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1、第五章 负反馈放大电路 5.1 反馈放大电路的组成及基本类型,5.1.1 反馈放大电路的组成及基本关系式 反馈 在电子电路中，反馈是指把输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的输入回路，以影响输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的过程。 反馈放大电路的组成 反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成，如图5.1.1所示。,图5.1.1 反馈放大电路的框图,反馈网络与基本放大电路一起组成一个闭合环路。通常假设反馈环内的信号是单向传输的，即信号从输入到输出的正向传输只经过基本放大电路，反馈网络的正向传输作用被忽略；而信号从输出到输入的反向传输只经过反馈网
2、络，基本放大电路的反向传输作用被忽略。判断、分析、计算反馈放大电路时都要用到这个合理的设定。,反馈放大电路的基本关系式 如图5.1.1所示，反馈放大电路中输入信号xi、反馈信号xf与净输入信号xid的关系为,基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数）为,反馈网络的反馈系数为,由于,，则,所以反馈放大电路的放大系数为,上式又称闭环增益，它反映了反馈放大电路的基本关系，也是分析反馈问题的基本出发点。其中（1AF）是描述反馈强弱的物理量，称为反馈深度，它是反馈电路定量分析的基础。 反馈深度的不同，反馈放大电路的特性可以有质的差别，具体表现有以下四种情况： （1）若1AF0，则Af，这表明放大电路在没有输
3、入信号时，也会有输出信号，这种现象称为自激振荡。 （2）若1AF1，则AfA，即引入反馈后，闭环放大倍数增大，这种反馈为正反馈。正反馈虽然能使放大电路的增益提高，但会使放大电路性能不稳定，故在放大电路中一般很少采用。 (3）若1AF1，则AfA，即放大电路引入反馈后，闭环放大倍数减小，这种反馈称为负反馈。,（4）若1AF1，则Af1/F，这种反馈称为深度负反馈。当电路处于深度负反馈时，闭环放大倍数几乎完全由反馈系数决定，几乎和开环放大倍数无关。由于反馈网络一般是由电阻、电容等无源元件组成，通常比较稳定，因此当满足深度负反馈的条件1AF1时，闭环放大倍数也比较稳定。 5.1.2反馈放大电路的基本
4、类型及判断 若将反馈放大电路的基本放大电路与反馈网络均看成为两端口网络，则依不同的连接方式，反馈放大电路可分为不同的反馈类型。 1、反馈放大电路的分类 （1）电压反馈和电流反馈 根据输出端取样对象，反馈放大电路可分为电压反馈和电流反馈两类。电压反馈的反馈信号取自输出电压，反馈量与输出,电压成正比，如图5.1.2（a）和（b）所示。电流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈量与输出电流成正比，如图5.1.2（c）和(d)所示。 （2）串联反馈和并联反馈 根据与输入端的连接方式，反馈放大电路可分为串联反馈和并联反馈两类。在输入端，若反馈网络与基本放大电路串联连接，反馈信号和输入信号以电压形式出现，输入信
5、号与反馈信号两者串联后获得净输入信号，则是串联反馈，如图5.1.2（a）和（c）所示。在输入端，若反馈网络与基本放大电路并联连接，反馈信号和输入信号以电流形式出现，输入信号与反馈信号两者并联后获得净输入信号，则是并联反馈，如图5.1.2（b）和（d）所示。 （3）负反馈和正反馈 根据反馈极性，反馈放大电路可分为负反馈和正反馈。若反馈信号削弱了原来的输入信号，使净输入信号xid减小，这种反馈称为负反馈，由式,和式,可知，此时Af A 。,若反馈信号加强了原输入信号，使净输入信号xid增大，这种反馈称为正反馈。显然，正反馈使Af A 。此时， （1AF ）1 。 （4）交流反馈、直流反馈和交、直流
6、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，可以将反馈放大电路中的反馈分为交流反馈、直流反馈和交、直流反馈。如果反馈仅存在于交流通路中，反馈到输入端的信号只含有交流量，则称为交流反馈；如果反馈仅存在于直流通路中，反馈到输入端的信号只含有直流量，则称为直流反馈；如果反馈既存在于交流通路中，又存在于直流通路中，反馈到输入端的信号既含有交流量，又含有直流量，则称为交、直流反馈。 综合考虑输入端与输出端的连接方式，从总体出发，负反馈放大电路可以分为四种反馈组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。如图5.1.2所示。,图5.1.2四种反馈组态电路的方框图 (a)
7、 电压串联负反馈 (b) 电压并联负反馈(c) 电流串联负反馈(d) 电流并联负反馈,2、负反馈放大电路的判别 （1）电路有无反馈的判断 在对一个放大电路分析之前，首先必须明确该电路是否存在反馈，有无反馈的判断方法是看放大电路的输出回路与输入回路之间是否存在反馈网络（或反馈通路），并由此影响放大电路的净输入量。若有，则存在反馈，电路为闭环的形式；若无，就不存在反馈，电路为开环的形式。 （2）交、直流反馈的判断 交、直流反馈的判断方法是：存在于放大电路交流通路中的反馈为交流反馈。引入交流负反馈是为了改善放大电路的交流性能；存在于直流通路中的反馈为直流反馈。引入直流负反馈的目的是为了改善放大电路的
8、直流性能，如稳定放大电路的静态工作点。,（3）正、负反馈的判别 判断放大电路中的反馈是正反馈还是负反馈通常采用瞬时极性法。 具体方法是：先假设放大电路输入端信号在某一瞬间对地的极性为（）或（）；然后以此为依据，根据各级电路输出端与输入端信号的相位关系（同相或反相），逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，标出反馈回路中各相关点的瞬时极性；最后得到反馈到馈入端信号的极性；通过比较反馈端信号与输入端信号的极性来判断电路的净输入信号是被加强了还是被削弱了，若净输入信号被加强，则为正反馈；若净输入信号被削弱，则为负反馈。 （4）电压、电流反馈的判别 电压、电流反馈的判别方法是：令输出端交流短路（
9、即令输出电压等于零），若反馈电压消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。 （5）串联、并联反馈的判别 串联、并联反馈简易判别方法是：输入信号和反馈信号在不同节点引入为串联反馈，在同一节点引入为并联反馈。,【案例分析5.1.1】试分析图5.1.3所示的反馈放大电路。,图5.1.3 电压串联负反馈电路,分析、讨论：在图5.1.3所示电路中，Rf为输出回路与输入回路之间的反馈电阻，且反馈信号存在于交、直流通路中，因此该反馈为交、直流反馈。直流负反馈用于稳定静态工作点，对放大电路的动态性能没有影响，故对直流反馈，一般不再进一步分析其反馈组态。对于交流反馈，假设输入电压vI的瞬时值为正，由于是同相输入方式，
10、所以对应的输出电压vO为正，集成运放反相输入端R2上的反馈电压vF也为正，此时输入电压与,反馈电压相位相同，从而使加入集成运放的净输入电压vId减少（vIdvIvF），因而R2引入的是负反馈；若将输出端短路，则反馈电压消失，因此该电路为电压反馈；又输入信号和反馈信号分别加在集成运放的同相输入端和反相输入端，因此该电路为串联反馈；即该电路的组态为：交、直流，电压，串联，负反馈。显然，电压反馈系数,。,【案例分析5.1.2】试分析图5.1.4所示的反馈放大电路。,图5.1.4 电压并联负反馈电路,分析、讨论：在图5.1.4所示电路中，Rf为输出回路与输入回路之间的反馈电阻，且反馈信号存在于交、直流
11、通路中，因此该反馈为交、直流反馈。在输入端，反馈网络与基本放大电路并联连接，反馈信号和输入信号以电流形式出现，输入信号与反馈信号两者并联后获得净输入信号，故为并联反馈。在输出端，反馈网络与基本放大电路、负载电阻RL并联，反馈信号iF取样于输出,电压vO故为电压反馈。假设输入电压vI的瞬时值为正，由于是反相输入方式，所以对应的输出电压vO为负，此时输入电压与反馈电压相位相反，反馈电流使加入集成运放的净输入电流iId减少（iIdiIiF），因而RF引入的是负反馈。因此该电路的组态为：交、直流，电压，并联，负反馈。显然，互导反馈系数,【案例分析5.1.3】试分析图5.1.5所示的反馈放大电路。,图5
12、.1.5 电流串联负反馈电路,分析、讨论：在图5.1.5所示电路中，Rf为输出回路与输入回路之间的反馈电阻，且反馈信号存在于交、直流通路中，因此该反馈为交、直流反馈。在输入端，反馈网络与基本放大电路串联连接，反馈信号和输入信号以电压形式出现，输入信号与反馈信号,两者串联后获得净输入信号，故为串联反馈。在输出端，反馈网络与基本放大电路、负载电阻RL串联，反馈信号vFiORf ，反馈信号取样于输出电流iO，故为电流反馈。假设输入电压vI的瞬时值为正，由于是同相输入方式，所以对应的输出电压vO为正，反馈电阻Rf产生的反馈电压vF也为正，反馈电流使加入集成运放的净输入电压vId减少（vIdvv-），因
13、而Rf引入的是负反馈。因此该电路的组态为：交、直流，电流，串联，负反馈。显然，互阻反馈系数,。,【案例分析5.1.4】试分析图5.1.6所示的反馈放大电路。,图5.1.6 电流并联负反馈放大电路,分析、讨论：在图5.1.6所示电路中，Rf为输出回路与输入回路之间的反馈电阻，且交、直流通路中均存在反馈信号，因此该反馈为交、直流反馈。在输入端，反馈网络与基本放大电路并联连接，反馈信号和输入信号以电流形式出现，输入信号与反馈信号两者并联后获得净输入信号，故为并联反馈。在输出,端，反馈网络与基本放大电路、负载电阻RL串联，反馈信号iF取样于输出电流iO，故为电流反馈。假设输入电压vI的瞬时值为正，由于
14、是反相输入方式，所以对应的输出电压vO为负，电阻R3上产生的信号电压极性是上负下正，反馈电阻Rf中流过的反馈电流等于输入电流iI（即信号电流），是输出电流iO在电阻Rf支路的分流，iF-（iOR3）/（R3+Rf），iF以分流的形式使加入集成运放的净输入电流iId减少（iIdiIiF），因而Rf引入的是负反馈。因此该电路的组态为：交、直流，电流，并联，负反馈。显然，电流反馈系数,。,【案例分析5.1.5】试分析图5.1.7（a）和图5.1.7（b）所示放大电路的反馈组态。,图5.1.7 分立元件构成的放大电路 （a）交流电压并联负反馈 （b）交流电流串联负反馈,分析、讨论：由于反馈通路中串有电
15、容C，所以只有交流信号能够通过，为交流反馈电路，所以电路中的信号用交流瞬时值的符号表示。 （1）图5.1.7（a）所示的两级放大电路由共射（T1）和共集（T2）两级放大电路构成。图中，Rf和C串联构成的反馈支路将输出电压的一部分馈入引回到T1的输入端b1 。 图中，反馈信号和放大电路的输入信号接于基本放大电路的同一输入端；若将输出电阻RL短接（vo0），反馈信号将消失。因此，图5.1.7（a）所示放大电路为电压并联反馈电路。 假设T1输入电压vi的瞬时值为正，由于是反相输入方式，所以T1对应的输出电压vc1为负，T2的vb2为负、ve2为负，电阻R e2上产生的信号电压极性是上负下正，视电容器
16、C对交流信号短路，则反馈电阻Rf两端的信号电压为vfvRe2，即有if（vfvRe2）/Rf ，if以分流的形式使加入集成运放的净输入电流iid减少（iidiiif），如图5.1.7（a）中所示，因此，Rf引入的是负反馈。,由于由Rf和C串联构成的反馈支路只能通过交流信号，所以是交流反馈电路。 所以，图5.1.7（a）所示的两级放大电路的组态为：交流，电压，并联，负反馈。 （2）图5.1.7（b）所示的三级放大电路由一级共源（T1）和二级共射（T2、T3）电路组成。图中，Rf和C串联构成的反馈支路将输出电流io（即 ie3）的一部分馈入引回到T1的源极s1，反馈信号是输出电流的一部分。反馈信号和放大电路的输入信号接于基本放大电路的不同的输入端；若将输出电阻RL短接（vo0），因ie3仅受基极电流ib3的控制而依然存在，即反馈信号不为零，因此，图5.1.7（b）所示放大电路为电流、串联反馈电路。,假设输入电压vi的瞬时值为正，由于是反相
