模拟电路分析：6.第7章-负反馈放大电路

第第7章章 负反馈放大电路负反馈放大电路7.1 反馈的基本概念反馈的基本概念7.2 负反馈放大器的分类及其判别方法负反馈放大器的分类及其判别方法7.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响7.4 负反馈放大电路分析方法负反馈放大电路分析方法小结小结7.5 负反馈放大器的稳定性及其相位补偿负反馈放大器的稳定性及其相位补偿7.1 反馈的基本概念反馈的基本概念三、单环反馈理想模型三、单环反馈理想模型四、基本反馈方程式四、基本反馈方程式一、反馈的定义一、反馈的定义二、反馈的分类二、反馈的分类电路电路电路电路结构结构结构结构单向结构单向结构反馈结构反馈结构 输入输入输出输出基本基本电路电路 输入输入反馈反馈+输出输出基本基本电路电路反馈反馈电路电路一、反馈的定义一、反馈的定义RbRcVccVoViC2C1RbRcVccVoViC2C1Re一、反馈的定义一、反馈的定义基本放大电路基本放大电路A输入信号输入信号（Ui或或Ii）输出信号输出信号（Uo或或Io）反馈网络反馈网络B反馈信号反馈信号（Uf或或If）+反馈概念：反馈概念：将输出信号取出一部分或全部送回到放大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，与原输入信号相加或相减后再作用电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。到放大电路的输入端。正向传输正向传输反向传输反向传输闭环：闭环：放大电路有反馈称放大电路有反馈称闭环。闭环。开环：开环：放大电路无反馈称放大电路无反馈称开环。开环。举例说明：举例说明：UiU0ReIBQIEQEcUEUB稳定工作点的过程：稳定工作点的过程：TUBEO,ICBO ICQ IEQ UE=IEQReUBE=UB-UE IBQ ICQ UiUoReIeUfUBE基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络直流反馈直流反馈一、反馈的定义一、反馈的定义二、反馈的分类二、反馈的分类反馈信号的极性反馈信号的极性正反馈：正反馈：负反馈：负反馈：反馈信号使放大器的净输入信号增强反馈信号使放大器的净输入信号增强反馈信号使放大器的净输入信号减小反馈信号使放大器的净输入信号减小反馈信号的属性反馈信号的属性直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈混合反馈混合反馈反馈的取样信号反馈的取样信号电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈在输入端的引入方式反馈在输入端的引入方式并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈返回返回XdiXi三、单环反馈的理想模型三、单环反馈的理想模型放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo-Xf反馈环反馈环理想模型：理想模型：正向传输正向传输反向传输反向传输1.正向传输信号只经过放大电路正向传输信号只经过放大电路A;2.反向传输信号只经过反馈网络反向传输信号只经过反馈网络B。只有一个反馈环只有一个反馈环称称单环单环反馈放大器反馈放大器XdiXi放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo Xf开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益负反馈放大器负反馈放大器基本负反馈方程式基本负反馈方程式Af 1即即AB1时，为时，为深度负反馈深度负反馈说明：在深度负反馈条件下说明：在深度负反馈条件下,闭环闭环放大倍数近似等反馈系数的倒数放大倍数近似等反馈系数的倒数,与有源器件的参数基本无关。一般与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳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。馈时的放大倍数比较稳定。XdiXi放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo-Xf反馈放大器方框图反馈放大器方框图7.2 7.2 负反馈放大器的分类及判别方法负反馈放大器的分类及判别方法三、电流并联负反馈三、电流并联负反馈四、电压并联负反馈四、电压并联负反馈一、电流串联负反馈一、电流串联负反馈二、电压串联负反馈二、电压串联负反馈输出取样方式输出取样方式输入引入方式输入引入方式回看回看1.判断反馈的类型判断反馈的类型1)找出反馈网络：找出反馈网络：既与输入回路有关，又与输出回路有关，并将输既与输入回路有关，又与输出回路有关，并将输出信号引入输入回路的网络。出信号引入输入回路的网络。2)判断反馈的类型判断反馈的类型 判断正、负反馈的方法判断正、负反馈的方法 如果如果反馈信号反馈信号使净输入信号增加使净输入信号增加，为，为正反馈正反馈正反馈正反馈。如果反馈信号如果反馈信号使净输入信号减小使净输入信号减小，为，为负负负负反馈反馈反馈反馈。xdi=xi+xfxixdi=xi-xf80dB_+_+三、负反馈对非线性失真的影响三、负反馈对非线性失真的影响五、负反馈对输入输出阻抗的影响五、负反馈对输入输出阻抗的影响一、负反馈对增益的影响一、负反馈对增益的影响二、负反馈对通频带的影响二、负反馈对通频带的影响四、四、信号源内阻对负反馈放大器性能的影响信号源内阻对负反馈放大器性能的影响一、负反馈对增益的影响一、负反馈对增益的影响 根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降放大倍数下降 1+AB倍，只不过倍，只不过不同的反馈组态不同的反馈组态A、B的量的量纲不同而已纲不同而已。反馈放大器的增益反馈放大器的增益由于某种原因，使基本放大器的增益由由于某种原因，使基本放大器的增益由AA一、负反馈对增益的影响（续）一、负反馈对增益的影响（续）小结：小结：加入反馈后，闭环增益的变化律是开环增益加入反馈后，闭环增益的变化律是开环增益变化率的变化率的1/（1+AB)，有反馈时增益的稳定性比无反有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了馈时提高了(1+AB)倍。倍。加深度反馈后，放大加深度反馈后，放大器的稳定性更高。器的稳定性更高。注意：注意：在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高，在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高，这里这里增益应该与反馈组态增益应该与反馈组态相对应。相对应。深度反馈情况下深度反馈情况下1+AB1，可得：可得：闭环变化率闭环变化率开环变化率开环变化率只要只要B稳定，即稳定，即可保证闭环增益可保证闭环增益的稳定性的稳定性.二、二、负反馈对通频带的影响负反馈对通频带的影响f|AU(j)|幅频特性曲线幅频特性曲线：放大器的增益放大器的增益AU与频率与频率f的关系曲线的关系曲线flfh低频截止频率低频截止频率高频截止频率高频截止频率BW=fh-fl通频带通频带引入反馈后引入反馈后增益下降增益下降AUfflffhf通频带加宽通频带加宽BWf=(1+AUB)BWAU小结：小结：1）负反馈的引入使放大电路的通频带得到展宽。）负反馈的引入使放大电路的通频带得到展宽。2）负反馈并不能提高放大器的增益带宽积，频带的展宽）负反馈并不能提高放大器的增益带宽积，频带的展宽是以增益下降为代价的。是以增益下降为代价的。三、负反馈对非线性失真的影响三、负反馈对非线性失真的影响XdiXi放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo-Xf小结：小结：1.负反馈改善波形失真的实质是利用失真减小失真，但不能完全负反馈改善波形失真的实质是利用失真减小失真，但不能完全消除失真。消除失真。2.负反馈只能减小反馈环内的失真，如输入信号本身就是失真的，负反馈只能减小反馈环内的失真，如输入信号本身就是失真的，负反馈则不能改善失真。负反馈则不能改善失真。四、信号源内阻对负反馈放大器性能的影响四、信号源内阻对负反馈放大器性能的影响输入应采用电压源输入应采用电压源Us，Rs影响影响归入基本放大器中。归入基本放大器中。当当Rs时，时，AUs0,1.串联串联负反馈放大器负反馈放大器结论：对于结论：对于串联负反馈串联负反馈，信号源应采用，信号源应采用低内阻低内阻Rs（电压（电压源）源）才能得到好的反馈效果。才能得到好的反馈效果。失去负反馈的作用失去负反馈的作用开环电压增益：开环电压增益：闭环电压增益：闭环电压增益：F1,输入应采用电流源输入应采用电流源Is，Rs影响归入基本放大器。影响归入基本放大器。当当Rs0时，时，AIs0,2.并联并联负反馈放大器负反馈放大器结论：对于结论：对于并联负反馈并联负反馈，信号源应采用，信号源应采用高内阻高内阻Rs（电流（电流源）源）才能得到好的反馈效果。才能得到好的反馈效果。失去负反馈的作用失去负反馈的作用四、信号源内阻对负反馈放大器性能的影响四、信号源内阻对负反馈放大器性能的影响开环电流增益：开环电流增益：闭环闭环电流电流增益：增益：F1,五、负反馈对输入、输出阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响1.负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响 负反馈对输入电阻的负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有影响与反馈加入的方式有关关，而与输出取样无直接而与输出取样无直接关系。关系。（说明：因为输入电阻与（说明：因为输入电阻与输出取样无直接关系，因输出取样无直接关系，因此框图中此框图中B网络的输入没网络的输入没有画出具体的连接。）有画出具体的连接。）+-UiRb+-Udi RL+-Uo-B+UfriAIirifrifIo五、负反馈对输入、输出阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响1)串联负反馈输入阻抗串联负反馈输入阻抗无反馈时：无反馈时：ri=Udi/Ii有反馈时：有反馈时：rif=Ui/Ii电压串联负反馈电压串联负反馈+-UiRb+-Udi RL+-Uo-B+UfriAIirifrifIo(1)电压电压串联串联负反馈负反馈1.负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响Uf=BUUoUo=AUUdi(1)电压电压串联串联负反馈：负反馈：(2)电流电流串联串联负反馈负反馈Uf=BRIoIo=AGUdi结论：结论：串联负反馈使串联负反馈使输入阻抗增加输入阻抗增加，增大的倍数增大的倍数等于等于反馈深度。反馈深度。1)串联负反馈输入阻抗串联负反馈输入阻抗 (续）续）五、负反馈对输入、输出阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响1.负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响2)并联负反馈输入阻抗并联负反馈输入阻抗+-UiRbIdi RL+-UoBIfriAIirifrifIo（1）电流电流并联并联负反馈负反馈无反馈时：无反馈时：ri=Ui/Idi有反馈时：有反馈时：rif=Ui/IiIf=BIIoIo=AIIdi1.负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响2)并联负反馈输入阻抗并联负反馈输入阻抗+-UiRbIdi RL+-UoBIfriAIirifrifIo（1）电流电流并联并联负反馈负反馈（2）电压电压并联并联负反馈负反馈ri=Ui/Idi,rif=Ui/IiIf=BGUoUo=ARIdi结论：结论：并联负反馈使并联负反馈使输入阻抗减小输入阻抗减小，减小的倍数减小的倍数等于等于反馈深度。反馈深度。1.负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响小结：小结：1.负反馈对输入阻抗的影响只取决于负反馈对输入阻抗的影响只取决于反馈在输入端的连反馈在输入端的连接方式即接方式即串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈有关，而与输出取样信号有关，而与输出取样信号即电压反馈和电流反馈无关。输出的取样信号只影响即电压反馈和电流反馈无关。输出的取样信号只影响A和和B的的下标内容。下标内容。2.串联负反馈串联负反馈使输入阻抗使输入阻抗增大增大，并联负反馈并联负反馈使输入阻抗使输入阻抗减小减小。增大或减小的倍数等于反馈的深度。增大或减小的倍数等于反馈的深度。1.负反馈对输入阻抗的影响（续）负反馈对输入阻抗的影响（续）五、负反馈对输入、输出阻抗的影响五、负反馈对输入、输出阻抗的影响2.负反馈对输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响说明：负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关说明：负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关；而；而与输入端的连接方式无直接关系。与输入端的连接方式无直接关系。分