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1、模拟电子应用技术课程 第六章 放大电路中的反馈,6.1 反馈的判别方法,6.1.1 反馈的基本概念,一、什么是反馈,在电子电路中，将输出量 ( 输出电压或输出电流 )的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量 ( 放大电路的输入电压或输入电流 ) 的措施称为反馈。,图6.1.1 反馈放大电路的方框图,Xi,Xf,Xo,Xi,A,F,闭环放大电路,二、正反馈与负反馈,使放大电路净输入量增大的反馈称为正反馈。,由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响输出量。所以，根据输出量的变化也可以区分反馈的极性： 反馈的结果使输出量的变化增大时便为正反馈，使输出量的变化减小时便为负反馈
2、。,使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈。,三、直流反馈与交流反馈,如果反馈量只含有直流量，则称为直流反馈；如果反馈量只含有交流量，则为交流反馈。 或者说，仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈；仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈。 在很多放大电路中，常常是交、直流反馈兼而有之。,6.1.2 反馈的判别,一、有无反馈的判别,若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，即反馈通路，并由此影响了放大电路的净输入，则表明电路引入了反馈；否则电路中便没有反馈。,反馈元件：反馈通路中影响反馈量的元件。,反馈通路：自输出端至输入端的通道。,图6.1.2 有无反馈的判断,判断方法：是否有从输出至输入
3、的逆行通路。,(b) 反馈通道：uO uN ，反馈元件：R2,瞬时极性法是判断电路中反馈极性的基本方法。具体做法是：,二、反馈极性的判断, 规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；, 根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；, 若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入了负反馈。,净输入信号（一）串联叠加,Ui,Uf,Ube,当输入信号与反馈信号不是接在同一极上时，为串联电压叠加形式。 净输入信号： 三极管电路为 Ube Ube = Ui -
4、 Uf 运放电路是差模输入电压 Ud = Ui - Uf,净输入信号（二）并联叠加,当输入信号与反馈信号接在同一极上时，为并联电流叠加形式， 净输入信号： 三极管电路为 Ib Ib = Ii - If 运放电路是输入电流 ib Ib = Ii - If,图6.1.3 反馈极性的判断,用瞬时极性法判断，负反馈使净输入信号（Xi）减小。,+,+,+,+,+,净输入变小,净输入变大,净输入变小,+,+,-,Ud = Ui - Uf,Ud = Ui ( Uf）,Ib = Ii - If,图6.1.4 分立元件放大电路反馈极性的判断,反馈通道：T2c T1e ，反馈元件R6 R3,+,+,+,取样点,反
5、馈元件,反馈通道,施用 瞬时极性法,反馈加入点,B 输入，C 反相，E 跟随,E 输入，C 同相,C 输入，只影响后级,三极管的瞬时极性,也适用于场效应管，E - S，C - D，B - G,uI,uf,uf,uf,集电极反相，发射极跟随,共基电路输入输出同相,图6.1.5 直流反馈与交流反馈的判断（一）,直流、交流看通路。,直流通路,交流通路,图6.1.6 直流反馈与交流反馈的判断（二）,直流通路，电容器开路,无直流反馈,图6.1.7 例6.1.1 电路图,判断图示电路的反馈性质。,反馈通路，反馈元件。,本级反馈,级间反馈,图6.2.1 负反馈放大电路,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,
6、6.2.1 负反馈放大电路分析要点,稳定作用,（a）从输出电压取样， 影响输入电压,uO uI,（b）从输出电流取样， 影响输入电流.,iI iF,结 论,(1) 交流负反馈使放大电路的输出量与输入量之间具有稳定的比例关系，任何因素引起的输出量的变化均将得到抑制。由于输入量的变化所引起的输出量的变化也同样会受到抑制，因此交流负反馈使电路的放大能力下降。 (2) 反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比。,负反馈的基本作用是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量和输出量。,(4) 反馈量取自于输出电压将使输出电压稳定； 取自于输出电流将使输出电流稳定。,对于具体的负反馈放大
7、电路，首先应研究下列问题，进而进行定量分析。,(1) 从输出端看，反馈量是取自于输出电压，还是取自于输出电流。,(2) 从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。, 当反馈量取自输出电压时称为电压反馈，取自输出电流时称为电流反馈；,交流负反馈的四种组态, 当反馈量与输入量以电压方式相叠加时称为串联反馈，以电流方式相叠加时称为并联反馈；,因此，交流负反馈有四种组态，即电压串联、电压并联、电流串联和电流并联，有时也称为交流负反馈的四种方式。,6.2.2 四种反馈组态,一、输入端信号叠加形式,反馈放大器的输入端信号叠加方式,以电压源串联的形式：,串联反馈，电压源串联。,并联
8、反馈，电流源并联,以电流源并联的形式：,串联反馈与并联反馈的比较,并联反馈Xi 与 Xf 接在同一输入端,串联反馈 Xi 与 Xf 接在不同输入端,两个重要结论,1. 虚短：uD 0 ； uN uP 当基本放大器的放大倍数足够大时，可以认为净输入信号近似为 0 。,例如运放A741的开放大倍数约为105 ，当输出电压为10V时，差模输入电压为：,2. 虚断：iB1 = iB2 = iB 0,虚短,u+ = u-,ui = uf,虚断,iB1 = iB2 = 0,0,0,图6.2.2 电压串联负反馈电路,一、电压串联负反馈,深度负反馈，净输入信号近似为零：Xi0,（虚短）,ui uF,图6.2.
9、3 电流串联负反馈电路,二、电流串联负反馈,(6.2.3),(6.2.4),输出电流稳定的过程：,结论：,(1)电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈能够稳定输出电流。 (2)串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况。,图6.2.4 电压并联负反馈电路,（虚短）,三、电压并联负反馈,图6.2.5 电流并联负反馈电路,四、电流并联负反馈,(1)电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈能够稳定输出电流。 (2)并联负反馈电路的输入电流很大，适用于输入信号为恒流源或近似恒流源的情况。,结论：,串联反馈：输入信号与反馈信号接在输入级不同端。 并联反馈：输入信号与反馈信号接在
10、同一端。 电压反馈：反馈信号取自UO端。 电流反馈：反馈信号不取自UO端。,6.2.3 反馈组态的判别,串联并联看输入，电压电流看输出。,图6.2.6 电压反馈与电流反馈的判断（一）,一、电压负反馈与电流负反馈的判断,令 UO = 0，反馈不存在,图6.2.7 电压反馈与电流反馈的判断（二）,令 UO = 0，反馈仍存在,图6.2.8 例图6.2.1 电路图,二、串联负反馈与并联负反馈的判断,输入信号与反馈信号接在不同输入端上,图6.2.9 例图6.2.2 电路图,【例6.2.2】试判电路的反馈组态。,P316 图T6.2,P316 图T6.2,(1)正确接入信号源和反馈，使电路的输入电阻增大
11、输出电阻减小。（2）若 ，Rf=?,P318 6.4,P319 6.5,6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式,6.3.1 负反馈放大电路的方块图表示法,图6.3.1 负反馈放大电路的方框图,之间的关系,基本放大电路 放大倍数,反馈系数,闭环放大倍数,反馈深度,环路放大倍数,6.3.2 四种反馈组态电路的方框图,表6.3.1 四种组态负反馈放大电路的比较,6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式,(6.3.7）,当引入深度负反馈时，,AF + 1 1,（6.3.9）,表明当电路引入深度负反馈(即1+AF1)时，放大倍数几乎仅仅决定于反馈网络，而与基本放大电路无关。 从深度负反馈的条件可知，反
12、馈网络的参数确定后，基本放大电路的放大能力愈强，即A的数值愈大，反馈愈深，Af 与 1F 的近似程度愈好。,*6.3.4 负反馈放大电路的基本放大电路,负反馈放大电路的方块图是将电路等效成两个二端口网络连接而成。为了使信号的传递单向化，在分解出基本放大电路时，应考虑反馈网络的负载效应，也就是要将反馈网络作为放大电路输入端和输出端的等效负载。根据网络理论，当考虑反馈网络在输入端的负载效应时，应令输出量的作用为零；而当考虑反馈网络在输出端的负载效应时，应令输入量的作用为零。,图6.3.3 电压串联负反馈电路的基本放大电路,(a)电压串联负反馈电路,(b) 图(a)所示电路的基本放大电路,R1 和
13、R2 构成反馈网络，令输出量的作用为零，即令uO = 0，则R1和 R2 中的电流仅为输入量作用的结果，因此在输入端的等效负载为R1 / R2 ；令输入量的作用为零，即令输入电流 iI = 0，相当于将图(a)中的N点断开，则R1和R2中的电流仅为输出量作用的结果，因此在输出端的等效负载为R1和R2的串联。,图6.3.4 电流串联负反馈电路的基本放大电路,R构成反馈网络。令输出量的作用为零，即 iO = 0，相当于断开图(a)中的M点，则得到在输入端的等效负载R；令输入量的作用为零，即断开图(a)中的N点，则得到在输出端的等效电阻R，R 与 RL，串联。因此，图(a)所示电路的基本放大电路如图
14、(b)所示，输出路中R上的电压为反馈电压uF。,图6.3.5 电压并联负反馈电路的基本放大电路,R构成反馈网络。令输出量的作用为零，即令 uO = 0，则得到在输人端的等效负载为 R ；令输入量的作用为零，即令 iI 流入R的电流为零，相当于将输入端接地,图6.3.6 电流并联负反馈电路的基本放大电路,6.4 深度负反馈放大电路的放大倍数分析,6.4.1 深度负反馈的实质,深度负反馈闭环放大倍数, （定义式）,比较式和式，分子相同，必然有：,所以：,（在串联反馈电路中）,（在并联反馈电路中）,图6.4.1 反馈网络的分析,6.4.2 反馈网络的分析,反馈组态：,电压串联负反馈,反馈组态： 电流
15、串联负反馈,注意： 不是 。,反馈组态： 电压并联负反馈,反馈组态： 电流并联负反馈,6.4.3 基于反馈系数的放大倍数的分析,一、电压串联负反馈,二、电流串联负反馈,比较： （P141 2.11）,2. 根据Q点求出rbe2.73k,1. 反馈组态：电流串联负反馈 反馈通路和元件：ee；Rf,3.,4. 估算：,三、电压并联负反馈,只有采用具有内阻的信号源，才能具有反馈作用。,图6.4.2 并联负反馈电路的信号源,为求Ausf，需要分析Us与Is的关系,uD,uD,uD0（虚短）,四、电流并联负反馈,图6.4.3 例6.4.3 电路图,例6.4.2 （P278）,（虚短）,图6.4.4 例6.4.4 电路图,例6.4.3 （P279）,反馈组态： 电流并联负反馈,IS, IS If,已知： Rs = Re1 = Re2 = 1k Rc1 = Rc2 = RL=10k,代入已知数值,解得：Rf = 9k,6.4.4 基于理想运放的放大倍数分析,2. 线性区的特点：两个重要结论,一、理想运放的线性工作区,1. 理想运放的性能指标,3. 集成运放工作在线性区的电路特征,虚短：,虚断：,电路中存在负反馈。,二、放大倍数的分析,图6.4.6 由理想运放组成的负反馈放大电路,电压串联负反馈,电压并联负反馈,Ii,If,电流串联负反馈,Io,Io,I
