第6章 负反馈放大器

第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/161第6章负反馈放大器第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/162基本要求掌握负反馈放大电路的组态判断及其分析方法、参数计算以及深度负反馈的计算；熟悉负反馈的基本概念；负反馈对放大器性能的影响，负反馈放大器的自激、自激条件和消除自激的原理等；了解负反馈放大器的框图分析法，供读者选学。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1636.1反馈的基本概念及分类6.1.1反馈的基本概念1.什么是反馈将系统(如放大器)输出量(电压或电流)的一部分或全部，通过某种形式的反馈网络送回到系统（如放大器）的输入回路，与原输入量混合(相加或相减)得到一个净输入量加到某一放大器件的真正的输入端，共同参与系统输入的控制的过程，称为反馈。带有反馈电路的放大器称为反馈放大器。在放大电路中引入合适的反馈，可以使放大器的某些性能得到改善，这种手段在工程上称为“反馈法”。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/164基本放大电路反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf...反馈信号输入信号输出信号净输入信号比较环节2.反馈电路方框图闭合环路开环放大电路反馈网络图6-1负反馈放大器框图第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/165第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1663.直流电流负反馈电路TUCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输出回路反馈网络CIEIEUBEUBICI或温度T第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1674.反馈过程输出电流ICQ发生变化在RE上产生压降UEQICQRE的变化使放大元件的输入UBE产生变化抑制输出电流ICQ的变化直流电流负反馈可以稳定输出电流ICQ第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1686.1.2负反馈放大器增益的基本表达式由图6-1所示反馈放大器的方框图，可以得到idoXAXofXFXfiidXXX(6-1)ididfidiXAFXXXXFAAXXA1iof(6-2)ofXXF(6-3)第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/169式中，A为基本放大器的增益，F为反馈系数，FA1称为环路增益。上述各式中的电量X，可以是电流，也可以是电压，应根据具体电路而定。应该注意到这里的fA是广义的闭环增益。根据研究对象不同，fA包括电压增益ufA、电流增益ifA、互阻增益rfA和互导增益gfA；反馈系数F也包括uF、iF、rF和gF。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16106.1.3反馈基本类型及判断6.1.3.1反馈的基本类型1.正反馈和负反馈在放大电路中，如果引入反馈信号后，使放大器的净输入信号加强，从而增加了放大器增益，这种反馈称为正反馈；反之，如果引入反馈信号后，使放大器的净输入信号减弱，从而降低了放大器增益，这种反馈称为负反馈。2.交流反馈和直流反馈在放大电路中各电压和电流都是交流分量和直流分量叠加而成，如果反馈信号中只存在直流分量，则称为直流反馈；如果反馈信号中只存在交流分量，则称为交流反馈。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16113.电压反馈和电流反馈在反馈电路中，如果反馈信号取样于输出电压，则称为电压反馈；如果反馈信号取样于输出电流，则称为电流反馈。4.串联反馈和并联反馈在反馈电路中，如果输入回路中的三种信号符合KVL的约束关系，则称为串联反馈；如果fXidXiX和三种信号符合KCL的约束关系，则称为并联反馈。fXidXiX和5.局部反馈和级间反馈多级放大电路中，通常将每级放大电路自身引入的反馈称为局部反馈(或本级反馈)，而将两级(或两级以上)引入的反馈称为级间反馈，将从多级放大器的末级放大电路引到输入级的反馈称为主反馈(级间反馈)。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16121).正反馈与负反馈(1)正反馈——反馈信号加强输入信号的作用，使净输入信号大于原输入信号。正反馈通常用于振荡器电路基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf...反馈网络++正反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1613(2)负反馈——反馈信号削弱输入信号的作用，使净输入信号小于原输入信号。基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf...反馈网络+－负反馈改善放大电路的性能，广泛应用于电子技术、自控等领域之中。负反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16142)．直流反馈与交流反馈(1)直流反馈——反馈作用仅在直流通路中存在。直流通路反馈网络T+UCCRb1I+_UBQ_Rb2RcReICQIEQIBQ+UEQ+Ucc++++--+-LReRsR+eCb1Rb2RcRb1Cb2CiUsUoU第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1615(2)交流反馈—在交流通路中存在的反馈++++--+-LReRsRb1Rb2RcRb1Cb2CiUsUoUcIeIbeUfUCCUTb2b1//RReRfUbeULRiUsUsRcRcIoIoU交流通路输入回路输出回路反馈网络第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16166.1.3.2四种反馈组态的判断1.电流串联负反馈判断反馈极性时，通常用瞬时极性法进行判断。首先判断电路中是否存在反馈支路(或反馈网络)，如果存在反馈，则继续判断它是直流还是交流反馈，是局部还是级间反馈，是电压还是电流反馈，是串联还是并联反馈，是正反馈还是负反馈。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1617第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1618b1Rc1RT1C2Cb2Re1RCCUoUe2ReCfUocIIbeULRiUsUsR图6-3(a)由BJT组成的电流串联负反馈电路输入回路反馈网络F输出回路oI假定eIeUbIbeU/LRoIa.判断反馈网络第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1619TbRe1RoUfUoIbeULRiUsUsRcRcI图6-3(c)图6-3(a)的交流通路⊕⊕b.利用瞬时极性法判断极性反馈过程如下：beUiUbeUbIeIfeUU因此判断为负反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1620TbRe1RfUbeULRiUsUsRcRcIb2b1//RRoIoU交流通路输入回路反馈网络由输入回路：fbeiUUUe1oe1ce1efRIRIRIU由反馈网络：0oI0fU令，由此判断为串联反馈因此判断为电流反馈该电路为：电流串联负反馈c.负反馈的组态判断且反馈系数为eofofrRIUXXF第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1621负反馈的组态判断小结(a)令uo=0，uf0，ebbeUUUeoeefRIRIU0oI属电流反馈。而令0fU则(b)uf与ui串联于运放的输入回路，属串联反馈。fbeiUUU电流串联负反馈电流串联负反馈稳定输出电流第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1622AsRdiUfRLRoUoIIidIsUiUfUAsRdiUfRLRoUoIIidIsUiUfU⊕⊕⊕⊕⊕使净输入信号减小，电流采样，负反馈使净输入信号？？，电流采样，？反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1623c.增益和反馈系数的表示方法开环增益idogUIA互导增益(6-4)闭环增益rggiogf1FAAUIA(6-5)反馈系数eofofrRIUXXF(6-6)fU而输入回路又是以反馈电压的形式调节输入电压。oI电流串联负反馈是利用输出电流起反馈作用，第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16242.电压串联负反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16251）反馈组态判断b1Rc1R1T1CiUb2Re1Rc2R2T2Ce2RCCUoUfRLRsRsUfUbe1U3C图6-4(a)由BJT组成的电压串联负反馈放大器级间反馈过程如下：be1UiUbe1Ub1Ic1Ub2Uc2Ufe1UU因此判断为负反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1626c1R1TiUbRe1Rc2R2Te2RoUfRLRsRsUfUbe1U图6-4(c)图6-4(a)的交流通路AsRdiUe1RfRfU/LRoUiUsUdiI使净输入信号减小，电流采样，负反馈使净输入信号减小，电流采样，负反馈第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1627c1R1TiUbRe1Rc2R2Te2RoUfRLRsRsUfUbe1U输入回路输出回路在输入回路中fbeiUUU判断为：串联反馈2I1I其中e121f)(RIIUe1fe1oe1e1foe1i)(RRRURRRURU0oU0fU若令则有判断为：电压反馈因此判断为：电压串联负反馈直通信号且反馈系数为：e1fe1ofofuRRRUUXXF第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1628根据对图6-4(a)的分析可知，图6-4(a)中电阻e1R和e2R分别对1T、2T引入直流电流串联负反馈，稳定其静态工作点，同时也引入相应的交流反馈。此外，图6-4(a)中由e1R、fR和3C构成级间交流反馈网络，引入级间交流反馈。从图6-4(c)所示交流通路中可以看到，若令输出电压0oU(如负载短路)，则反馈信号消失，可见反馈电压取样于输出电压。其实，如果利用“虚断”的概念忽略e1i的作用，可认为fe1e1ofRRRUU，令0oU，则0fU。结合瞬时极性法可以判断为电压负反馈。在输入回路中，输入回路中fbeiUUU三个电量满足KVL约束关系，所以判断为电压串联负反馈。第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16292）增益和反馈系数的表示方法开环电压增益idouUUA(6-7)闭环电压增益uuuiouf1FAAUUA(6-8)反馈系数fe1e1ofofuRRRUUXXF(6-9)第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16303.电流并联负反馈1）反馈组态判断iUc1R1T1CiUc2R2T2Ce2RCCUoUfRLRsRfIb1Ie2Ie2UiIsIbe1U图6-5(a)由BJT组成的电流并联负反馈放大电路反馈过程如下b1Ic1Ub2Uc2Ue2UfIb1Ic1U第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1631c1R1T1CiUc2R2T2Ce2RCCUoUfRLRsRfIb1Ie2Ie2UiIsIbe1UoI由输入回路：fbiIII判断为并联反馈fe2fife2ifRURURUUI2efe2o2efe2e2RRRIRRRI且反馈系数为：e2fe2ofofiRRRIIXXF0oI0fI若令，则该电路为：电流并联负反馈因此判断为电流反馈直通信号第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/16322）增益和反馈系数的表示方法开环电流增益idoiIIA(6-10)闭环电流增益iiiioif1FAAIIA(6-11)反馈系数2f2ofofieeRRRIIXXF(6-12)第6章负反馈放大器模拟电子技术2020/2/1633AoIoULRsIsRfR2RidIfI对图6-5(b)所示放大电路，利用“虚断”的概念，有0idI2f2ofRRR