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1、*1 第六章 放大电路中的 负反馈 6.1 概述 6.2 负反馈电路中的四种组态 6.3 负反馈的表示方法 6.4 负反馈对放大电路的影响 6.5 负反馈放大电路的计算 6.6 负反馈放大电路的稳定性 6.7 其它反馈形式 *2 6.1 概 述 一. 反馈的基本概念 从一个例子说起稳定工作点电路 Rb1 +VCC RC C1 C2 Rb2 Ce Re RL uiuo I1 I2 IB IC IE T UBEIC IC IE UE IB 由输入特性 曲线 把电路的输出量经一定电路(反馈网络)，送回到输入回路，并对输 入、输出造成影响。 1. 反馈 Feedback 改善性能，不当起反作用 *3
2、2. 反馈存在的识别 反馈放大电路框图 看输入回路与输出回路之间有 没有相连的元件(反馈元件) 例 3. 本级反馈与级间反馈 本级反馈反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中 Re、R3 R *4 3. 开环与闭环 开环无级间反馈 闭环有级间反馈 * 运放单独分析时：多级放大电路 当有多个运放时：看作一个元件 二. 正、负反馈 1. 正反馈(positive feedback) 反馈信号增加了净输入信号输出比没有反馈时大 2. 负反馈(negative feedback) 反馈信号减少了净输入信号输出比没有反馈时小 * 负反馈：用于放大电路，减小了Au、提高了电路性能。
3、 正反馈：使放大电路不稳定，多用于振荡等电路。 *5 3. 正、负反馈的判断 瞬时极性法 ： .规定该时刻的输入信号极性(+/-)； .逐级判断电路相关点信号的极性(+/-) ； .确定反馈信号的极性(+/-) ； .判断净输入是增加还是减少。 例 负反馈 负反馈 *6 例 有反馈吗 正反馈 R1、R4：级间、负反馈（反馈信号与输入信号作用相反 ） R3：本级、负反馈 *7 三. 交流、直流反馈 直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则称 直流反馈。 电路中引入直流反馈的目的，一般是为了稳定静态工作点Q 。 交流反馈若电路将交流量反馈到输入回路，则称 交流反馈。 交流反馈，影响电路的交流工作性
4、能。 有些反馈既是交流反 馈，也是直流反馈。 例 R1、R2：直流负反馈R1、R2：交流负反馈 R1、R2：交直流负反馈 *8 6.2 负反馈放大电路的四种组态 一. 四种组态及判断方法 负反馈放大电路有交流负反馈的放大电路。 反馈网络 叠加 反馈信号 基本放大器输出 输入 取样 净输入 信号 只有一条反馈通路的负反 馈放大电路，可以看成如图所 示的2个双端口网络。 基本放大器只有正向传输 认为：反馈网络只有反向传输 1. 采样 反馈信号可以从输出 电压/电流进行采样 2. 叠加 输入信号和反馈信号的叠 加可以是电压/电流叠加 *9 3. 四种组合组态 电压串联负反馈 series-shunt
5、 电压并联负反馈 shunt-shunt 电流串联负反馈 series-series 电流并联负反馈 shunt-series 采样 叠加 输入-输出 四种组态 4. 组态的判别方法 电压/电流反馈：RL短接（uO0） 反馈消失，是电压反馈 反馈存在，是电流反馈 串联/并联反馈：输入与反馈信号连接点 同一点，是并联反馈 不同点，是串联反馈 反馈网络 叠加 反馈信号 基本放大器输出 输入 取样 净输入 信号 *10 例 电压串联电流串联 电流并联 电流串联 电压并联 作业：6-4、6-5、6-6、6-7 不做F计算 电压并联 *11 二. 四种组态的负反馈放大电路 1. 电压串联负反馈 分析瞬时
6、极性法：负反馈 RL0时，无反馈：电压反馈 反馈、输入连接点不同：串联反馈 电压负反馈：起稳定输出电压Uo的作用 *12 +VCC RC C2 C1 Rf uo ib if ii 2. 电压并联负反馈 分析瞬时极性法：负反馈 RL0时，无反馈：电压反馈 反馈、输入连接点相同：并联反馈 电压负反馈：起稳定输出电压Uo的作用 *13 3. 电流串联负反馈 分析瞬时极性法：负反馈 RL0时，有反馈：电流反馈 反馈、输入连接点不同：串联反馈 电流负反馈：起稳定输出电流Io的作用 *14 4. 电流并联负反馈 分析瞬时极性法：负反馈 RL0时，有反馈：电流反馈 反馈、输入连接点相同：并联反馈 电流负反馈
7、：起稳定输出电流Io的作用 *15 6.3 负反馈表示方法 一. 负反馈放大电路的方框图 净输入 ： 开环增益： 基本放大器增益 反馈系数： 闭环增益： 负反馈电路增益 环路增益： 基本放大电路 反馈网络 loop gain closed-loop gain feedback factor *16 二. 负反馈放大电路的一般表达式 一般表达式 ： 中频时： （为实数 ） 反馈深度 ：desensitivity factor 表示反馈的强弱 讨论1 负反馈 正反馈 无反馈 *17 讨论1自激振荡 深反馈 由于X表示电压或电流，根据负反馈组态有 讨论2 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联 !不
8、同组态的电路 ， 要采用不同形式的 表达式! *18 6.4 负反馈对电路的影响 放大器 引入负反馈 降低了放大倍数 使放大器的性能得以改善 提高增益的稳定性 减少非线性失真 扩展频带 改变输入电阻和输出电阻 *19 一. 提高放大倍数的稳定性 闭环时 则 只考虑幅值有 即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF 在深度负反馈条件下: 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的 线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。 *20 二. 负反馈对输入电阻的影响 (1) 串联负反馈使输入电阻增加 即输入阻抗增加了1+AF倍 如果电路有偏 置电阻Rb呢？ *21 (2) 并联负反馈使输入电阻减少
9、即输入阻抗缩小了1+AF *22 三. 负反馈对输出电阻的影响 (1) 电压负反馈使输出电阻减小 即输出阻抗缩小了1+AF 用短路加压法：Xi0 当反馈采样对Io的影响 可以忽略时： *23 (2) 电流负反馈使输出电阻增加 即输出阻抗增大了1+AF倍 用短路加压法：Xi0 当反馈采样对Io的影响 可以忽略时： 因为Io与输出电流反向 *24 四. 负反馈使频带展宽 (1) 高频段(一阶、单拐点，电阻反馈 ) 基本放大电路的中频增益为Am ，则高频增益Ah为(见第五章)： 即上限频率增大了1+AF倍 *25 (2) 低频段(一阶、单拐点，电阻反馈 ) 基本放大电路的中频增益为Am ，则低频增益
10、Al为(见第五章)： 即下限频率缩小了1+AF 所以：fBWf = fHf fLf fHf，放大了1+AF倍 *26 五. 负反馈改善非线性失真 (1) 定性分析 A ui uf ui uo u 加反馈前 加反馈后 A F + 失真 改善 uo uo *27 (2) 定量分析 理想负反馈放大电路 A F + 非线性失真放大电路A 非线性失真用非线性元件描述 输出： 输出： 非线性失真放大电路 （带负反馈） F + A 输出： *28 用理想负反馈 电路近似替代 与无反馈电路比较 ： 当非失真量一样时 ： 一样 非线性失真缩小了1+AF 作业：6-14、6-15 *29 六. 如何引入负反馈 1
11、. 稳定工作点 ： 直流负反馈 2. 改善动态特性 ： 交流负反馈 3. 减小RO：电压负反馈稳定UO 4. 增大RO：电流负反馈稳定IO 5. 增大Ri：串联负反馈适合小RS信号源电压源 6. 减小Ri：并联负反馈适合大RS信号源电流源 7. u i：电流串联负反馈 8. i u：电压并联负反馈 9. i i：电流并联负反馈 10. u u：电压串联负反馈 *30 6.5 负反馈电路的计算 方法 ： 1. 解析法 ： 把电路元件线性化后，利用电压/电流方程组，求 解电路。结果精确，但物理概念不清。 2. 方框图法 ： 把电路等效成2个双端口网络，经单向传输近似、 基本放大电路分离，利用一般表
12、达式求解。 3. 回路增益法 ： 先求解环路增益AF，再利用它分析电路。通 常用于反馈对电路性能影响的分析。 4. 深反馈条件估算法 ： 5. 电子电路CAD方法 ： Edison (爱迪生)虚拟多媒体实验室 8岁大学 Electronics Workbench（EWB）加拿大 OrCAD/Pspice美国Protel(PCB) *31 一. F的计算 根据定义，Xf是由Xo经反馈网络产生的，而且也假定反馈网络只有 反向传输。因此计算F时，要去除Xi和基本放大电路的影响。 串联反馈： 并联反馈： *32 1. 电压串联负反馈 2. 电压并联负反馈 *33 3. 电流串联负反馈 4. 电流并联负
13、反馈 *34 二. 深度负反馈电路的估算 1. 闭环增益： 2. Rif、Rof： 串联反馈： 并联反馈： 电压反馈： 电流反馈： *35 3. 例题 例1 电压串联 例2 电压串联 *36 例3 电压并联 例4 电压并联 *37 例5 电流串联 *38 例6 电流并联 作业：6-6(F计算)、6-9、6-12 *39 复杂电路分析 + C1 RC1 RC2 R2 C2 uo ui + T1 T2 RF2 RL RE1 CE R1 Re2 RF1 *40 EDA软件 返回 *41 返回 *42 返回 *43 返回 *44 第15讲 三. 方框图法 只有一条反馈通路的负反馈 放大电路，可以看成是
14、2个双端口 网络，作单向传输近似，得到相 应的方框图表示。 不同的电路组态可以用不同参数表示： 电压串联：H参数； 电压并联：Y参数； 电流串联：Z参数； 电流并联：T参数。 （这里仅用H参数讨论电压串联负反馈双端口网络） *45 1. H参数、双端口网络 H参数模型 网络方程 参数计算 *46 2. 电压串联电路网络模型 单向传输模型 单向传输 ： 反馈系数 ： *47 开环增益计算 去除反馈信号 ： 开环增益： *48 闭环增益计算 方法归纳 1. 找出反馈网络 2. 计算h11f、h12f(Fu)、h21f 3. 暂设h12f(Fu)0 4. 计算此时电路的增益Au 5. 利用一般表达式
15、求Auf等 *49 3. 电路计算举例 电路拆分 输出回路短路（并联回路 ） 输入回路断路（串联回路 ） 输入回路断路（串联回路 ） 基本放大电路 例 一 *50 网络参数计算 例 二 *51 实例计算 R1 1M R3 1k C1 C2 T2 T1 R2 9k R4 9k R5 1k VDD Uo Ui Uf R1R3 T2 T1 R2 R5Uo Ui Uf R4 R3 R4 已知：gm5mS，100，rbe1k 求：Auf、Rif、Rof 解 ： 基本放大电路 ： *52 R1R3 T2 T1 R2 R5Uo Ui Uf R4 R3 R4 深反馈近似 ： *53 6.6 其它反馈形式 一.
16、 放大电路中的正反馈 1. ui变换电路 一般变换电路中 RL不能接地。 豪兰德电流源 ： R2：电压并联负反馈 R：电压串联正反馈 *54 2. 自举电路 为了提高输入阻抗，引入适当正反馈。 *55 二. 电流反馈运算放大电路 前面介绍的运算放大器均为：电压输入（uP、uN）、电压输出uO， 称为：电压反馈运算放大电路VFA。 另一类运算放大器为：电流输入（iP、iN）、电压输出uO， 称为：电流反馈运算放大电路CFA。 CFA：采用电流模技术，其速度、精度、带宽、线性度方面很好。 例如： ：EL2180 EL2280 EL2480 *56 三. 电流传输器 电流传输器：电流输入、电流输出CC。(Current Conveyer) 由K.C.Smith和A.Sedra(加拿大)于1968年提出，分为： CCI：第一代电流传输
