反馈放大电路梁明理高等教育出版社电子线路

第四章反馈放大电路•反馈基本放大电路中，有源器件（晶体管或集成运放）具有信号单向传递性，被放大信号从输入端输入，放大以后输出，只有输入信号对输出信号的控制（开环）；如果在电路中存在一些（除晶体管或集成运放以外）通路，将输出信号的一部分馈送到放大器的输入端，与外部输入信号叠加，产生基本放大电路的净输入信号，实现输出信号对输入的控制，即称构成了反馈（闭环）。在电子设备中经常采用反馈的方法来改善电路的性能，以达到预定的指标。例如，采用直流负反馈稳定静态工作点。Rb1和Rb2分压，使基极UB固定。TICQ(IEQ)UEQ=IEQReUBQ固定UBEQ=UBQ-UEQIBQICQ使ICQ基本不随温度变化，稳定了静态工作点。●反馈概念的建立放大电路中的反馈，是指将放大电路输出电量(输出电压或输出电流)的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。UBEQUBQ-ICQRE将输出电流ICQ(IEQ)反馈回输入回路，改变UBEQ，使ICQ稳定。由此可见，欲稳定电路中的某个电量，应采取措施将该电量反馈回输入回路。4.1反馈的基本概念与分类4.1.1反馈的基本概念1.什么是反馈？反馈是指将输出量的一部分或全部，按一定的方式送回到输入回路，来影响输入量（电压或电流）的一种连接方式输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）Xo基本放大A电路Xi’反馈网络FXf–+XiioXXA开环增益ofXXF反馈系数ioFXXA闭环增益2.反馈通路信号传输单向化信号的正向传输信号的反向传输Xo基本放大A电路Xi’反馈网络FXf–+Xi三个假定：1、与流经基本放大器的正向传输信号相比，通过反馈网络的正向传输信号（直接传输），可以忽略不计。2、与反馈网络的反向传输信号相比，通过基本放大器的反向传输信号（内部反馈）可以忽略不计。3、反馈网络的反馈系数F与信号源内阻Rs及负载电阻RL无关。3.正反馈与负反馈Xo基本放大A电路Xi’反馈网络FXf–+Xifiixxxix——定义“相减运算”，实际“相减运算？”实际“相加运算？”iifixxxxiifixxxxixfx——正反馈，使加强，使放大倍数增加ixfx——负反馈，使减小，使放大倍数降低4.1.3反馈的一般表达式反馈放大电路方框图.f.o.iXXX，，分别为输入信号、输出信号和反馈信号；开环放大倍数:.A无反馈时放大网络的放大倍数；因为：i.o.XXAo.f.XXF.f.iiXXX所以：)()(.o..i..f.i.i..oXFXAXXAXAX得：闭环放大倍数:.fAFAAXXA1.i.o.fFAAXXA1.i.o.f闭环放大倍数：.fA回路增益：..FAfAAAF..1：..1FA反馈深度引入反馈后，放大电路对外加输入信号的放大倍数。在反馈放大电路中，信号沿基本放大电路和反馈网络组成的环路传递一周后所得到的放大倍数。基本放大电路的放大倍数与引入反馈后闭环放大倍数之比。11FA若fAA则——负反馈；11FA若fAA则——正反馈。FAAXXA1.i.o.f反馈的一般表达式（1）负反馈11FA若（2）深度负反馈若11FAFFAAFAAA11...f结论：深负反馈放大电路的放大倍数主要由反馈网络的反馈系数决定，能保持稳定。（3）正反馈11FA若（4）自激振荡若，01FA则fAfAA则fAA则小结：反馈的基本概念在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号作一个运算（相减）后再作用到基本放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。记住：反馈概念方框图(三个环节：放大、反馈、叠加)ioXXA开环增益ofXXF反馈系数ioFXXA闭环增益FAAXXA1.i.o.f.f.iiXXX4.1.2反馈的类型及判别方法放大电路中反馈存在的判别如果在输入（回路）和输出（回路）之间存在除有源器件（三极管或集成运放）以外的其他支路，则该支路构成放大电路的反馈，称为反馈支路。一、按反馈信号的极性分类：正反馈和负反馈加入反馈信号后，净输入信号增强，使闭环放大电路的放大倍数提高——正反馈加入反馈信号后，净输入信号削弱，使闭环放大电路的放大倍数降低——负反馈●反馈极性的判断方法：瞬时极性法。●反馈极性的判断方法：瞬时极性法。先假定某瞬时输入信号Xi的极性(如先设ui为“+”或“增大”)，按信号的放大过程，沿[A]逐级推出输出信号Xo(取样端点)的瞬时极性，再由该点通过[F]返回到输入回路（反馈端点），定出Xf的极性，最后比较反馈信号Xf对原输入信号Xi的作用，判断出反馈的极性。？思考：推断时如何确定极性？10经过R或C：极性不变20经过运放：？30经过三极管:？以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。思考：推断时如何确定极性？10经过R或C：极性不变20经过运放:uo与u-:极性相反uo与u+:极性相同--30经过三极管:b与c(共e电路）：极性相反b与e(共c电路）：极性相同e与c(共b电路）：极性相同注：b与c的意义为b入c出。-10.反馈信号Xf和输入信号Xi加于输入回路的一点时（同一端点或电极），瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；--20.反馈信号Xf和输入信号Xi加于输入回路两点时（不同端点或电极），瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。iifibufuiube(a)正反馈(b)负反馈例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。--因为差模输入电压等于输入电压与反馈电压之差，反馈增强了输入电压，所以为正反馈。-反馈信号削弱了输入信号，因此为负反馈。.f.iiXXX正反馈与负反馈的判断方法：1.反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；2.反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。图(a)滞回比较器正反馈图(b)反相比例运算电路负反馈----1.反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；2.反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。图(c)负反馈图(d)负反馈对三极管来说这两点是基极和发射极。1.反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；2.反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。图(c)本级负反馈图(d)本级负反馈对三极管来说这两点是基极和发射极。+VCCRCC2C1Rfuiuoiib-if--*反馈极性的判断方法：于氏判别法。由叠加原理知，Xi/的分量Xf从输入回路→[A]→输出回路。.f.iiXXX方法：反馈信号从哪个端子输入，就从那个端子开始假设瞬时极性，然后逐级推断并标明相关各点的极性，若反馈后的极性与开始假设的极性相反，则为负反馈；相同则为正反馈。-----负反馈负反馈二、按反馈信号的性质分类:直流反馈和交流反馈直流反馈：反馈信号只含直流成分交流反馈：反馈信号只含交流成分交、直流反馈:两种成分均有●直流反馈和交流反馈的判别方法：1.电容观察法:反馈通路若存在隔直电容，就是交流反馈;反馈通路若存在旁路电容，就是直流反馈;若不存在电容，就是交、直流反馈2.看直流通路和交流通路的判断方法：直流通路中含有反馈支路的为直流反馈；交流通路中含有反馈支路的为交流反馈。例：按反馈信号的性质分类:直流反馈和交流反馈(a)直流负反馈（取样端点有旁路电容）(b)交流负反馈（反馈通路有隔直电容）直流负反馈可稳定静态工作点，交流负反馈用以改善放大电路的性能。增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+–T1T2RfRE1C--负反馈增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+–T1T2RfRE1负反馈通过反馈是存在于直流通路中还是交流通路中，来判断电路引入的是直流反馈还是交流反馈。直流反馈与交流负反馈的判断：图(a)直流反馈负反馈图(b)交流反馈负反馈反馈通路若存在隔直电容（图b），就是交流反馈;反馈通路若存在旁路电容(图a)，就是直流反馈;----串联反馈方框图三、按输入端Xi与Xf求和方式分类：串联反馈和并联反馈1.反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和，为串联反馈。FiUUUi因为2.反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和，为并联反馈。FiIIIi因为并联反馈方框图判断方法：看输入端与反馈端是否在同一端点（或电极）在同一端点的为并联反馈；否则为串联反馈串联反馈的外输入信号源：电压源三、按输入端Xi与Xf求和方式分类：串联反馈和并联反馈FiUUUi因为并联反馈的外输入信号源：电流源FiIIIi因为串联反馈和并联反馈判断方法：考察“信号求和方式”反馈信号与输入信号在输入回路中同一端点，只能以电流形式求和，为并联反馈；二者在不同端点，只能以电压形式求和，为串联反馈。例：FIBiii因为,FIBEuuu因为所以右上图为并联反馈；所以右下图为本级串联反馈。看反馈端与输入端是否在同一端点？●并联反馈和串联反馈的判别方法：反馈端点与外信号输入端在同一点的为并联反馈；反馈端点与外信号输入端不在同一点的为串联反馈。串联反馈并联反馈iifibib=i-ifufuiubeube=ui-uf并联反馈串联反馈四、按输出端Xf的取样方式分类：电压反馈和电流反馈1.如果反馈信Xf号取自输出电压UO，则为电压反馈；反馈信号Xf与输出电压UO成比例；2.若反馈信号Xf取自输出电流IO，则为电流反馈，反馈信号Xf与输出电流IO成比例。●判断方法：1.假设将输出端交流短路（令uO=0)，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈。Re1两端的电压与输出信号无关，即反馈信号消失，所以为电压反馈。例：右图假设将输出端交流短路（令uO=0)，反馈信号末消失，所以为电流反馈。判断方法2：若反馈信号取样端点与输出信号在同一点为电压反馈;不在同一点的为电流反馈。交、直流电流串联负反馈例：对右图，反馈电压从Re1上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为电流串联负反馈。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负反馈的分类小结例题：判断反馈组态（类型）1.电压串联负反馈判断方法：1.瞬时极性法判反馈极性：正反馈、负反馈2.按输入端Xi与Xf求和方式判断：串联反馈、并联反馈3.按输出端Xf的取样方式判断：电压反馈、电流反馈4.看反馈支路电容判断反馈信号的性质分类:直流反馈、交流反馈交流电压串联负反馈注意：先找出反馈网络：（1）级间反馈；（2）本级反馈。再判断反馈类型。例题：判断反馈类型：1.电压串联负反馈交流电压串联负反馈判断方法：1.用瞬时极性法判断：正反馈、负反馈；2.按输入端判断：串联反馈、并联反馈3.按输出端判断：电压反馈、电流反馈4.看电容判断:直流反馈、交流反馈输入回路，反馈信号与输入信号在两点用电压相加，为串联反馈。反馈信号取自输出端c2，为电压反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，有隔直电容，为交流反馈。2.电压并联负