第六章 反馈放大电路

模拟电子线路将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。§6.1反馈的基本概念与分类1、什么是反馈模拟电子线路在器件内部发生的反馈称为内反馈(如hre)；通过外部元件引入的反馈称为外反馈。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈模拟电子线路2、反馈通路反馈通路就是输出信号（电压或电流）被送到输入回路的通路。信号只有一个流向：输入→输出，不存在反馈通路，这种情况无反馈，称为开环。信号能通过反馈通路回到输入回路，称为闭环。＋－＋－RL＋－＋－＋－RL＋－R1R2(a)开环(b)闭环模拟电子线路模拟电子线路3、直流反馈与交流反馈反馈到输入回路的信号只含有直流成分的反馈称为直流反馈。直流反馈的作用在于影响电路的静态工作点等直流特性。反馈到输入回路的信号只含有交流成分的反馈称为交流反馈。交流反馈的作用在于影响电路的交流特性。若直流和交流反馈同时存在，则影响电路的交/直流特性。模拟电子线路模拟电子线路交、直流反馈交、直流反馈模拟电子线路4、正反馈与负反馈若反馈的结果使加到基本放大器输入端的信号减弱，即|Xid|=|Xi|-|Xf|，其结果使得输出信号也减弱，这种反馈称为负反馈，多用于改善放大器的性能；反之，若反馈的结果使得基本放大器输入端的信号增强，即|Xid|=|Xi|+|Xf|，其结果使得输出信号增强，这种反馈称为正反馈，多用于振荡电路中。如果Xi和Xf之间的相角既不是0°也不是180°，则统称为“复反馈”。实际上，常常把反馈只分为正反馈和负反馈两类。凡是|Xid|＞|Xi|，就称为正反馈；反之，凡是|Xid|＜|Xi|，就称为负反馈。模拟电子线路判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，到输出端，标出某一时刻有关节点电压的极性（用“+”、“-”号表示），再根据输出端极性判断反馈信号的极性，最后得到反馈的极性。净输入量减小净输入量增大负反馈正反馈反馈通路反馈通路模拟电子线路级间反馈通路净输入量减小级间负反馈模拟电子线路反馈通路净输入量减小本级负反馈模拟电子线路净输入量增大反馈通路模拟电子线路§6.2反馈放大电路的四种组态根据反馈网络和放大器在输出回路是并联连接还是串联连接，即反馈信号取自输出电压还是输出电流，可分为电压反馈和电流反馈。根据反馈网络和放大器在输入回路是串联连接还是并联连接，即以电压形式求和还是电流形式求和，可分为串联反馈和并联反馈。因此，反馈放大器有以下四种组态：电压串联反馈电流串联反馈电压并联反馈电流并联反馈模拟电子线路(a)电压反馈；(b)电流反馈基本放大器＋－反馈网络RLUo(a)基本放大器反馈网络RL(b)Io模拟电子线路(a)串联求和；(b)并联求和+-基本放大器反馈网络Us(a)IiUd-+Rs-+Ui-+Uf基本放大器反馈网络(b)If1IiIsRs模拟电子线路判断反馈的方法电压/电流反馈判断短路负载电阻RL，即令vo=0。若此时反馈信号不复存在，说明反馈信号取自电压，是电压反馈；若反馈信号依然存在，则反馈信号取自电流，是电流反馈。串联/并联反馈判断将输入端短路，即令vi=0。若此时反馈信号仍能加到放大器的输入回路，则为串联反馈；若反馈信号加不到放大器的输入回路，则为并联反馈。模拟电子线路串联/并联反馈判断举例模拟电子线路模拟电子线路模拟电子线路模拟电子线路反馈放大电路的四种组态方框图模拟电子线路1、电压串联负反馈基本放大器用表示，反馈网络用表示，由RF和R1组成。RF和R1连接在输出回路和输入回路间，形成反馈通路。反馈网络和输出回路并联，为电压反馈；反馈网络和输入回路串联，为串联反馈。AF模拟电子线路电压串联反馈基本参量由于串联反馈，输出信号，输入信号，反馈信号输入信号和反馈信号叠加后的放大器输入端信号放大器在电压串联反馈情况下的闭环放大倍数反馈网络的反向传输系数，即反馈系数iVoVfVidV/VoidAVVofVVVF/模拟电子线路电压负反馈的重要特点电压负反馈有稳定输出电压的作用！RL↓→Vo↓→Vf↓→Vid↑→Vo↑电压负反馈稳定输出电压，使输出特性趋于恒压源，减小放大器的输出电阻。模拟电子线路2、电流串联负反馈基本放大器用表示，反馈网络用表示，由RF和R1组成。R连接在输出回路和输入回路间，形成反馈通路。反馈网络和输出回路串联，为电流反馈；反馈网络和输入回路串联，为串联反馈。AF模拟电子线路采用短接法分析将负载电阻RL短路，Io仍然存在，说明是电流反馈。将输入信号vi短路，反馈信号vf仍然能加到基本放大器的输入端，说明是串联反馈。模拟电子线路电流串联反馈基本参量由于电流反馈，输出信号，输入信号，反馈信号输入信号和反馈信号叠加后的放大器输入端信号放大器在电流串联反馈情况下的闭环转移电导反馈网络的反向传输系数，即反馈系数iVoIfVidV/GoidAIVofRIVF/模拟电子线路电流负反馈的重要特点电流负反馈有稳定输出电流的作用！RL↓→Io↑→Vf↑→Vid↓→Vo↓→Io↓电流负反馈稳定输出电流，使输出特性趋于恒流源，加大放大器的输出电阻。模拟电子线路3、电压并联负反馈基本放大器用表示，反馈网络用表示，由RF和R1组成。RF连接在输出回路和输入回路间，形成反馈通路。反馈网络和输出回路并联，为电压反馈；反馈网络和输入回路并联，为并联反馈。AF模拟电子线路采用短接法分析将负载电阻RL短路，反馈消失，说明是电压反馈。将输入信号vi短路，反馈信号if不能加到基本放大器的输入端，说明是并联反馈。模拟电子线路电压并联反馈基本参量由于电压反馈，输出信号，输入信号，反馈信号输入信号和反馈信号叠加后的放大器输入端信号放大器在电压并联反馈情况下的闭环转移电阻反馈网络的反向传输系数，即反馈系数iIoVfIidI/RoidAVIofGVIF/模拟电子线路4、电流并联负反馈基本放大器用表示，反馈网络用表示，由RF和R1组成。RF和R连接在输出回路和输入回路间，形成反馈通路。反馈网络和输出回路串联，为电流反馈；反馈网络和输入回路并联，为并联反馈。AF模拟电子线路采用短接法分析将负载电阻RL短路，反馈仍然存在，说明是电流反馈。将输入信号vi短路，反馈信号if不能加到基本放大器的输入端，说明是并联反馈。模拟电子线路电流并联反馈基本参量由于电流反馈，输出信号，输入信号，反馈信号输入信号和反馈信号叠加后的放大器输入端信号放大器在电流并联反馈情况下的闭环电流放大倍数反馈网络的反向传输系数，即反馈系数iIoIfIidI/IoidAIIofIIIF/模拟电子线路电压串联负反馈模拟电子线路电压并联负反馈模拟电子线路例判断下图中存在哪些交流反馈，并指出反馈类型和反馈极性。设电容的容抗可忽略。CCVT2T1R1R2R3R4C2R5C2C3C4R6C5ivov(a)电路一++--+模拟电子线路从交流回路来看，R5和C4跨接在输入端和输出端，输出信号反馈到T1的基极。电路存在交流反馈。若令Vo=0，则反馈信号消失，说明是电压反馈。若令Vi=0，则反馈信号不能加到输入端T1的基极，说明是并联反馈。所以，此反馈为电压并联反馈。判断反馈极性：对输入信号的正半周分析，T1的集电极输出电压为负，T2的集电极输出电压为正。由于是并联反馈，反馈信号和输入信号是以电流方式求和，于是流入T1基极的输入电流增大。反馈信号加强了输入信号的作用，是正反馈。模拟电子线路CCVT2T1R1C1C3ivov(b)电路二R3R4R5T3R2R7C2R8R6C4模拟电子线路从交流回路来看，R7和C2跨接在输入端和输出端，输出信号反馈到T1的基极。电路存在交流反馈。若令vo=0，则反馈信号消失，说明是电压反馈。若令vi=0，则反馈信号能加到输入端，说明是串联反馈。所以，此反馈为电压串联反馈。判断反馈极性：对输入信号的正半周分析，T1的集电极输出电压为负，T2的集电极输出电压为正，T3的射极输出电压为正。使R5对地的反馈电压随之升高，削弱了输入电压的作用，所以是负反馈。模拟电子线路R5连接在T1的输入回路和输出回路之间。T1的输出电路I01在R5产生压降Ie1R5（反馈电压Vf）。在T1的输出回路中，令VC1=0，反馈电压仍能存在，是电流反馈。令Vi=0，反馈信号仍能通过R5加到T1上，故是串联反馈。所以，此反馈为电流串联反馈。R8对T3构成什么样的反馈？模拟电子线路§6.3负反馈放大电路增益的一般表达式模拟电子线路设Xi为输入信号，Xid为差值信号（净输入信号），Xf为反馈信号，Xo为输出信号。无反馈时放大倍数为A，反馈系数为F。反馈放大器的闭环（反馈环路闭合）放大倍数为AF/A/F对应形式对电压串联反馈AVF/AV/FV，对电流串联反馈AGF/AG/FR对电压并联反馈ARF/AR/FG，对电流并联反馈AIF/AI/FIidifXXX/oidAXXofXXF/1oidFiidfXAXAAXXXAF模拟电子线路引入反馈后，|AF|是|A|的1/倍，称为反馈深度。若1，则|AF||A|，引入反馈后放大倍数减小了，反馈为负反馈。若1，则|AF||A|，引入反馈后放大倍数增大了，反馈为正反馈。若=0，则|AF|=∽，表明当没有输入信号时也会有输出信号，此时放大器变为自激振荡器。FA1FA1FA1FA1FA1模拟电子线路在深度负反馈的条件下，反馈深度1＋AF1，有表明，在深度负反馈时，闭环放大倍数只决定于反馈网络的反馈系数F，而与基本放大的放大倍数A几乎无关。FAF1模拟电子线路§6.4负反馈对放大器性能的影响一、提高放大倍数的稳定性放大器中引入负反馈后，在输入信号（Vi或Ii）为定值时，电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。引入负反馈后，放大倍数下降为开环时的1/(1+AF)倍，放大倍数的稳定性提高到开环的(1+AF)倍。AFAAF122)1(1)1(11AFAFAFAFdAdAF2)1(AFdAdAFAdAAFAdAFF11模拟电子线路二、减小非线性失真闭环时增益减小，线性度变好。只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。1——开环特性2——闭环特性模拟电子线路三、抑制反馈环内噪声nsVVNSVVVVVVVVFAAAVFAAAAVV211n2121so11V比原有的信噪比提高了倍2VA电压的信噪比2VA增加一前置级并认为该级为无噪声的2nsVAVVNS新的信噪比模拟电子线路四、负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的影响1、负反馈对输入电阻的影响负反馈对放大器输入电阻的影响取决于负反馈信号与输入信号在输入回路的连接关系，而与反馈信号在输出端的采样对象无直接关系。模拟电子线路串联负反馈使输入电阻增加没有反馈时，输入电阻引入串联负反馈后，输入电阻引入电压串联负反馈后，输入电阻增加到开环时的倍。VFRLiVoV＋＋－－计算电压串联负反馈输入电阻的等效电路VAdV＋－FV＋－iIifRiRoIidiIVR/)1(VViidVVdioVdifdiiifAFRIVAFVIVFVIVVIVRVVAF1模拟电子线路同理可求得，引入电流串联负反馈后，放大器的输入电阻增加到开环时的倍。只要采用串联反馈形式，输入电阻会增加，增加的倍数为开环时的倍。GRAF1AF1模拟电子线路并联负反馈使输入电阻减小没有反馈时，输入电阻引入并联负反馈后，输入电阻引入电流并联负反馈后，输入电阻减小到开环时的倍。idiIVR/IIidIIdioIdifdiiiifAFRIAFIVIFIVIIVIVR