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1、1,谁若游戏人生，他就一事无成；谁不能主宰自己，便永远是一个奴隶。 歌德,2,第四章 放大电路中的负反馈,本章教学要求,1掌握负反馈的概念和四种基本类型负反馈放大器的电路结构、工作原理、基本分析方法。,2掌握四种负反馈放大器类型的判断。,3掌握负反馈对放大器性能的影响，并能根据需要引入适当的负反馈。,4掌握在深度负反馈条件下放大器电压增益的近似计算。,5掌握利用波特图进行负反馈放大器稳定性分析的方法。了解相位补偿的原理。,3,4-1 负反馈的基本概念,所谓反馈，就是将输出信号进行检测，以某种形式反馈到放大器的输入端，与输入信号相比较，对放大器的输入信号进行调整，达到减小输出误差，改善放大器性能
2、指标的要求。,4-1-1 放大器的反馈,反馈网络B,基本放大器A,由图可知，基本放大器的净输入信号为,若基本放大器的增益为A，反馈网络的反馈系数为B，则有,因此可得反馈放大器的增益（又称闭环增益）Af 为,通常定义为 反馈深度，这是一个很重要的指标,4,取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器,取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器,开环,闭环,负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改善输入电阻和输出电阻；扩展通频带，改善输出信号波形。,反馈电路框图,5,反馈电路的三个环节：,放大：,反馈：,叠加：,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,6,开环放大倍数,闭环放大倍数,反馈系数,7,负
3、反馈放大电路放大倍数的一般表达式：,8,负反馈放大器的闭环放大倍数,当AB1时，,结论：当 AB1 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。,9,下面是具有反馈的放大器的一个实例,Uf,U,R1,Rf,Ui,UO,基本放大器,反馈网络,反馈网络Rf和R1对输出电压信号Uo取样得到反馈信号Uf,在与输入信号Ui进行比较后得到放大器的净输入信号。然后送入放大器进行放大。,根据反馈深度，我们可以判断反馈的性质和反馈的强弱,这时放大器增益减小，为负反馈；,这时放大器增益增加，为正反馈；,这时放大器增益为无穷大，放大器自激振荡。,对于负反馈， 总是大于
4、1，而且，此值越大，说明负反馈越强，放大器的闭环增益下降得越多。,10,4-1-2 负反馈的类型,根据反馈信号是对输出电压信号取样还是对输出电流信号取样，以及取样信号反馈到输入端后是与输入信号是串联比较还是并联比较可以对负反馈放大器进行分类。,在输出端，如果反馈信号是对输出电压取样，也就是说反馈信号与输出电压有关，则称为电压反馈；如果反馈信号是对输出电流取样，也就是说反馈信号与输出电流有关，则称为电流反馈。,在输入端，如果反馈到输入端的信号是以电压形式出现，与输入电压串联比较，则称为串联反馈；如果反馈到输入端的信号是以电流形式出现，与输入电流并联比较，则称为并联反馈。,因此，一共可分为四种不同
5、类型的负反馈，即：,（1）电压串联负反馈,（2）电压并联负反馈,（3）电流并联负反馈,（4）电流串联负反馈。,11,四种不同类型的负反馈的方框图,Uf,U,R L,Uo,a,b,Ui,Au,Bu,电压串联,电流串联,R L,Uo,Io,a,b,Ui,U,Uf,Ag,Br,R L,I ,If,Uo,a,b,Ii,Au,Bu,电压并联,b,Io,R L,I ,If,Uo,a,Ii,Au,Bu,电流并联,12,Uo,各类反馈在电路连接形式上的一般区别。,R L,b,电压反馈,在输出端,反馈网络的输入端与放大器的输出端是并联连接,将放大电路输出端短路，反馈网络输入端被短路，反馈网络取样信号为零 。,电
6、流反馈,R L,Uo,Io,b,Xi,X,Xf,Ag,Br,反馈网络的输入端与放大器的输出端是并联连接,将放大电路输出端短路，反馈网络输入端仍可获得输出电流信号 。,将放大电路输出端短路，反馈信号消失为电压反馈，否则为电流反馈,13,各类反馈在电路连接形式上的一般区别。,在输入端,串联反馈,Uf,U,a,Ui,反馈信号与输入信号是串联电压比较,将放大电路输入端对地短路，反馈信号仍能输入到基本放大器中,并联反馈,I ,If,a,Ii,Au,Bu,反馈信号与输入信号是并联电流比较,将放大电路输入端对地短路，网络输出端被短路，反馈信号不能输入到基本放大器中,将放大电路输入端短路，反馈信号仍能输入到基
7、本放大电路中为串联反馈，否则为并联反馈,如果反馈回来的信号输入到基本放大电路的份量越多，则反馈效果就越好。对于串联反馈，电源内阻越小，反馈效果就越好；对于并联反馈，电源内阻越大，反馈效果就越好。,14,4-1-3负反馈的判别,1.反馈类型的判别,在输出端，将输出端短路，使输出电压为0，若反馈网络输入端接地，反馈消失，即为电压反馈；否为电流反馈。,在输入端，将放大器输入端对地短路，反馈网络输出端接地，即为并联反馈；否则为串联反馈。,电压串联反馈,电流并联反馈,电压并联反馈,电流串联反馈,只要反馈网络连接在基本放大器的信号输入端就是并联反馈，否则就是串联反馈。只要反馈网络直接连接在放大电路输出端就
8、是电压反馈，否则就是电流反馈。,也可从电路连接形式上来判别反馈类型,15,2. 正、负反馈的判别,1）等效放大器,一个放大电路，不论是单级放大电路（包括单级运放电路）还是多级放大电路（包括多级运放电路）都可以等效为一个有两个输入端和一个输出端的放大器。这两个输入端也是一个同相输入端和一个反相输入端。,单级晶体管放大电路,信号电压从集电极输出时，当信号从基极输入时，输出电压与输入电压反相；当信号从发射极输入时，输出电压与输入电压同相。所以，基极为反相输入端，发射极为同相输入端。,16,多级晶体管放大电路,信号从第二极集电极输出，当信号从第一级晶体管基极输入时，经过两次反相，输出电压与输入电压同相
9、；当信号从第一级晶体管发射极输入时，则输出电压与输入电压同相。所以b1为同相输入端，e1为反相输入端。,17,2）正、负反馈的判别,在得到等效放大器后， 正、负反馈的判别一般采用瞬时极性判别法。,If,I,Ii,设在某一瞬间UI为正极性，即反相端电位比地高,这时，电流Ii流向放大器,放大器输出端电位为负，即比地低,Rf两端电位左高右低，IF向上流,所以，流进放大器的净输入电流为 I=Ii-If,反馈使净输入信号减小。故为负反馈,从电路连接形式上也可进行正、负反馈的判别,对于电压反馈，如果反馈网络是无源网络（如电阻网络），反馈信号只有连接到放大电路的反相输入端才能使净输入信号减小，才是负反馈。,
10、18,对于电流反馈，则要分两种情况讨论,（1）反馈网络是接入到输出回路的负载侧,反馈信号连接到放大电路的反相端为负反馈放大电路。,一般来说，由集成运放组成的放大器，其反馈支路只能接入到放大器输出回路的负载侧，所以其电流反馈放大电路，反馈信号必须接入到放大器的反相输入端才是负反馈。,（1）反馈网络没有接入到输出回路的负载侧,由图可知，信号从V1基极输入，经过三次反相从V3集电极输出，所以V1基极为反相输入端，射极为同相输入端。反馈电路连接到同相输入端，根据瞬时极性判别法可知，该电路为负反馈。,对于电压反馈，反馈信号接入到放大器反相端为负反馈，否则为正反馈。对于电流反馈，如果反馈网络接到输出回路的
11、负载侧，则反馈信号接入放大器反相端为负反馈，否则为正反馈；如果反馈网络没有接到输出回路的负载侧，则反馈信号接入放大器同相端为负反馈，否则为正反馈；,19,4.1.4交流反馈与直流反馈,交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。,有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。,20,增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。,注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。,21,增加旁路电容C后，Rf只对直流起
12、反馈作用。,22,负反馈,交流反馈,直流反馈,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,稳定静态工作点,4.1.5负反馈的分类,用于改善放大电路性能,23,4.1.6 反馈类型的判别方法,分析步骤：,3. 是否负反馈？,4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）,1. 找出反馈网络（电阻）。,2. 是交流反馈还是直流反馈？,24,一、电压反馈与电流反馈判别方法：,电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。,电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。,二、并联反馈与串联反馈判别方法：,并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。,串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。,注意：直
13、流反馈中，输出电压指UCE，输出电流指IE或IC。,从输出端看：按电路结构、采样形式、输出端短路法分析。,从输入端看：按电路结构、反馈信号性质、比较形式分析。,25,三、正反馈与负反馈的判别方法瞬时极性法,假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。,如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。,判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。,26,例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,uo,uf,ube=ui-uf,uc1,ub
14、2,uc2,uo,此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。,27, 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。,28, 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。,分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。,如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。, 当为交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相位的关系。电路中两个信号的相位不是同相就是反相，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。,29,例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,uo,if,ib=i+if,uo,此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。,30,问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？,不能！Rf为三极管提供静态电流！,Rf 的作用：1. 提供静态工作点。2. 直流负反馈，稳定静态工作点。3. 交流负反馈，稳定放大倍数。,31,例3：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,32,例4：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。,33,例5：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。,1. 对交流信号：,RE1：电流串联负反馈。,34,2. 对直流信号：,RE1、RE2对直流均起作用，通过反馈稳定静态工作点。,反馈过程：,35,例6：判断如图电路中RE3的负反馈作用。,
