放大电路中的负反馈1

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1、达盛科技培训中心,第4章 放大电路中的负反馈,4.1 负反馈的基本概念与分类 4.2 引入负反馈对放大电路性能的影响 4.3 深度负反馈放大电路的分析计算方法 习题,达盛科技培训中心,4.1 负反馈的基本概念与分类,4.1.1 反馈的基本概念 1什么是反馈 所谓反馈， 就是在电子系统中把输出量（电流量或电压量）的一部分或全部以某种方式送回输入端， 使原输入信号增大或减小并因此影响放大电路某些性能的过程。,达盛科技培训中心,图4-1 使静态工作点稳定的分压式射极偏置电路,达盛科技培训中心,反馈在电子技术中是普遍存在的， 图4-1所示就是利用反馈控制原理组成的使静态工作点稳定的分压式射极偏置电路。

2、 当温度升高时， 因为UB恒定， 会有如下负反馈过程出现：,UBE=UB-URe,达盛科技培训中心,上述负反馈的结果抑制了温度变化引起的静态工作点漂移， 使静态工作点稳定， 这就是负反馈改善放大器性能的一个例子。 在这个电路中对负反馈的简单理解就是对集电极电流变化量的抑制作用。 在实际的电子电路中， 不仅需要直流负反馈来稳定静态工作点， 更需要引入交流负反馈实现对交流性能的改善。,达盛科技培训中心,从反馈的定义来看， 一个电路中是否有反馈， 一般有以下两种情况： 一是有反馈支路一端接于放大电路的输出端， 另一端接于放大电路的输入端， 用以将输出信号送回输入端， 如图4-2（a）中的反馈电阻Rf

3、； 二是有反馈支路同时处于放大电路的输入回路和输出回路中， 如图4-2（b）中的射极电阻Re ， 由于射极电阻Re上既有输入信号又有输出信号， 因此， Re本身就已经担当了将输出信号送回输入端的作用。,达盛科技培训中心,图4-2 电子电路中常见的两种反馈存在形式 （a） 反馈支路处于输出端和输入端之间; （b） 反馈支路同时处于输出和输入回路中,达盛科技培训中心,2 反馈放大电路的方框图 反馈放大电路可以表示为图4-3所示的框图。 图中将未引入反馈之前的放大电路记为基本放大电路 ； 连接在放大器输出与输入端之间用来引入反馈的环节叫做反馈网络， 记为 ； 基本放大电路 和反馈网络F合起来就是引入

4、反馈后的放大电路， 称为反馈放大电路， 记为 。 可以看出， 基本放大电路 和反馈网络 构成了一个闭合的环路， 所以通常把基本放大电路称为开环放大电路， 而把反馈放大电路叫做闭环放大电路。,达盛科技培训中心,图4-3 反馈放大电路方框图,达盛科技培训中心,3反馈的极性 从上述给出的数据来看， 若送回的反馈信号与原输入信号反相， 使原输入信号变小（由20 mV减小到2 mV）， 电路总的放大倍数下降（由50下降到5）的称为负反馈， 比如射极偏置电阻对集电极电流变化量的抑制； 反之， 反馈信号与原输入信号同相， 起加强原输入信号的作用， 使放大倍数提高的则为正反馈。 所以， 在 这个关系式中， “

5、+”表示反馈信号使净输入信号增大， 为正反馈； “”表示反馈使净输入信号减小， 为负反馈。 反馈的正负又称为反馈的极性。,达盛科技培训中心,负反馈虽然降低了放大倍数， 却使放大电路许多方面的性能得到改善， 所以不管是集成运放或是分立元件的放大电路， 在实际线性应用中都要引入负反馈。 正反馈虽然使放大倍数增大， 但却会使放大电路变得不稳定， 出现自激等情况。 对于放大电路来说， 放大倍数的下降可以通过增加级数来弥补， 但不稳定的电路是不能正常工作的， 因此在放大电路中引入的都是负反馈， 而不能引入正反馈。,达盛科技培训中心,4反馈放大电路中的基本表达式 我们已经知道， 负反馈时有,（4-1）,从

6、图4-3反馈放大电路的框图中， 还可以得到负反馈 的几个一般表达式: 基本放大电路的放大倍数A（开环放大倍数）,（4-2）,达盛科技培训中心,反馈网络的反馈系数,（4-3）,反馈放大电路的放大倍数 （闭环放大倍数）,（4-4）,达盛科技培训中心,将式（4-1）、 （4-2）、 （4-3）代入式（4-4）， 可以得出反馈放大电路闭环增益 的一般表达式为,（4-5）,达盛科技培训中心,5负反馈的自动调节作用 在某种外界因素的作用下， 使负反馈放大电路的输出信号 发生变化， 则负反馈有助于使输出信号稳定。 因为反馈放大器中将发生以下的自动调节过程：,达盛科技培训中心,4.1.2 反馈放大电路的分类

7、不同类型的反馈对放大电路起的作用不同， 为了便于分析， 可以对反馈作如下分类： 1正反馈和负反馈 依前所述， 按照反馈的极性， 可以将反馈分为正反馈和负反馈两类。 2交流反馈和直流反馈 如果反馈网络存在于放大电路的交流通路中， 影响放大电路交流性能的称为交流反馈； 如果反馈网络存在于放大电路的直流通路中， 对放大电路的静态产生影响的称为直流反馈。,达盛科技培训中心,图4-4给出了交流反馈和直流反馈的例子， 图4-4（a）为交流反馈, 因为反馈电容Cf对直流信号相当于开路， 所以不能反馈直流信号； 图4-4（b）为直流反馈， 由于射极电容Ce对交流信号短路， 所以在交流通路中， 反馈支路Rf被短

8、路， 三极管的发射极相当于直接接地， 交流反馈是不存在的； 图4-4（c）中的反馈电阻Rf可以同时反馈交流和直流信号， 为交、 直流反馈。,达盛科技培训中心,图4-4 交流反馈和直流反馈 (a) 交流反馈;（b） 直流反馈; （c） 交、 直流反馈,达盛科技培训中心,3电压反馈和电流反馈 由于基本放大电路和反馈网络均是四端双口， 因此基本放大电路 与反馈网络 的端口连接方式就有串联和并联的区别。 基本放大电路 与反馈网络 在反馈放大电路输出端的连接方式， 叫做采样方式， 根据采样方式的不同， 分为电压反馈和电流反馈， 如图4-5所示。,达盛科技培训中心,图4-5 电压反馈和电流反馈（采样方式）

9、 （a） 电压反馈; （b） 电流反馈,达盛科技培训中心,4串联反馈和并联反馈 基本放大电路 与反馈网络 在反馈放大电路输入端的连接方式， 叫做比较方式， 根据比较方式的不同， 分为串联反馈和并联反馈， 如图4-6所示。,达盛科技培训中心,图4-6 串联反馈和并联反馈（比较方式） （a） 串联反馈； （b） 并联反馈,达盛科技培训中心,4.1.3 负反馈的四种基本类型与判别方法 因为不同的反馈类型对放大电路性能的影响大不相同。 在实际的电子电路中， 要求对不同性能的放大电路， 必须根据不同的情况， 选用不同类型的负反馈。 1负反馈的四种基本类型 反馈的类型又叫做反馈的组态。 根据反馈放大电路的

10、采样和比较方式， 反馈分为电压反馈、 电流反馈、 串联反馈和并联反馈， 可以分别构成四种负反馈组态电压串联负反馈、 电压并联负反馈、 电流串联负反馈和电流并联负反馈。 四种反馈组态的框图， 读者可参考图4-5和图4-6自行画出。,达盛科技培训中心,2反馈判别的一般方法 根据前文所述各种反馈概念的定义， 可以得到简单有效的具体判别方法如下： （1） 有/无反馈： 看电路中是否有反馈支路一端接于放大电路的输出端、 另一端接于放大电路的输入端或是否有反馈支路同时处于放大电路的输入和输出回路中。,达盛科技培训中心,（2） 交/直流反馈： 存在于放大电路交流通路中的反馈是交流反馈， 存在于直流通路中的反

11、馈是直流反馈， 若交、 直流通路中该反馈支路均存在， 则为交、 直流反馈。 （3） 正/负反馈： 反馈极性的判别， 通常采用瞬时极性法。 图4-7给出了在几种常见的负反馈中 和 之间的瞬时极性关系。,达盛科技培训中心,图4-7 负反馈时 与 之间的瞬时极性关系 (a)、 (b)集成运放的负反馈; (c)、 (d) 三极管的负反馈,达盛科技培训中心,（4） 电压/电流反馈： 从采样方式的定义出发， 可以得到“假定输出短路”的判断方法。 当电压采样时， 反馈信号与输出电压成比例关系， 若将输出电压短路为零， 则反馈网络的输入消失， 反馈支路受到影响使反馈信号为零； 反之， 若反馈支路不受影响， 反

12、馈仍然存在， 说明反馈网络是以输出电流为采样对象的， 输出电压短路并不影响反馈的存在。,达盛科技培训中心,（5） 串联/并联反馈： 从图4-6反馈放大器的比较方式方框图可以看出， 端口并联时， 反馈信号与输入信号一定加于放大器的同一输入端， 进行电流叠加； 否则， 端口串联时， 反馈信号与输入信号一定是分别加于放大器件的两个输入端， 进行电压的叠加。,达盛科技培训中心,1） 电压串联负反馈 图4-8为共集电极放大电路， 反馈判断过程如下： 从电路来看， 反馈元件为Re， 是交直流反馈。 图中标出了各点的瞬时极性， 当输入信号增大时， 三极管基极的瞬时极性记为， 射极电位与基极电位同相， 也为。

13、 三极管的发射极既是信号的输出端， 又是另一个输入端， 因此反馈信号相当于回到三极管的另一个输入端(发射极)， 极性为， 使净输入信号减小， 为负反馈。,达盛科技培训中心,图4-8 共集电极放大电路电压串联负反馈,达盛科技培训中心,2） 电流并联负反馈 图4-9为两级放大电路， 负载电阻RL接于V2的集电极， 该电路的反馈分析如下： 反馈电阻Rf、 Re2和Cf构成级间反馈支路， 由于电容Cf的隔直作用， 该反馈支路构成级间的交流反馈支路。 假设输入信号瞬时极性为， 则V1的集电极电位为， V2发射极跟随为， 因为电阻不改变信号的极性， 所以通过Rf送回原输入端反馈信号的瞬时极性为。 根据图中

14、标出的各点瞬时极性， 反馈信号回到V1的基极， 与原输入信号在同一点并且极性相反， 因此， 净输入信号减小， 为负反馈。,达盛科技培训中心,图4-9 电流并联负反馈,达盛科技培训中心,3） 电压并联负反馈 在图4-10由集成运算放大器构成的反馈放大电路中， 反馈电阻Rf构成交直流反馈。 根据瞬时极性法判断， 当输入信号瞬时极性为时， 输入信号从集成运放的反相输入端加入， 因此输出信号的瞬时极性为， 经电阻Rf送回集成运放的反相输入端。 反馈信号回到输入信号的同一点并且极性相反， 为负反馈。 反馈电阻Rf上的电流就是反馈电流， 方向按照瞬时极性从到标注。,达盛科技培训中心,图4-10 电压并联负

15、反馈,达盛科技培训中心,4） 电流串联负反馈 图4-11为分压式偏置共发射极放大电路。 反馈元件为Re1 、 Re2和Ce， 由于旁路电容的存在， Re1 和Re2构成直流反馈， 交流反馈仅由Re1构成。 由瞬时极性看出， 净输入信号减小， 为负反馈。,达盛科技培训中心,图4-11 分压式射极偏置电路电流串联负反馈,达盛科技培训中心,例4-1 图4-12所示电路是由NPN三极管构成的集电极基极偏置的反相电压放大电路， 试分析该电路是否具有稳定静态工作点的作用， 并判断该电路的交流反馈类型， 标出反馈信号。 解 （1） 静态时， 输入电流为0， 所以静态电流为IB=(UCE-UBE)/RfUCE

16、/Rf （一般有UCEUBE）， 当温度升高时， 该电路稳定静态工作点的过程如下：,达盛科技培训中心,图4-12 例4-1的电路图,达盛科技培训中心,（2） 瞬时极性标于图4-12中， 当基极输入信号的瞬时极性为时， 经三极管反相， 集电极电位为， 由反馈电阻Rf送回三极管的基极， 根据瞬时极性判断为负反馈。假设输出电压短路， 则反馈消失， 采样方式为电压反馈； 输出信号送回原输入端， 比较方式为并联反馈， 反馈电流使净输入电流减小。 因此， 该电路的交流反馈类型为电压并联负反馈， 反馈电流为Rf上的电流， 方向如图4-12中所示。,达盛科技培训中心,图4-13 例4-2的电路图,达盛科技培训中心,例4-2 集成运算放大器电路如图4-13所示， 判断该电路的交流反馈类型， 并标出反馈信号。 解 瞬时极性标于图4-13中， 输入信号从集成运放同相输入端输