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1、模拟电子技术基础,安徽理工大学电气工程系,主讲 ：黄友锐,第十一讲,09 放大电路中的反馈,9.1 反馈的概念 9.2 反馈的基本方程 9.3 四种负反馈类型的分析 9.4 负反馈对放大电路性能的影响,9.1.1 反馈的定义 9.1.2 负反馈和正反馈 9.1.3 电压反馈和电流反馈 9.1.4 串联反馈和并联反馈 9.1.5 交流反馈和直流反馈,9.1 反馈的概念,9.1.1反馈的定义,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，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大
2、电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图09.01。,图09.01 反馈概念方框图,图中： 是输入信号， 是反馈信号， 称为净输入信号。,所以有,9.1.2负反馈和正反馈,负反馈加入反馈后，净输入信号| Xi | | Xi | ， 输出幅度增加 ，等效增益提高。,正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法,在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地为某一极性，可用“+”、“-”或“”、“”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,将输出电压短路，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信
3、号仍然存在，则为电流反馈。,9.1.3电压反馈和电流反馈,电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比 例的反馈称为电压反馈；,电压反馈与电流反馈的判断：,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比 例的反馈称为电流反馈。,电压与电流反馈的简易判断方法,一般来说： 反馈元件直接接在输出端为电压反馈。 反馈元件只要没有直接接到输出端，均为电流反馈。 （特别注意：负载不属于放大器，因此不能算作反馈元件。）,9.1.4串联反馈和并联反馈,反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。,此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,此时反馈信
4、号与输入信号 是电压相加减的关系。,对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。,对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,9.1.5交流反馈和直流反馈,反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。,正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点（并联反馈）时，瞬时
5、极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；,反馈信号和输入信号加于输入回路两个不同点（串联反馈）时，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。,正反馈和负反馈的判断法之二：,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。,例题 09.1 :试判断图09.02所示电路的反馈组态。,解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又为电流反馈。结论：是直流电流并联负反馈。,图09.02 例题09.01图,经Rf
6、加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。,例题09.2:试判断图09.03所示电路的反馈组态,解: 根据瞬时极性法，见图中的红色+- 号，可知是负反馈。 因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。,图09.03 例题09.02图,因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。结论：交直流串联电压负反馈。,动画9-1,动画9-2,例1:判断图示电路中RE1、RE2 的负反馈作用。,RE2对交流不起作 用，RE1对交、直 流均起作用,电流串联反馈,另外再看几个例子：,思考,例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的类型。
7、,电压串联负反馈（交流反馈）,+,C1,RB1,RC1,RB21,RB22,RC2,RE2,RE1,C3,C2,+UCC,uo,ui,+,T2,若Rf与T发射极相接如图所示，引入的是何种类型的反馈？,T1,电流串联正反馈,例3：判断图示电路Rf的反馈类型。,电流并联负反馈（交、直流反馈）,+,9.2 反馈的基本方程,9.2.1 闭环放大倍数的一般表达式 9.2.2 反馈深度 9.2.3 环路增益,9.2.1闭环放大倍数的一般表达式,根据图09.01可以推导出反馈放大电路的基本 方程。放大电路的开环放大倍数,反馈网络的反馈系数,放大电路的闭环放大倍数,以上几个量都采用了复数表示，因为要考虑实际电
8、路的相移。由于,式中：,称为环路增益。,9.2.2反馈深度,称为反馈深度 它反映了反馈对放大电路影响的程度。 可分为下列三种情况 (1)当 1时， ，相当于负反馈 (2)当 1时， ，相当于正反馈 (3)当 =0 时， = ，相当于输入为 零时仍有输出，故称为“自激状态”。,9.2.3环路增益 ,环路增益 是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当 1时称为深度负反馈，与 1+ 1相当。于是闭环放大倍数:,也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。,由此可见：
9、对于复杂的负反馈电路，增益的计算可简化为反馈系数的计算。,在此还要注意的是 、 和 可以是 电压信号，也可以是电流信号。,1.当它们都是电压信号时， 、 、 无量纲， 和 是电压放大倍数。,2.当它们都是电流信号时， 、 、 无量纲， 和 是电流放大倍数。,3.当它们既有电压信号也有电流信号时， 、 、 有量纲， 和 也有专门的放大倍数的 称谓。,解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放大器，见图中棕色线框。因A1和A2 都是反相输入的，因此可确定输入信号和输出信号之间的极性关系。,该电路相当于同相比例运算电路，所以:,例09.03 ：求图09.04电路的电压放大倍数。,图
10、09.04 例题09.03电路图,9.3 四种负反馈类型的分析,9.3.1 电压串联负反馈 9.3.2 电压并联负反馈 9.3.3 电流串联负反馈 9.3.4 电流并联负反馈,负反馈的类型共有 四种组态: 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 在此要分析反馈组 态、求放大倍数等。,9.3.1 电压串联负反馈,对图09.05(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为+，与输入电压极性相同，,（1）判断方法：,且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的
11、负反馈，这将在下面分析。,对图 (b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。,反馈系数：,对于图09.02(a) ：,对于图09.02(b)：,（2）闭环放大倍数 对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以,9.3.2 电压并联负反馈,电压并联负反馈电路如图09.06所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈在输入端采用电流相加减。即:,图09.06 电压并联负反馈,具有电阻的量纲 具有电阻的量纲具有电导的量纲,而电压增益为
12、:,称为互阻增益， 称为互导反馈系数, 相乘无量纲。对于深度负反馈，互阻增益为,9.3.3电流串联负反馈,电流串联负反馈电路如图09.07所示。图(a)是基本放大电路将Ce去掉而构成，图(b)是由集成运放(见下页)构成。,对图(a)，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，故为串联电流负反馈。,图09.07(a) 电流串联负反馈,对图09.07(b)的电路求其互导增益,图09.07(b),于是 1/R ，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为:,9.3.4 电流并联负反馈,电流并联负反馈的电路如图09.08(a)(b)所示。对
13、于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。,电流放大倍数：,电流反馈系数是： ，以图09.08(b) 为例：,显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为：,动画9-1,动画9-2,例题09.4:回答下列问题。,图09.09 例题09.4电路图,求图 09.09 在静态时运放的共模输入电压; 若要实现串联电压反馈, Rf 应接向何处? 要实现串联电压负反馈,运放的输入端极性如何确定？ 求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。,解：静态时运放的共模输入电压，即静态时 T1和T2的集电极 电位。,图09.
14、09 例题09.4电路图,Ic1 = Ic2 = Ic3 /2,解 :可以把差动放大电路看成运放A的输入级。输入信号加在T1的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在B2。所以要实现串联电压反馈, Rf应接向B2。,解既然是串联反馈, 反馈和输入信号接到差放的两个输入端。要实现负反馈，必为同极性信号。差放输入端的瞬时极性，见图中红色标号。根据串联反馈的要求，可确定B2的极性，,见图中绿色标号，由此可确定运放的输入端极性。,图09.09 例题09.4电路图,解 :求引入电压串联负反馈后的闭环电压增 益，可把差放和运放合为一个整体看待。,图09.09 例题09.4电路图,为了保证获得运放绿色标号的极性，B1相当同相输入端，B2相当反向输入端。为此该电路相当同相输入比例运算电路。所以电压增益为,
