第九章--负反馈放大电路

9.1反馈的基本概念与分类9.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式9.3负反馈对放大电路性能的改善9.4深度负反馈放大电路的分析计算12会判：判断电路中有无反馈及反馈的性质会算：估算深度负反馈条件下的放大倍数会引：根据需求引入合适的反馈31.什么是反馈将放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。要研究哪些问题？怎样引回是将输出电压还是输出电流引回多少怎样引出反馈放大电路可用方框图表示。影响放大电路的输入电压还是输入电流反馈通路——信号反向传输的渠道无反馈通路——开环有反馈通路——闭环9.1.1反馈的基本概念4uiuo8+-+AR2R153.有无反馈的判断uiuo∞+−+Auiuo∞+−+AR开环，无反馈有通路，但通路上含接地，故无反馈从概念出发：将放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。“找联系”：找输出回路与输入回路的联系，并且影响输入。若有则有反馈，否则无反馈。(反馈通路应不含直流电源和接地)69.1.2反馈的类型如果反馈量中只含有直流成分，则称为直流反馈；如果反馈量中只含有交流成分，则称为交流反馈。或者说，在直流通路中起反馈作用的称为直流反馈；在交流通路中起反馈作用的称为交流反馈。若无旁路电容，则也引入交流负反馈引入直流负反馈uiuo+-+AuiuoR2+-+AR1uiuoR2+-+AR17“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。仅有直流反馈仅有交流反馈交、直流反馈共存仅有直流反馈8将输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈。将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈是根据从输出端选取的反馈信号量来分。9针对具体反馈电路进行判断依据：描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。基本放大电路反馈网络+−UO+−UOXf(a)电压反馈框图基本放大电路反馈网络+−UOIOXfIO(b)电流反馈框图并联连接方式串联连接方式若输出短路，则反馈消失若输出开路，则反馈消失10Rc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2CfRb(a)电压反馈电路+−Ui+−Uo+−Uf+−UidRc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2(b)电流反馈电路IidIiIf+−Ui+−Uo短路输出端反馈消失——电压反馈开路输出回路反馈消失——电流反馈清华大学华成英[e-mail]在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压常指输入级晶体管的b-e（e-b），净输入电流常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）。在分立元件电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输出电流，反馈的结果将稳定该电流。电路引入了电压负反馈令输出电压为0，若反馈量随之为0，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。如果反馈量与输入量是以电压的方式相叠加，则称为串联负反馈。如果反馈量与输入量是以电流的方式相叠加，则称为并联负反馈。13根据反馈信号与输入信号在输入端的连接方式划分：串联反馈和并联反馈14基本放大电路反馈网络+−RSUS+−Ui+−+−UfUid(a)串联反馈框图基本放大电路反馈网络ISRSIidIiIf(b)并联反馈框图回路以电压形式出现——串联反馈节点以电流形式出现——并联反馈判断方法：①根据输入端叠加的信号；②若反馈网络与基本放大电路的输入信号端同点相连出现节点，则为并联反馈，否则为串联反馈15Rc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2CfRb(a)串联反馈电路+−Ui+−Uo+−Uf+−UidRc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2(b)并联反馈电路IidIiIf+−Ui+−Uo以电压形式出现，且有回路，串联反馈以电流形式出现，且有节点，并联反馈fi-iiiFIDuuu在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。引入了并联反馈引入了串联反馈Fu17从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？还是减小？或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。4.正反馈和负反馈18“看反馈的结果”，即净输入量是被增大还是被减小。瞬时极性法：给定的瞬时极性，并以此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而得到的极性；iXoX－－负反馈idifidifUUUIII或－－正反馈idifidifUUUIII或的极性→的极性→、、的叠加关系oXfXiXfXidX19Rc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2CfRbUiUoUfUid(a)负反馈电路瞬时极性法：假设输入(当前瞬时)为正uid=ui-uf反馈使输入减小，所以为负反馈20Rc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2CfRbUiUoUfUid(b)正反馈电路uid=ui+uf为正反馈21Rc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2IidIiIfUiUo(a)负反馈电路瞬时极性法：假设输入(当前瞬时)为正iid=ii-if反馈使输入减小，所以为负反馈Rc1Re1Rc2Re2Rf+VccVT1VT2IidIiIfUiUo(b)正反馈电路iid=ii+if为正反馈输入输出端归纳在一起，负反馈分为4种类型的反馈组态：1.电压串联负反馈2.电压并联负反馈3.电流串联负反馈4.电流并联负反馈2223•输入以电压形式求和（KVL）：uid=ui-uf--串联反馈--电压反馈•反馈量取自输出端的输出电压Uo24反馈极性的判断采用瞬时极性法（对地的瞬时极性）•反馈电压正比输出电压1of1fRUURR电压反馈输出端反馈网络与RL并联（电压）25•输入以电流形式求和（KCL）：Iid=Ii-If--并联反馈2.电压并联负反馈--电压反馈•反馈量取自输出端的输出电压Uo26输入端出现节点，以电流形式出现（并联）Iid=Ii-If电路案例输出端反馈网络与RL并联（电压）27输入以电压形式求和（KVL）：uid=ui-uf--串联反馈--电流反馈反馈量取自输出端的输出电流Io28输入端出现回路，以电压形式出现（串联）输出端反馈网络与RL串联（电流）29输入以电流形式求和（KCL）：Iid=Ii-If--并联负反馈--电流反馈反馈量取自输出端的输出电流Io（+）30输入端出现节点，以电流形式出现（并联）输出端反馈网络与RL串联（电流）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32∞−+++_iUSUoUfUidURSRfR1RLAAF(+)(+)(+)(+)反馈判别规则：首先在电路图上找出反馈通路来(从输出端指向输入端的路径，不含经过直流电源和接地的路径)。是么？反馈起点反馈终点在起始点可以看出反馈支路与输出支路呈并联（有公共点）关系33电流串联负反馈电压并联负反馈34＋电路引入了电流负反馈引入电压负反馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定输出电流！oidXAX35决定反馈量和输出量关系的所有元件所组成的网络负反馈放大电路的基本放大电路反馈网络分析时方框图中信号近似认为是单向流通的。反馈系数foXFX反馈放大电路的放大倍数ofiXAX基本放大电路的放大倍数1.方框图9.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式X即可以是电压，也可以是电流36foFXXfoiAXXf1AAAF1.一般表达式oidAXXoofiidfidididoididXXAXXXAXAXXFXXAFX称为反馈深度)1(FAAFfXOXiXidX++−37f1AAAF1.一般表达式fAA，一般负反馈时，11)2(FA深度负反馈时，11)3(FAfAA，正反馈时，01)4(FAfA，自激振荡时，11)1(FAAFfXOXiXidX++−称为反馈深度)1(FA𝐴𝑓≈1𝐹38反馈方式不同，Xi，Xf，Xo量纲也不同，Af的物理意义也不同oidAXXofXXFiofXXAFAAA1f39反馈组态电压串联电压并联电流串联电流并联AFfA注意量纲ofUUioUUoidUUofUIioIUoidUIofIUioUIoidIUofIIioIIoidII4041在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。稳定性通常用放大倍数的相对稳定量来衡量AFAA1fAAAFAAd11dff2f)1(1ddAFAA2f)1(ddAFAA说明放大倍数减小到基本放大电路的，AF＋11）＋（AF1放大倍数的稳定性是基本放大电路的倍。9.3负反馈对放大器性能的改善(a)正弦波iXoX上长下短（a）基本放大电路产生非线性失真A42可以证明，在引入负反馈前后输出量基波幅值相同的情况下，非线性失真减小到基本放大电路的1/(1＋AF)。9.3.2减小非线性失真+_接近正弦波正弦波FAfXidX上短下长上长下短（b）负反馈使失真减小iXoX43HmHLmLj1j1ffAAffAA引入负反馈后的幅频特性bwbwfLLfHHf)1(1)1(fAFfAFfffAFf可推导出引入负反馈后的截止频率、通频带9.3.3展宽通频带fBWfBWBW(1)1AAffAFAfAFOfAlg20fLfHFA1lg20fLffHfFAAA1fidiiURIidfididiifiiiUUUAFUURIII44iif)1(RAFR引入串联负反馈时对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响iiidiiiifiidfididURIUUURIIIIAFI45AFRR1iif串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。。引入并联负反馈，或引入串联负反馈时在0)(,)1(if'ififRRRAF9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响1.对输入电阻的影响46对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。AFRR1oof引入电压负反馈时引入电流负反馈时oof)1(RAFR电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而输出电阻减小。电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而输出电阻增大。9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响稳定Q点应引入直流负反馈，改善动态性能应引入交流负反馈；根据信号源特点，增大输入电阻应引入串联负反馈，减小输入电阻应引入并联负反馈；根据负载需要，需输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入电压负反馈，需输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈；从信号转换关系上看，将输入电压转换为输出电压应引入电压串联负反馈，将输入电流转换为输出电压引入电压并联负反馈，将输入电压转换为输出电流应引入电流串联负反馈，将输入电流转换为输出电流应引入电流并联负反馈；当(1＋AF)1时，它们的转换系数均约为1/F。4748。，即，则＋若111fifXXFAFAFAAA1f净输入量忽略不计fifi在并联负反馈电路中，馈电路中，上式说明：在串联负反IIUU符号相同。、、在中频段，通常，fAFA环路放大倍数9.4深度负反馈放大电路的分析计算id0Uid0I虚短虚断。电路引入的才为负反馈，只有0FAFuFIDuuu分析计算时注意：方框图中信号近似认为是单向流通的。反馈量是仅仅决定于输