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1、388,第 4 章,负反馈放大器,退出,389,目 录,4.1 负反馈的基本概念 390,4.2 负反馈对放大器性能的影响 399,4.4 负反馈放大器的分析方法 440,4.5 反馈放大器的稳定性 453,4.3 反馈的判别及引入 420,退出,390,4.1 负反馈的基本概念,4.1.1 什么是负反馈,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,退出,返回,391,4.1.1 反馈的概念,反馈是将输出电压或输出电流的一部分或全部以一定的方式回送到输入端。如果回送到输入端的仅仅是交流信号，则称为交流反馈；如果回送到输入端的只有直流分量，则称为直流反馈；如果回送到输入端的不仅有交流信号，而且有直流分量
2、，则同时存在交、直流两种反馈。若反馈的结果使净输入信号减弱，则称为负反馈；反之，若反馈的结果使净输入信号增强，则称为正反馈。,1.引言,退出,返回,392,2. 负反馈放大器的方框图,反馈系数,反馈放大器的 放大倍数,基本放大器的放大倍数,反馈,基本放大器放大倍数又称开环增益； 反馈放大器放大倍数又称闭环增益。,正反馈,负反馈,退出,4.1.1 反馈的概念,返回,393,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,1. 电压反馈和电流反馈,电压取样 (输出端有节点),电流取样,退出,返回,394,2. 串联反馈与并联反馈,串联反馈,并联反馈(输入端有节点),退出,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,返
3、回,395,3. 4种负反馈类型,电压串联负反馈,电流串联负反馈,电压并联负反馈,电流并联负反馈,退出,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,返回,396,4. 4种负反馈类型特点,反馈系数,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,退出,返回,397,5. 4种负反馈类型基本参数,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,退出,返回,398,6. 负反馈稳定输出变量,如 电流串联负反馈,4.1.2 负反馈放大器的基本类型,所取样的物理量就是最后稳定的物理量,退出,返回,399,4.2 负反馈对放大器性能的影响,退出,返回,4.2.2 展宽通频带,4.2.3 减小非线性失真,4.2.4 抑制内部噪声和干扰,
4、4.2.5 对输入电阻的影响,4.2.6 对输出电阻的影响,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,400,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,其中,反馈网络的反馈系数,基本放大器放大倍数,反馈放大器放大倍数,环路增益,退出,返回,401,对于负反馈有,加入负反馈后，增益会降低。虽然这不是优点， 但换来了其他方面性能的改善。,退出,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,返回,402,稳定性的描述,增益稳定度定义：,显然，增益相对变化量值越小，增益稳定度越高。比较它们的大小，即可看出加入负反馈后对增益稳定性的影响。,和,闭环增益的稳定性提高为原来的F 倍。,退出,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,返回,40
5、3,反馈深度,若 F10 ，称为深度负反馈 。,上式表明这时闭环增益Af只与反馈网络参数有关，而与基本放大器参数无关。 上式也是深反馈条件下计算的重要公式。,注意：负反馈的类型不同，闭环增益Af 的含义不同。,退出,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,返回,404,退出,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,返回,405,则,式中：,设单级电压串联负反馈 ， 为常数,定量分析：,4.2.2 展宽通频带,退出,返回,406,注意：fHf=FfH。只有 为单极点时才成立。反馈类型不同， 的含义不同，故这里的通频带不一定对应于电压增益。,退出,4.2.2 展宽通频带,定性说明：,返回,407,负反馈放大器
6、的传输特性, 线性关系，Bu 是一常数,4.2.3 减小了非线性失真,以电压串联负反馈为例, 基本放大器的传输特性,用传输特性曲线加以说明,退出,返回,408,4.2.4 抑制内部噪声和干扰,引入负反馈后，虽然信噪比并没有得到提高,但输出信号的减小可以通过提高输入信号来弥补,从而为输出信噪比的提高提供了机会。,退出,返回,409,重要提示,负反馈只能改善反馈环节内的性能，而不能改善反馈环节外的性能。,负反馈虽然改善了放大器的性能，但付出了 代价，即放大倍数下降。,退出,返回,410,4.2.5 对输入电阻的影响,由负反馈的定义可得:,串联负反馈有：,并联负反馈有：,退出,返回,411,1串联负
7、反馈,其中,退出,4.2.5 对输入电阻的影响,返回,412,2并联负反馈,其中,退出,4.2.5 对输入电阻的影响,返回,413,结论：引入串联负反馈，使放大器的输入电阻增大，是基本放大器输入电阻的F 倍。 引入并联负反馈，使放大器的输入电阻减小，是基本放大器输入电阻的1/F 。,退出,4.2.5 对输入电阻的影响,返回,414,4.2.6 对输出电阻的影响,输出电阻求解方法复习：,其中：,开路电压,短路电流,退出,返回,415,1电压负反馈,退出,4.2.6 对输出电阻的影响,返回,416,则反馈放大器的输出电阻为,1电压负反馈,退出,4.2.6 对输出电阻的影响,返回,417,2电流负反
8、馈,退出,4.2.6 对输出电阻的影响,返回,418,则反馈放大器的输出电阻为,2电流负反馈,退出,4.2.6 对输出电阻的影响,返回,419,结论：引入电压负反馈后，使得输出电阻减小，为基本 放大器输出电阻的 倍。 引入电流负反馈后，使得输出电阻增大，为基本 放大器输出电阻的 倍。输出电阻的表达式没有考虑信号源内阻的影响。,退出,4.2.6 对输出电阻的影响,返回,420,4.3 反馈的判别及引入,4.3.1 反馈类型的判别,4.3.2 如何根据需要引入负反馈,退出,返回,421,4.3.1 反馈类型的判别,1. 一般步骤：, 找到反馈支路；, 判断取样方式；, 判断比较方式；, 判断反馈极
9、性。,退出,返回,422,2. 方法与技巧,（1）找反馈支路,消失,电压取样,存在,电流取样,（2）判断取样方式：,短路,4.3.1 反馈类型的判别,退出,返回,423,4.3.1 反馈类型的判别,电流反馈：(b)、（d）、（f）,常见连接方式:,电压反馈:（a）、（c）、（e）,返回,424,信号源,A,B,串联反馈,信号源,A,B,并联反馈,4.3.1 反馈类型的判别,2. 方法与技巧,（3）判断比较方式,如何判别是串联反馈还是并联反馈，可以根据反馈信号与输入信号在输入端引入的节点不同来判别。如果反馈信号与输入信号是在输入端的同一个节点引入，反馈信号与输入信号必为电流相加减，为并联反馈；如
10、果它们不在同一个节点引入，反馈信号与输入信号必为电压相加减为串联反馈。,退出,返回,425,4.3.1 反馈类型的判别,并联反馈: (b)、（d)、（f)、（h）,常见连接方式:,串联反馈: (a)、(c)、（e)、（g）,返回,426,2. 方法与技巧,瞬时极性法假设输入端的电位为+，依次判断A和B输出端电位的实际极性。 并联反馈 :若反馈到输入端的电位为负，则为负反馈；反之为正反馈。 串联反馈: 若 实际极性为正，则为负反馈；反之为正反馈。,4.3.1 反馈类型的判别,（4）判断反馈极性,退出,返回,427,4.3.1 反馈类型的判别,电压串联负反馈,电流并联负反馈,电压并联负反馈,电流串
11、联负反馈,退出,判断反馈类型的4个例子,返回,428,3. 判断反馈类型的例子,例4-1 判别下图所示电路是电压反馈还是电流反馈？是交流反馈还是直流反馈或者两者兼而有之？是正反馈还是负反馈？,(a),(b),4.3.1 反馈类型的判别,退出,返回,429,(c),(d),退出,4.3.1 反馈类型的判别,返回,430,解 (1)图(a)中反馈支路为 。若将输出端短路， 右端对交 流相当于接地，反馈消失，因此是电压反馈。它既对交流电压反馈，也对直流电压反馈。,(2)图(b)中反馈支路为 。若将输出端短路，反馈仍存在；若将输出端负载 开路，反馈消失，故为电流反馈。显然，它既对交流电流反馈，也对直流
12、电流反馈。,当输入电压为正时，输出电压为负，所以是负反馈。交流 负反馈用来改善放大器的性能；直流负反馈用来提高静态工作 点的稳定性。,4.3.1 反馈类型的判别,当输入电压为正时，输出电压为负，输出电流方向从上 向下，所以是负反馈。交流负反馈用来改善放大器的性能； 直流负反馈用来提高静态工作点的稳定性。,退出,返回,431,输出端：取样电压 输入端：串联比较 瞬时极性法：负反馈,电压串联负反馈,(3),图(c)中反馈支路为 。,(c),退出,4.3.1 反馈类型的判别,返回,432,(4),图(d)中反馈支路为 和 两条支路,(d),退出,支路电压串联负反馈支路电压并联正反馈,4.3.1 反馈
13、类型的判别,返回,433,例4-2 电路如图1所示，试分析电路中通过哪些元件引入了交流反馈？各是什么类型反馈？,两级电压串联负反馈蓝色线并没有引入交流反馈级内（第一级）反馈：电流串联负反馈,退出,4.3.1 反馈类型的判别,返回,434,例4-3 电路如下图所示，试分析电路中通过哪些元件引入了级间反馈？各是什么类型反馈？,解：在图中通过反馈元件 、引入了级间（第3级至第1 级）的交流反馈（隔断了直流）；通过反馈元件 、 引 入了级间（第2级至第1级）的直流反馈（交流被旁路了）。,4.3.1 反馈类型的判别,退出,返回,435,对于交流反馈，将输出端短路，反馈未消失，故为电流反馈。由于输入信号加
14、于VT1的基极与地之间，而反馈信号加在VT1的发射极与地之间，不在同一输入端故为串联反馈。下面用瞬时极性法进行分析：先假设 的瞬时极性为上+下-，由于VT1为共射接法，故VT1集电极的输出电压为上-下+，VT2又是共射接法，所以VT2集电极的输出电压又反相一次为上+下-，VT3还是共射接法，输出电压应为上-下+，故 的流向如图中所标那样， 的一部分流过 和 ，自然在 上产生的电压为上+下-，削弱了 的作用，故为负反馈（ 上电压的极性也可这样分析；VT3发射极电压应为基极电压同相，为上+下-，故 的电压为上+下-）。,4.3.1 反馈类型的判别,退出,返回,436,4.3.2 如何根据需要引入负
15、反馈,例4-4 图示的多级放大器中，试说明为了实现以下几个方面的 求，应该分别引入什么样的负反馈，并标出反馈途径。（1）频率改变时，电压放大倍数比较稳定；（2）减小对对信号源取用的电流。,退出,返回,437,解：(1)由于输入电压一定，只要使输出电压稳定，电压放大倍数也就稳定了。要稳定输出电压，必须引入电压负反馈。对该电路而言，在电压反馈的前提下，只能接成并联形式，才能保证是负反馈。,退出,返回,438,(2)要减小对信号源取用的电流，也就是说要提高放大器 的输入电阻，这就要求引入串联反馈，对于该电路，只能引 入电流串联负反馈。,退出,返回,439,4.3 反馈的判别及引入,总结：,1. 看清楚基本放大器信号流向，正确判断基本放大器组态。,2. 找出反馈支路，哪一条支路将输出和输入联系起来。,3. 输出端：判断取样方式是电压反馈还是电流反馈。,反馈支路在输出回路的接点和输出电压在同一点，则是电压反馈； 否则为电流反馈。,
