电压稳定——输出电阻↓VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1ui一定id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈反馈电流：ffRuRuuioof故为并联反馈分立电路fRuuiiof反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈。id=ii-if在输入端有故为并联反馈。因为反馈电流：+TLR-cui-b+iCC+sRi+VOuu-ssRRffi(3)电流并联负反馈又因为在输入端有:id=ii-if反馈电流：RRRiifof因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。uu-1AiiR－+i+o∞idifiofRRLR++-分立电路组成的反馈引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLioifid（ib）iouu-1AiiR－+i+o∞idifiofRRLR++-反馈电压：uf=ioRfud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈故为串联反馈u-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi分立电路组成的电流串联负反馈电路ioufudio引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLu-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-3.2负反馈放大电路的方框图人工反馈寄生反馈因为某种杂散参数（杂散电容和杂散电感）的存在，将输出信号反馈到输入端从而产生所谓寄生反馈ofiXAXo'iXAXfoXFXosfsXAX四.反馈类型及判别方法总结1.直流反馈与交流反馈——注意电容的“隔直通交”作用例1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C42.反馈极性：正反馈与负反馈判定方法——“瞬时极性法”例2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C4uu+Rof－A∞+i1RVVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu3.取样方式——电压反馈与电流反馈假设输出端交流短路（RL=0），即uo=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例。判断方法——输出短路法：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例。例3:试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+VVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56Ru-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：ud=ui-uf并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：id=ii-if此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。例4:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4RVVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu3.3负反馈对放大电路性能的影响•提高增益的稳定性•减少非线性失真•扩展频带•改变输入电阻和输出电阻在放大器中引入负反馈降低了放大倍数使放大器的性能得以改善dofAFXFXXdofAFXFXX一.提高放大倍数的稳定性闭环时FAAA1F则2F)1(1AFdAdA只考虑幅值有AFAA1FAdAAFAdA11FF负反馈放大电路闭环放大倍数的相对变化量dAf/Af降低到无反馈时放大电路开环放大倍数A的相对变化量的1/(1+AF),即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍.引入负反馈后,放大倍数降为原来的1/(1+AF),但放大倍数的稳定性提高了,提高程度与(1+AF)有关.在深度负反馈条件下FA1F即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。另一方面:2.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouo放大电路加入负反馈后增益下降，但通频带却加宽了。无反馈时放大器的通频带：BW=fH－fLfH有反馈时放大器的通频带：BWf=fHf－fLffHf可以证明：BWf=(1+AF)BW020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf引入负反馈后的增益带宽积为一常数.负反馈使电路的频带宽为原来的(1+AF)倍的同时,却付出了增益下降为原来的1/(1+AF)的代价无论哪一种电路,负反馈越深,增益下降就越多,频带也越宽.放大器的一