第六章 放大电路中的反馈

1第六章放大电路中的反馈2讨论问题：1、什么是反馈？为什么要引入负反馈？2、如何判断反馈组态？（交流）3、不同反馈组态对放大电路性能有什么影响？4、深度负反馈放大倍数如何估算？5、负反馈深度越深越好吗？3§6.1反馈的基本概念在电子线路中将输出信号（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路环节（反馈网络）引回到输入端，与输入信号叠加从而影响净输入的措施称为反馈。一、反馈的定义page260若引回的信号削弱了净输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了净输入信号，就称为正反馈。——直流反馈如果信号是交流信号，判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。4RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––esRB+UCCC1C2REERLui+–uo+–+++–RS通过通过RREE将输出电压将输出电压反馈到输入反馈到输入通过通过RREE将输出电流将输出电流反馈到输入反馈到输入ui’负反馈的作用：1.稳定静态工作点(直流)；2.稳定放大倍数；3.改善输入电阻和输出电阻；4.扩展通频带;5.改善非线性失真。5§6.2负反馈的四种基本组态一、反馈的类型（分类）按极性分：正反馈：引入反馈后使净输入量增大的反馈。负反馈：引入反馈后使净输入量减小的反馈。按反馈性质分：直流反馈：只对直流信号起反馈作用的反馈。交流反馈：只对交流信号起反馈作用的反馈。按采样方式分：电压反馈：反馈信号取自于输出电压的反馈。电流反馈：反馈信号取自于输出电流的反馈。按求和方式分：串联反馈：在输入端以电压方式叠加，影响净输入电压的反馈。并联反馈：在输入端以电流方式叠加，影响净输入电流的反馈。按反馈范围分：本级反馈：只在本级放大电路之内的反馈。级间反馈：多级放大电路之间的反馈。6负反馈交流反馈直流反馈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稳定静态工作点Q负反馈的分类用于改善放大电路性能反馈组态：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7（一）分析步骤：3.是否负反馈？可用瞬时极性法！1.找出反馈网络(通常为电阻网络)。2.分析是交流反馈还是直流反馈？看有无串联C二、反馈类型的判断4.是负反馈，那么是何种类型的负反馈？即判断反馈组态——包括判断是电压、电流反馈，串联、并联反馈。（二）电压电流反馈判断方法：将输出电压对地交流短接，若反馈作用消失，则是电压反馈；若反馈作用仍然存在，则是电流反馈。8电压反馈：反馈信号取自输出电压信号——可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号——可以稳定输出电流、增大输出电阻。（三）并联反馈与串联反馈判别方法：看输入端的连接方式：串联反馈：反馈信号与输入信号以电压方式叠加，即反馈信号电压与输入信号电压比较产生净输入电压。对于分立元件电路反馈网络常接于晶体管发射极。并联反馈：反馈信号与输入信号以电流方式叠加，即反馈信号电流与输入信号电流比较产生净输入电流。对于分立元件电路反馈网络常接于晶体管基极。9电压负反馈例子：Page263图6.1.4Page267图6.2.210电流负反馈例子：Page267图6.2.3uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2还有:Page316(d)、319(f)、321(a)11反馈到基极为并联反馈反馈到发射极为串联反馈判断串、并联反馈判断串、并联反馈ib=ii–ifibiiifube=ui–uf++–ui–ube+–ufPage267图6.2.212Rf引入交流级间反馈；负反馈；组态为电压串联负反馈+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1CRE2引入直流本级反馈；负反馈C增加旁路电容C后，Rf不起反馈作用。例如下图：类似于page278例6.4.2：13（四）正、负反馈的判别方法——瞬时极性法假设输入信号有正极性的瞬时变化，依次经过放大、反馈、比较后，再回到输入端，若反馈信号与原输入信号的变化极性相反（使净输入减小），则为负反馈。反之为正反馈。14例1：判断Rf的反馈极性，若是负反馈，判断反馈组态。和page263图6.1.4相似uiuc1ube=ui-ufuc2负反馈ube此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。ufufuc1ub2uc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rf这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。15例2：判断Rf是否构成负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈并联反馈uoifib=i-ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。Rf的作用：1.提供静态工作点。2.直流负反馈，稳定静态工作点。3.交流负反馈，稳定放大倍数。思考：三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？16例3：判断有无负反馈，若有，判断反馈的组态。电流反馈并联反馈uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。17例4：判断如图电路中RE3的负反馈组态。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3电流串联负反馈。181920（五）含运放电路的反馈组态判断：ubeufuc1ub2uc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRfRE1+∞AuouiubeufR是负反馈，电压串联负反馈。21电压并联负反馈Page269图6.2.622电流并联负反馈Page269图6.2.723图6.2.8例图6.2.1电路图电流串联负反馈Page269图6.2.824电流串联负反馈电路电压串联负反馈电路Page267图6.2.2Page267图6.2.325电压串联负反馈Page270图6.2.926小结：1、反馈类型：正反馈与负反馈；电压反馈与电流反馈；串联反馈与并联反馈；直流反馈与交流反馈。2、用瞬时极性法判别正反馈和负反馈。3、按采样形式、电路结构、输出短路法判别电压反馈和电流反馈。4、按电路结构、比较形式、反馈信号性质判别串联反馈和并联反馈。5、负反馈放大电路的四种基本组态：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；27放大器A输出输入取+加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器开环闭环任何负反馈放大电路均可用方块图表示。方块图：用表示电路单元的矩形方块和表示信息流的箭头组成的图形。包含四个环节。一、负反馈电路的方块图反馈网络F±叠加反馈信号实际被放大信号6.3负反馈放大电路的方块图及一般表达式28基本放大环节：'ioXXA反馈网络：ofXXF求和网络：fiiXXX'基本放大电路A'iXoX反馈回路FfXiX+–输出信号输入信号反馈信号净输入信号或差值信号——开环放大倍数——反馈系数ioFXXA——闭环放大倍数取样网络：'0X29图6.3.2四种反馈组态电路的方框图电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈30273页表6.3.131二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式：AFXXXXXXXXXAoiofifoioF11'1'FAA1AFFA11反馈深度定义：基本放大电路A'iXoX反馈回路FfXiX+–AFAAF1引入负反馈时放大倍数Af减小为基本放大倍数A的1/(1+AF)32当AF1，即引入深度负反馈时，有：AF几乎与A无关。结论：当AF1时，即引入深度负反馈时，负反馈放大器的闭环放大倍数与基本放大电路放大倍数无关，只与反馈网络有关。即负反馈放大电路的放大倍数可以很稳定，也即负反馈可以稳定放大倍数。FAF10''1iififoioFXXXXXXFXXA深度负反馈的实质：深度负反馈的实质是忽略了净输入量，认为反馈量和输入量近似相等。33小结:1、Xi、Xo、Xi’、Xf可以是电压量，也可以是电流量。因为Xi、Xf同量纲，由知，AF无量纲。由于F通常为电阻网络，所以不同反馈组态下A有不同的量纲。2、反馈放大电路是基本放大器和反馈网络组成的闭环电路。当深度负反馈时，。3、负反馈电路，Af=，用于放大电路，正反馈电路，Af=，用于振荡器等。A1+AFA1-AF'ifXFAXFAF134FAAAooF16.4深度负反馈放大电路放大倍数的分析1.估算的依据FAF1即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关。FAAA1FFFAA1深度负反馈：11FA11FA由得方法一：一.估算电压增益35方法二：根据可得:深度负反馈下，基本放大电路“虚短”、“虚断”的概念即：输入量近似等于反馈量ifXX净输入量近似等于零或0'fidiXXXX36深度负反馈条件下：X’i=Xi-Xf≈0u+=u-（运放电路）ue=ub（三极管电路）(1)“虚短”——ud≈0(2)“虚断”——id≈0ii+=ii-=0（运放电路）ib=0（三极管电路）“虚短”与“虚断”-u-－R+∞+fu+R-u+1fAd+i++-u+fui+-TfR+u-du+－A+∞ifRiifiii+i-i++T-i+ufRiiibif37（1）电压串联负反馈---page278例6.4.1例1.分立电路电压串联负反馈2.举例解：用方法一。求反馈系数：电压串联负反馈，求闭环电压放大倍数：feeofuuRRRuuF11e1fe1fe1uuiouf11RRRRRFuuAVVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re138例2.运放组成的电压串联负反馈电路---page282图6.4.6(a)解：用方法二。利用虚短和虚断的概念得知闭环电压增益00idiu11foioufufRRRuuuuAAf11RRf则fOfiRRRuuu11VVV+－A∞+++-R1RfuiuuRf+d-uo-或者：fofuuRRRuuF11111RRFAfuuuf39（2）电流并联负反馈放大器反馈系数:闭环增益闭环电压增益解：用方法一。se2e2fsic2sousfRRRRRRiRiuuALLe2fe2c2fRRRiie2fe2c2fiiRRRiiFe2e2fiifc2ioiifRRRFiiiiA1例1.分立电路电流并联负反馈---类似page279例6.4.340闭环电压增益：利用虚短和虚断可知例2.运放组成的电流并联负反馈放大器----page282图6.4.6（d）oiRRRiff1foRiRiL122RRRRRLf解：用方法二。11oiousfRiRiuuALui=iiR1ii=ifuouiR1RfRLioRiiifA841（3）电压并联负反馈例1.分立电路电压并联负反馈闭环增益闭环电压增益解：用方法一。反馈系数:f1RuiFofiuffRuRuuiiooffiuiouifRFiuA1)(ifsiosousf'RRiuuuAssioRRRiufsf+uTi+VbiCCusRiOiRRRL-f-+c42例2.运放组成的电压并联负反馈----page282图6.4.6（b）利用虚短和虚断可知u+=u-=0ii=if1f1iffioufRRRiRiuuAVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+－A∞+LRRfifid1i1Ruoiu43闭环增益闭环电压增益例1.分立元件组成的电流串联负反馈ebeLc)1()//(RrRRAu解：用方法一。反馈系数:eofuiRiuFeuiioiufRFuiA11eLciL