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1、,7 反馈放大电路,7.1 反馈的基本概念与分类,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,7.5 深度负反馈条件下的近似计算,7.2 负反馈放大电路的四种组态,7.6 负反馈放大电路设计,7.7 负反馈放大电路的频率响应,7.8 负反馈放大电路的稳定性,7.1 反馈的基本概念与分类,7.1.2 直流反馈与交流反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,7.1.1 什么是反馈,7.1.5 电压反馈与电流反馈,放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。 反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入
2、信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。,7.1.1 什么是反馈,7.1.1 什么是反馈,将电子系统输出回路的电量（电压或电流）送回到输入回路的过程。,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,反馈通路 （反馈网络）,信号的正向传输,反馈通路 信号反向传输的渠道,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,框图,判断电路是否存在反馈通路,反馈通路（本级）,反馈通路（本级）,反馈通路（级间）,无反馈通路,7.1.2 直流反馈与交流反馈,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在
3、，来进行判别。取决于反馈通路。,直流反馈,交、直流反馈,交、直流 反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。,负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。,从输出端看,从输入端看,正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。,负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。,净输入量可以是电压，也可以是电流。,在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，可用“+”、“-”或“”、“”表示。按信号传输方向依次判断相关结点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,判别方法之一：瞬时极性法。,动画7-1,(+
4、),(+),(-),(-),(-),净输入量,(+),(+),(-),(-),净输入量,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量,级间负反馈,级间反馈通路,净输入量减小,级间负反馈,反馈通路,净输入量减小,本级负反馈,负反馈,负反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路 的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大 电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。,由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定,此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,此时反馈信号与输入信号 是电压相加减的关系。,对于三极管来
5、说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。,串联：输入以电压形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi- vf,并联：输入以电流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即 iid=ii-if,串联,并联,判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,并联反馈,级间反馈通路,xf (if),判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,串联反馈,级间反馈通路,xf (
6、vf),正反馈使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断： 反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相 输入端。,正反馈和负反馈的判断法之二：,以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定,电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，
7、即xf=Fvo 电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio,并联结构,串联结构,电压负反馈,RL,电压负反馈稳定输出电压,xf=Fvo ， xid= xixf,电流负反馈,RL ,电流负反馈稳定输出电流,xf=Fio ， xid= xixf,判断方法：负载短路法,将负载短路，反馈量仍然存在电流反馈。,将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零电压反馈。,电压反馈,电流反馈,反馈通路,反馈通路,电压反馈,反馈通路,四种反馈组态的判断：,1.有无反馈？有无反馈元件 2.交流反馈还是直流反馈？反馈对哪种信号起作用 3.电压反馈还是电流反馈？ 4.串联反馈还是并联反馈？ 5.正反馈还
8、是负反馈？瞬时极性法,动画7-2,例1、试判断下图所示电路的反馈组态。,解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又为电流反馈。结论：是直流电流并联负反馈。,经Rf 加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。 结论：交流电压串联负反馈。,例2、试判断下图的反馈组态。,解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知是负反馈。 因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。,因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。结论：交直流串联电压负反馈。,7
9、.2 负反馈放大电路的四种组态,7.2.2 电压并联负反馈放大电路,7.2.3 电流串联负反馈放大电路,7.2.4 电流并联负反馈放大电路,7.2.1 电压串联负反馈放大电路,反馈组态判断举例（交流）,信号源对反馈效果的影响,7.2.1 电压串联负反馈放大电路,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf,稳定输出电压,特点：,电压控制的电压源,7.2.2 电压并联负反馈放大电路,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-if,稳定输出电压,电流控制的电压源,特点：,7.2.3 电流串联负反馈放大电路,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf,稳定输出电流,电压控制的电
10、流源,特点：,7.2.4 电流并联负反馈放大电路,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-if,稳定输出电流,电流控制的电流源,特点：,电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性,并联反馈：输入端电流求和（KCL）,特点小结：,反馈组态判断举例（交流）,(+),(-),(+),(+),级间电压串联负反馈,(+),反馈组态判断举例（交流）,电压并联负反馈,直流反馈,交、直流反馈,反馈组态判断举例（交流）,(+),(+),(-),(+),(+),(+),电流串联负反馈,串联负反馈,信号源对反馈效果的影响,vid = vi
11、 -vf,则vi最好为恒压源，即信号源内阻Rs越小越好。,要想反馈效果明显，就要求vf变化能有效引起vid的变化。,信号源对反馈效果的影响,并联负反馈,iid = ii -if,则ii最好为恒流源，即信号源内阻Rs越大越好。,要想反馈效果明显，就要求if变化能有效引起iid的变化。,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,1. 闭环增益的一般表达式,2. 反馈深度讨论,1. 构成,信号源,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,2. 信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,单向化,3. 闭环增益的一般表
12、达式,开环增益,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,闭环增益的一般表达式,即,负反馈放大电路中各种信号量的含义,4. 反馈深度讨论,一般负反馈,深度负反馈,正反馈,自激振荡,一般情况下，A和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，Af、A和F分别用 、 和 表示。,相当于输入为零时仍有输出,称为反馈深度,也就是说在深度负反馈条件下，放大电路的闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，而与放大电路本身的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。,解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个基本放大电路，见图中棕色线框。,所以,例
13、 ：求图示电路的电压放大倍数。,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,7.4.2 减小非线性失真,7.4.3 抑制反馈环内噪声,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,7.4.1 提高增益的稳定性,7.4.1 提高增益的稳定性,闭环时,对A求导得,只考虑幅值有,另一方面,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。,负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、Arf 、 Agf 、Aif）,即闭环增益相对变化量是开环时的,7.4.2 减小非线性失真,闭环时增益减小，线性度变好。,只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失
14、真的，即使引入负反馈，也无济于事。,1开环特性 2闭环特性,负反馈对非线性 失真的影响,加入负反馈改善非线性 失真，可通过右图来加以说明。失真的反馈信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真。,动画7-3,动画7-4,7.4.3 抑制反馈环内噪声,比原有的信噪比提高了 倍,电压的信噪比,增加一前置级,并认为该级为无噪声的,新的信噪比,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈,1. 对输入电阻的影响,开环输入电阻 Ri=vid/ii,因为 vf=Fxo xo=Avid,闭环输入电阻 Rif=vi/ii,所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid,闭环输入电阻
15、Rif=vi/ii,引入串联负反馈后，输入电阻增加了。,并联负反馈,闭环输入电阻,引入并联负反馈后，输入电阻减小了。,注意: 反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。,例如,图中R1不在环内,但是,当R1 时，反馈对Rif几乎没有影响。,2. 对输出电阻的影响,电压负反馈,闭环输出电阻,而 Xid= - Xf= -Fvt,忽略反馈网络对it的分流,所以,引入电压负反馈后，输出电阻减小了。,2. 对输出电阻的影响,电流负反馈,闭环输出电阻,引入电流负反馈后，输出电阻增大了。,注意: 反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。,负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且
16、仅对环内的性能产生影响。,串联负反馈 ,并联负反馈 ,电压负反馈 ,电流负反馈 ,增大输入电阻,减小输入电阻,减小输出电阻，稳定输出电压,增大输出电阻，稳定输出电流,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引入直流负反馈,要稳定交流量,引入交流负反馈,要稳定输出电压,引入电压负反馈,要稳定输出电流,引入电流负反馈,要增大输入电阻,引入串联负反馈,要减小输入电阻,引入并联负反馈,例：在下图所示的电路中，为了实现下述的性能要求，问各应引入何种负反馈？将结果画在电路上。,1. 希望vs=0时，元件参数的改变对末级集电极电流影响小； 2. 希望输入电阻较大； 3. 希望输出电阻较小； 4. 希望接上负载后，电压放大倍数基本不变； 5. 希望信号源为电流源时，反馈的效果比较好。,1.直流电流负反馈,2.串联负反馈,3.电压负反馈,4.稳定输出电压，电压负反馈,5.并联
