第6章反馈及反馈放大电路

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1、6.2 反馈的分类及判断,6.7 负反馈放大电路的自激振荡,6.3 负反馈放大电路的基本关系式,6.1 反馈的基本概念,6.4 负反馈对放大电路性能的影响,6.5 负反馈的正确引入,6.6 负反馈放大电路的分析计算,第 6章 反馈及负反馈放大电路,1. 反馈类型的判断,本章重点：,2. 负反馈对放大电路性能的影响,3. 深度负反馈放大电路的分析计算,6.1 反馈的基本概念,反馈 将电路的输出量(电压或电流)的部分或全 部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回 路并影响输入量(电压或电流)和输出量的过程。,2. 信号的两种流向,正向传输：输入 输出,反向传输：输出 输入, 开环, 闭环,3、

2、反馈的组成和基本关系式,基本放大电路,反馈网络,xi 输入信号(ii 或 ui ),xid 净输入信号(iid 或 uid),xo 输出信号(io 或 uo ),xf 反馈信号(if 或 uf ),4、反馈举例,6.2 反馈的分类及判断,6.2.3 负反馈的四种类型,6.2.1 反馈的分类,6.2.2 反馈的判断,如果反馈量只含有交流量，则为交流反馈。 如果反馈量只含有直流量，则为直流反馈。,6.2.1 反馈的分类,1. 直流反馈与交流反馈,基本放大电路,反馈网络,6.2.1 反馈的分类,2. 正反馈和负反馈,根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。,在输入量不变时，引入反馈后，使净输入量

3、增加，输出量增加，此种反馈称为正反馈。,在输入量不变时，引入反馈后，使净输入量减小，输出量减小，称为负反馈。,3. 电压反馈和电流反馈 如果引入的反馈信号与输出电压有直接关系或成正比，则是电压反馈(也称电压采样)。 如果引入的反馈信号与输出电流有直接关系或成正比，则是电流反馈(也称电流采样)。,基本放大电路,反馈网络,4. 串联反馈和并联反馈 在输入回路中，反馈量和输入量都以电压的形式出现，并以串联方式在输入回路相加减。此种反馈方式称为串联反馈。 在输入回路中，反馈量和输入量都以电流形式出现，并以并联方式在输入回路相加减，此种反馈方式称为并联反馈。,6.2.2 反馈的判断,1.判断有无反馈,找

4、出反馈网络，如果在电路中存在信号反向流通的渠道，也就是反馈通路，则一定有反馈。,例6.2.1 试判断下列各电路是否存在反馈？,(a) 无 (b) 有 (c)无,2. 正反馈和负反馈,判断法：瞬时极性法,正反馈 ,反馈使净输入电量增加， 从而使输出量增大。,负反馈 ,反馈使净输入电量减小， 从而使输出量减小。,瞬时极性法:,判断反馈极性的基本方法是瞬时变化极性 法，简称瞬时极性法。“瞬时极性法”指同一瞬间各 交流量的相对极性，在电路图上用 、表示。用 瞬时极性法判断反馈极性的步骤是： (1) 先假定输入量的瞬时极性。 (2) 根据放大电路输出量与输入量的相位关系，决定输出量和反馈量的瞬时极性。

5、(3) 将反馈量与输入量比较，即可推断反馈的正、负极性。,2. 正反馈和负反馈,判断法：瞬时极性法,从输入端到输出端用瞬时极性法标， 若反馈端和输入端在同一端异极性，或不在同一端同极性为负反馈； 若反馈端和输入端在同一端同极性，或不在同一端异极性为正反馈。,常见放大器件的瞬时极性关系： BJT由基极输入信号，则各极相位关系(a)图， BJT由发射极输入信号，则各极相位关系(b)图，运放各极相位关系（c）图。,例 6.2.2 试判断下图所示各电路中交流反馈的极性 。,如图(a),由RE1引入的交流反馈是负反馈。,(a),(b),如图(b),由RF引入的交流反馈是负反馈。,直流反馈：为了稳定静态工

6、作点,3.直流反馈与交流反馈,交流反馈：影响电路的动态工作性能。,判断方法：电容观察法,例 6.2.3,判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直流反馈还是交流反馈？,RE 介于输入输出回路，有反馈。,反馈使 uid 减小，为负反馈。,既有直流反馈，又有交流反馈。,4、串联反馈和并联反馈(输入端),串联反馈：反馈信号与输入信号以 电压相加减的形式在输入端出现。,uid = ui uf,并联反馈：反馈信号与输入信号以 电流相加减的形式在输入端出现。,iid = ii if,判断方法：瞬时极性法，如反馈端和输入端 不在同一端为串联反馈，在同一端为并联反馈。,本级反馈反馈只存在于某一级放大器中,级

7、间反馈反馈存在于两级以上的放大器中,例,5.本级反馈与级间反馈,级间反馈,本级反馈,本级反馈,5、电压反馈和电流反馈,电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。,电流反馈 反馈信号取自输出电流。,判断方法：输出电压短路法。将输出电压短路后，如反馈消失为电压反馈，如反馈没有消失为电流反馈。,使 uo = 0(RL 短路),若反馈没有消失则为电流反馈。,使 uo = 0 (RL 短路)，若反馈消失则为电压反馈。,(a),(b),5、电压反馈和电流反馈,判断方法：输出电压短路法,方法二：取样点跟输出电压在一个点上则为电压反馈,不在一个点上则为电流反馈.,试判断下图所示各电路中的交流反馈是电压反馈还

8、是电流反馈。,例6.2.4,图(a)为电压反馈,图(b)为电流反馈,6.2.3 负反馈的四种类型,电压串联负反馈,uo 经 Rf 与 R1 分压反馈 到输入回路，故有反馈。,反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。,RL = 0，无反馈， 故为电压反馈。,uf = uoR1/(R1 + Rf)也说明是 电压反馈。,uid = ui uf 故为串联反馈。,例 6.2.5,例 6.2.6,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。,RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。,uf = ioRf ，也说明是电流反馈。,uid = ui uf 故为串联反

9、馈。,A,F,电流串联负反馈,例 6.2.7,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。,RL = 0，无反馈，故为电压反馈。,iid = ii if ，故为并联反馈。,A,F,电压并联负反馈,例 6.2.8,Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。,反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。,RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。,iid = ii if ，故为并联反馈。,A,F,电流并联负反馈,RE 引入本级电流串联负反馈；,Rf 引入级间电流并联负反馈。,例 6.2.10,反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈。,

10、反馈取自输出端或输出分压端为电压反 馈，反馈取自非输出端为电流反馈。,规 律：,例试判断下列电路中的反馈组态。,电压串联负反馈,解:电压并联负反馈,例 试判断下列电路中的反馈组态。,表6-1放大电路中反馈类型的定义、判别方法,A,+,比较 环节,基本放大电路,F,反馈网络,-,6.3 负反馈放大电路的基本关系 6.3.1 方框图表示法,通过基本放大电路的只有信号的正向传输， 而通过反馈网络的只有信号的反向传输。,放大：,迭加：,方框图：,A称为开环放大倍数,Af称为闭环放大倍数,输出信号,F称为反馈系数,负反馈放大电路的方框图,F是反馈量 与输出量 之比，叫“反馈系数”， 即 因此 表示从输入

11、端的净输入量 经正向通道A 和反向通道F，沿反馈形成的闭合环路绕行一周 后，作为反馈量出现在输入端的信号传输系数， 通常叫做“环路增益”。,6.3.2 基本关系式 输出量与输入量之比叫做反馈放大电路的“闭环增益”，即它和开环增益A有着本质的区别。 这就是反馈放大电路中闭环增益与开环增益的一般表达式。,反馈深度： 由式 可得： 是开环增益与闭环增益幅值之比，它自然反映了反馈对放大电路的影响程度。我们把 叫做“反馈深度”。,负反馈放大电路各种信号量的含义,1）如果 ，则 。这是正反馈的情况，表明反馈的引入加强了输入量的作用，使闭环增益加大。 2）当 时，闭环增益 。这意味着即使没有输入量也仍然有输

12、出量。这种工作状态叫做放大电路的“自激”。在自激时，放大电路已失去正常的放大功能，因而一般是必须加以消除的。但是，有时又要对自激状态加以利用。,2关于基本关系式的讨论,3）如果 ，则 。这就是负反馈的情况，因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用，使闭环增益下降。 因为 可见负反馈的作用是使真正加到放大电路输入端的净输入量减小到无反馈时的 从而使闭环增益下降。,，,4）当 时，就变为 ， 说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数F。因为反馈网络通常由无源元件组成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不受除输入量以外的干扰因素的影响。因为 ， ， 所以叫做

13、“深度负反馈”。,关于反馈深度的总结,一般负反馈,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,例6-8 某电压串联负反馈放大电路，在中频区,求:,解:,6.4 负反馈对放大电路 性能的影响,6.4.1 提高放大倍数的稳定性,6.4.2 扩展通频带,6.4.5 对输入电阻和输出电阻的影响,6.4.3 减小非线性失真,6.4.4 抑制内部噪声和干扰,1定性分析 负反馈放大器的基本特点是它的自动调整作用。例如当环境温度、电源、电路参数发生变化从而引起输出电压(或电流)增大时，负反馈则按比例地将增大量返送到输入回路，抵消一部分输入信号，减小净输入信号，达到降低输出信号的目的。相反，当输出信号减小时，则

14、反馈的信号也减小，在输入回路进行比较时，就少抵消一些输入信号使净输入信号增大，从而导致输出信号的回升。这样，在输入信号一定的条件下，负反馈就能缩小输出信号的波动范围，保证了放大倍数的稳定性。,6.4.1 提高放大倍数的稳定性,6.4.1 提高放大倍数的稳定性,2定量计算,当电路工作在中频区时，对整个电路而言，由于电容的附加 相移为零，,所谓稳定度，是指开环的相对稳定程度与闭环时相对稳定程度 的比较。对A求导,Af 的相对变化量,A 的相对变化量,放大倍数稳定性提高,用开环相对变化量,与闭环相对变化量,来描述电路的稳定度,例6-9 某放大电路A=10000，由于某种原因下降为8000,当引入负反

15、馈后F=0.2,求其闭环增益的相对变化量 。,解:,1定性分析 由于放大电路中电容的存在，在低高频段其放大倍数都要下降。当引入负反馈后，在一定的输入信号条件下，因为中频段的输出信号较大，其反馈信号也强，输入信号被抵消的也较多，导致输出信号降低的也多；在高频段或低频段，因输出信号减小，按比例反馈也小，输入信号被反馈信号抵消也少，使输出信号降低较少。这样放大倍数，中频段降低的多，高频段和低频段降低的少，相当于提高了高、低频段的放大倍数，使高中低频段的放大倍数趋向平坦，加宽了通频带,6.4.2 扩展通频带（fBW）,无反馈时： fBW = fH fL fH,引入反馈后，,2定量计算,可证明：,fHf = (1 + AMF) fH,fLf = fL / (1 + AMF),= (1 + AMF) fH, fHf,= (1 + AMF) fBW, fBWf = fHf fLf,可以证明：fbwf = (1+AF) fbw 放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。即： Amf fbwf= Am fbw,6.4.3 减小非线性失真,加入 负反馈,无负反馈,F,uf,uo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,改善