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1、第五章 放大器中的负反馈,第五章 放大器中的负反馈,目前，电子设备对所应用的放大器的质量要求很高，要求放大器的非线性失真小，频率特性好，增益稳定度高，并且具有所需要的输入、输出电阻。 为了提高放大器的质量，常常在基本放大器上加一负反馈网络，引入负反馈可以改善放大器的性能，如可提高放大器的增益稳定度，可展宽频带，减小非线性失真等。因负反馈是实现高质量放大器的一种重要措施，因而负反馈在电子电路中应用非常广泛，可以这么说几乎所有的实用放大电路都是带负反馈的电路。,这一章牵涉到许多以前没接触的名词，概念，因而我们先从负反馈放大器的基本概念入手，然后介绍反馈放大器的类型及性质的判别方法以及各种类型负反馈
2、放大器性能改善情况、引入负反馈的一般原则。最后讲它的分析方法，并估算深度负反馈条件下的放大器的性能指标。,第五章 放大器中的负反馈,主要内容,5.2 负反馈对放大器性能的影响,5.4 深度负反馈,5.3 负反馈放大器的性能分析,5.1 反馈放大器的基本概念,5.5 负反馈放大器的稳定性,5.1 负反馈放大器的基本概念,一、反馈的概念,（一）日常生活中的反馈,在前一章放大器基础中讨论静态工作点稳定问题时已接触过反馈现象。,第五章 放大器中的负反馈,（二）电路中的反馈,直流通路,T ICQ, VEQ(ICQRE), VBEQ(=VEQ-VEQ),IBQ,ICQ,ICQ的变化通过RE改变VEQ,从而
3、改变输入回路偏置电压VBEQ的这个过程称为反馈。,1、交、直流反馈,直流通路中存在的反馈称直流反馈；,第五章 放大器中的负反馈,用来稳定直流电量的直流反馈，称直流负反馈。,交流通路,ic, e( ic re), be(= i- e),ib,ic,ic的变化通过RE改变e,从而改变净输入电压be 。,交流通路中存在的反馈称交流反馈；,用来稳定交流电量的交流反馈，称交流负反馈。,2、反馈的概念,二、反馈放大器的基本组成框图,第五章 放大器中的负反馈,将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络（比如Re)送到电路输入端，并对输入信号进行调整的过程就称为反馈。对应的放大器称为反馈放大器。,xi 、x
4、i、xf、 xo 为反馈放大器的四个标准物理量。,三、反馈放大器的主要参数,第五章 放大器中的负反馈,开环增益,反馈系数,闭环增益,反馈深度,环路增益,反馈深度F（或环路增益T）是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。,5.1.2 四种类型负反馈放大器,第五章 放大器中的负反馈,一、负反馈放大器的类型,从输出端看,1、若反馈网络与基本放大器并接，反馈信号取自负载上 输出电压的反馈称为电压反馈。输出量 xo = vo,2、若反馈网络与基本放大器串接，反馈信号取自负载中 输出电流的反馈称为电流反馈。输出量 xo = io,即从输出端看反馈方式有两种：电压反馈和电流反馈。,负反馈放大器的
5、类型,第五章 放大器中的负反馈,从输入端看,1、若反馈网络与基本放大器串接，反馈信号以电压vf 的形 式出现，并在输入端进行电压比较，即vi= vi- vf 。,2、若反馈网络与基本放大器并接，反馈信号以电流if 的形 式出现，并在输入端进行电流比较，即ii = ii- if 。,即从输入端看反馈方式有两种：串联反馈和并联反馈。,由此可知反馈放大器有四种反馈类型：电压串联反馈、电压并联反馈、电流串联反馈、电流并联反馈。,第五章 放大器中的负反馈,电压串联负反馈的标准物理量为:i 、i、f、o,电压并联负反馈的标准物理量为： ii 、 ii、 if、 o,四种类型负反馈放大器增益表达式,四种类型
6、负反馈放大器增益表达式,第五章 放大器中的负反馈,电流并联负反馈的标准物理量为： ii 、 ii、 if、 io,电流串联负反馈的标准物理量为： vi 、 vi、 vf、 io,二、反馈类型的判别,第五章 放大器中的负反馈,判断是否为反馈电路,看电路输出与输入之间是否接有元件，若有则为反馈电路，该元件即为反馈元件。,例1,Rf为反馈元件。,例2,RE为反馈元件。,类型判别方法：,第五章 放大器中的负反馈,方法一：短路法：(结合前面框图讲）,将输出端交流短路，若反馈信号消失，则为电压反馈；反之为电流反馈。,将输入端交流短路，若反馈作用消失，则为并联反馈；反之为串联反馈。,方法二：经验法：（在一定
7、前提条件下用）,若反馈支路与输出端直接相连为电压反馈，反之为电流反馈。,若反馈支路与输入端直接相连为并联反馈，反之为串联反馈。,（例子）,电压 反馈,并联,例子,第五章 放大器中的负反馈,将输出端交流短路，,RE上的反馈依然存在,电流反馈,将输入端交流短路，,RE上的反馈没有消失,串联反馈,分析：,结论： RE引入电流串联 反馈,例1判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,第五章 放大器中的负反馈,电流并联 反馈,电流串联 反馈,电压并联 反馈,电压串联 反馈,负,正,负,负,例2判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,第五章 放大器中的负反馈,电流串联 反馈,负,电流并联 反馈,负,反馈支路Rf与输
8、入、输出端都间接相连，所以为：,反馈支路Rf与输入端直接相连；与输出端间接相连。所以为：,例3判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,第五章 放大器中的负反馈,电压并联 反馈,正,电压串联 反馈,负,思考： 什么是全局反馈？ 什么是局部反馈？,第五章 放大器中的负反馈,三、反馈极性(即反馈性质）,由于净输入信号,若 xf 削弱了xi，使 xi xi,负反馈,若 xf 增强了xi，使 xi xi,正反馈,负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。,例：某原因,正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。,负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。,第五章 放大器中的负反馈,反馈极性（即正负反馈）判别方
9、法,瞬时极性法,用正负号表示电路中各点对地的瞬时电位，并利用它们的相互制约关系来判别的方法。,比较xf 与xi 的极性 若xf与xi在放大器的输入回路中是：,同端同号,异端异号,正反馈,同端异号,异端同号,负反馈,第五章 放大器中的负反馈,5.2 负反馈对放大器性能的影响,5.2.1 降低增益,反馈越深，电路增益越小。,注：当取源增益时，上式依然成立，即,5.2.2 减小增益灵敏度（或提高增益稳定性）,定义,由,得,(2)(1)得,-(1),-(2),反馈越深，增益灵敏度越小。,第五章 放大器中的负反馈,5.2.3 改变输入、输出电阻（也可从物理意义上讲）,输入电阻（主要与输入端的反馈方式有关
10、）,串联负反馈,基放输入电阻,环路增益,反馈电路输入电阻：,第五章 放大器中的负反馈,并联负反馈,反馈电路输入电阻：,基放输入电阻,环路增益,输入电阻（主要与输入端的反馈方式有关）,第五章 放大器中的负反馈,输出电阻（主要与输出端的反馈方式有关）,电压负反馈,Ro ：考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻。,Ast ：负载开路时，基本放大器源增益。,由定义得Rof电路模型：,得,第五章 放大器中的负反馈,输出电阻（主要与输出端的反馈方式有关）,电流负反馈,Ro ：考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻。,Asn ：负载短路时，基本放大器源增益。,由定义得Rof电路模型：,得,5.2.4 减小频率失
11、真（或扩展通频带）,第五章 放大器中的负反馈,由于负反馈降低了电路增益灵敏度，因此放大器可在更宽的通频带范围内维持增益不变。,单极点系统引入负反馈后，反馈越深，上限角频率越大、增益越小，但其增益带宽积维持不变。,设基放为单极点系统：,则,若反馈网络反馈系数为：,则闭环系统：,其中：,注意：通频带的扩展是以降低增益为代价的。,第五章 放大器中的负反馈,5.2.5 减小非线性失真,vi,例如：一基本放大器，,引入负反馈,注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入 信号本身产生失真，反馈电路无能为力。,输入正弦信号时，输出产生失真。,vo失真减小。,第五章 放大器中的负反馈,5.2.6 噪声性能不变
12、,同减小非线性失真一样，引入负反馈可减小噪声。,注意：负反馈在减小噪声的同时，有用信号以同样的倍数在减小，其信噪比不变。,因此，引入负反馈放大器噪声性能不变。,综上所述，负反馈对放大器性能影响主要表现为：,降低增益,减小增益灵敏度（或提高增益稳定性）,改变电路输入、输出电阻,减小频率失真（或扩展通频带）,减小非线性失真,减小噪声，但噪声性能不变,第五章 放大器中的负反馈,基本放大器引入负反馈的原则,在电路输出端,在电路输入端,反馈效果与信号源内阻RS的关系,第五章 放大器中的负反馈,基本放大器引入负反馈的原则,反馈效果与增益的关系,第五章 放大器中的负反馈,5.3 负反馈放大器的性能分析,负反
13、馈放大器的分析步骤：,一、判断反馈类型 二、画考虑反馈网络负载效应后的基本放大器 三、在基本放大器中求出Ri、Ro、A、kf等 四、根据Rif、Rof、Af与Ri、Ro、A、kf 的关系 求出Rif、Rof、Af 五、求出源电压增益AVfS,画基本放大器的方法：（例子用传统方法在黑板上画）,画输入回路 (令xo=0),若为电压反馈就将输出端短路(令vo=0）,若为电流反馈就将输出开路（令io=0),画输出回路,若为并联反馈就将输入端短路,若为串联反馈就将输入开路,第五章 放大器中的负反馈,5.4 深度负反馈,深度负反馈条件,当电路满足深度负反馈条件时：,串联反馈电路输入电阻：,并联反馈电路输入
14、电阻：,第五章 放大器中的负反馈,深度负反馈条件下Avfs的估算,根据反馈类型确定kf含义，并计算kf,分析步骤:,若并联反馈Rif0 ：将输入端交流短路,若串联反馈Rif ：将输入端交流开路,则反馈系数,确定Afs(= xo / xs)含义，并计算Afs 1 / kf,将Afs转换成 Avfs= vo / vs,kf = xf / xo,计算此时xo产生的xf,第五章 放大器中的负反馈,例1 图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs,该电路为电压串联负反馈放大器。,解：,将输入端交流开路，即将T1管射极断开：,则,因此,第五章 放大器中的负反馈,例2 图示电路，试在深度负反馈条件下估算Av
15、fs,该电路为电流并联负反馈放大器。,解：,将输入端交流短路，即将T1管基极交流接地：,则,因此,例3 图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs,该电路为电压并联负反馈。,(1)解：,将反相输入端交流接地：,则,因此,该电路为电压串联负反馈。,(2)解：,将反相输入端交流开路：,则,因此,第五章 放大器中的负反馈,第五章 放大器中的负反馈,5.5 负反馈放大器的稳定性,实际上，放大器在中频区施加负反馈时，有可能因Akf 在高频区的附加相移使负反馈变为正反馈，引起电路自激。,5.5.1 判别稳定性的准则,反馈放大器频率特性：,若在某一频率上,放大器自激,自激时，即使xi=0，但由于xi= xf
16、 ，因此反馈电路在无输入时，仍有信号输出。,第五章 放大器中的负反馈,不自激条件,注意：只要设法破坏自激的振幅条件或相位条件之一， 放大器就不会产生自激。,稳定裕量,要保证负反馈放大器稳定工作，还需使它远离自激状态，远离程度可用稳定裕量表示。,g增益交界角频率； 相位交界角频率。,第五章 放大器中的负反馈,相位裕量图解分析法,假设放大器施加的是电阻性反馈，kf 为实数：,由,在A()或T()波特图上找g,在A()波特图上，作1/kf (dB)的水平线，交点即g,在T()波特图上，与水平轴T()=0dB的交点，即g,根据g在相频曲线上找T(g),判断相位裕量,注：1/kf (dB)的水平线称增益线。,第五章 放大器中的负反馈,例1 已知A(j)波特图，判断电路是否自激。,g,（1）在A()波特图上作1/kf (dB)的水平线。,分
