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1、第第3 3章章 负反馈放大电路负反馈放大电路3.1 3.1 反馈的基本概念反馈的基本概念3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响3.4 3.4 深度负反馈放大电路的分析深度负反馈放大电路的分析负反馈放大电路(3)3.1 3.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 所谓反馈，就是将放大电路输出信号（电压或电流）的一所谓反馈，就是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过反馈网络回送到输入端，从而影响（增加或部分或全部，通过反馈网络回送到输入端，从而影响（增加或减少）放大电路净输入信号的过程。若反馈使净输入信号增减少）放大
2、电路净输入信号的过程。若反馈使净输入信号增加，则称正反馈，使净输入信号减少称负反馈。因此，在反馈加，则称正反馈，使净输入信号减少称负反馈。因此，在反馈电路中，电路的输出不仅取决于输入，而且取决于输出本身，电路中，电路的输出不仅取决于输入，而且取决于输出本身，因而就有可能使电路根据输出状况自动地对输出进行调节，以因而就有可能使电路根据输出状况自动地对输出进行调节，以达到改善电路性能的目的。达到改善电路性能的目的。 负反馈放大电路也称为闭环放大电路；对应地，未引入反负反馈放大电路也称为闭环放大电路；对应地，未引入反下一页下一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.1 3.1 反馈的基本概念反馈的基本概
3、念馈的放大电路称为开环放大电路。在反馈放大电路中，将输出馈的放大电路称为开环放大电路。在反馈放大电路中，将输出回路与输入回路相连接的中间环节称为反馈网络，一般有电阻、回路与输入回路相连接的中间环节称为反馈网络，一般有电阻、电容、电感元件组成。反馈的形成实际上就是通过反馈网络，电容、电感元件组成。反馈的形成实际上就是通过反馈网络，将输出回路中的信号引回到输入回路，以一定的形式与输入信将输出回路中的信号引回到输入回路，以一定的形式与输入信号相叠加，将叠加后所得的信号作为净输入信号输入到电路中号相叠加，将叠加后所得的信号作为净输入信号输入到电路中去。去。 负反馈放大电路主要由基本放大电路和反馈网络两
4、大部分负反馈放大电路主要由基本放大电路和反馈网络两大部分组成。若设有反馈网络，仅有基本放大电路，则该电路就是一组成。若设有反馈网络，仅有基本放大电路，则该电路就是一个开环放大电路。有了反馈网络，该电路则为闭环放大电路。个开环放大电路。有了反馈网络，该电路则为闭环放大电路。上一页上一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.2.1 3.2.1 反馈的分类反馈的分类 反馈可以从不同的角度进行分类。按反馈信号的交、直流反馈可以从不同的角度进行分类。按反馈信号的交、直流成分来划分，可分为交流反馈和直流反馈；按反馈的正、负极成分来划分，可分为交流反馈和直流反馈；按反
5、馈的正、负极性来划分，可分为正反馈和负反馈；按反馈信号与输出信号之性来划分，可分为正反馈和负反馈；按反馈信号与输出信号之间的关系来划分，可分为电压反馈和电流反馈；按反馈信号与间的关系来划分，可分为电压反馈和电流反馈；按反馈信号与输入回路的关系来划分，可分为并联反馈和串联反馈。输入回路的关系来划分，可分为并联反馈和串联反馈。 下一页下一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.2.2 3.2.2 交流反馈与直流反馈的判断交流反馈与直流反馈的判断 在放大电路中存在着直流分量和交流分量，反馈信号也是在放大电路中存在着直流分量和交流分量，反馈信号也是如此。若反馈的
6、信号仅有交流成分，则仅对输入回路中的交流如此。若反馈的信号仅有交流成分，则仅对输入回路中的交流成分有影响，这就是交流反馈；若反馈的信号仅有直流成分，成分有影响，这就是交流反馈；若反馈的信号仅有直流成分，则仅对输入回路中的直流成分有影响，这就是支流反馈。则仅对输入回路中的直流成分有影响，这就是支流反馈。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.2.3 3.2.3 正反馈与负反馈的判断正反馈与负反馈的判断 反馈信号削弱了净输入信号，使输出量变小，这种反馈称反馈信号削弱了净输入信号，使输出量变小，这种反馈称为负反馈。反之，称为正反馈，正反馈多用于振
7、荡电路和脉冲为负反馈。反之，称为正反馈，正反馈多用于振荡电路和脉冲电路，而负反馈多用于改善放大电路的性能。负反馈的判断方电路，而负反馈多用于改善放大电路的性能。负反馈的判断方法：法：1.1.观察电路，找出反馈元件：介于输入和输出回路之间的观察电路，找出反馈元件：介于输入和输出回路之间的元件。元件。2.2.找出反馈元件后再利用瞬时极性法判断正负反馈。三极管三找出反馈元件后再利用瞬时极性法判断正负反馈。三极管三个电极的瞬时极性（交流极性），在共发射极电路，若由基极个电极的瞬时极性（交流极性），在共发射极电路，若由基极输入正弦信号，在某一瞬间集电极和基极的交流极性相反，如输入正弦信号，在某一瞬间集电
8、极和基极的交流极性相反，如图图3-53-5所示。所示。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)图图3-53-5返回返回负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.2.4 3.2.4 电压反馈与电流反馈的判断电压反馈与电流反馈的判断 若其反馈信号与输出电压成正比，则是电压反馈；若反馈若其反馈信号与输出电压成正比，则是电压反馈；若反馈信号与输出电流成正比，就是电流反馈。从另一个角度说，看信号与输出电流成正比，就是电流反馈。从另一个角度说，看反馈是对输出电压采样还是对输出电流采样。显然，作为采样反馈是对输出电压采样还是对输出电流采样。显然，作为采样对象的输出量消失，则反
9、馈信号也必然随之消失，由此可以得对象的输出量消失，则反馈信号也必然随之消失，由此可以得到下面判断电压反馈还是电流反馈的基本方法。到下面判断电压反馈还是电流反馈的基本方法。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断 负载电阻短路法（也称输出短路法）：这种办法是假设将负载电阻短路法（也称输出短路法）：这种办法是假设将负载电阻负载电阻R RL L短路，也就是使输出电压为零。此时若原来是电压反短路，也就是使输出电压为零。此时若原来是电压反馈，则反馈信号一定随输出电压为零而消失；若电路中仍然有馈，则反馈信号一定随输出电压为零而消失；若电路中仍然有反馈存在，
10、则原来的反馈应该是电流反馈。也可以从电路结构反馈存在，则原来的反馈应该是电流反馈。也可以从电路结构判断，若为电压反馈，输出电压为零，则取样信号必为零，说判断，若为电压反馈，输出电压为零，则取样信号必为零，说明取样点和信号输出点必在输出端的同一点上。如果取样点和明取样点和信号输出点必在输出端的同一点上。如果取样点和信号输出点不在同一点上，必为电流反馈。如信号输出点不在同一点上，必为电流反馈。如图图3-83-8所示。所示。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)图图3-83-8返回返回负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.2.5 3.2.5 串联反馈与并联反馈的
11、判断串联反馈与并联反馈的判断 反馈信号回送至输入端，与输入信号有两种不同的叠加方反馈信号回送至输入端，与输入信号有两种不同的叠加方式，即串联和并联。如果反馈信号与输入信号是串联接在输入式，即串联和并联。如果反馈信号与输入信号是串联接在输入回路中的（以电压形式叠加），则称为串联反馈。若反馈信号回路中的（以电压形式叠加），则称为串联反馈。若反馈信号与输入信号是并联接在输入回路中的（以电流形式叠加），则与输入信号是并联接在输入回路中的（以电流形式叠加），则称为并联反馈。在串联反馈中，反馈信号与输入信号在输入回称为并联反馈。在串联反馈中，反馈信号与输入信号在输入回路中是以电压形式相叠加的，而在并联反馈
12、中，反馈信号与输路中是以电压形式相叠加的，而在并联反馈中，反馈信号与输入信号则是以电流的形式相叠加的。入信号则是以电流的形式相叠加的。 从电路结构上也可判断串联反馈和并联反馈，即反馈信号从电路结构上也可判断串联反馈和并联反馈，即反馈信号上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断与输入信号出现在输入端的同一个电极上，是并联反馈，如果与输入信号出现在输入端的同一个电极上，是并联反馈，如果反馈信号与输入信号出现在输入端的不同两个电极上，应是串反馈信号与输入信号出现在输入端的不同两个电极上，应是串联反馈。联反馈。 反馈信号在放大电路输入端是以电压形式（串
13、联反馈）还反馈信号在放大电路输入端是以电压形式（串联反馈）还是以电流形式（并联反馈）出现，与其在输出回路中的采样方是以电流形式（并联反馈）出现，与其在输出回路中的采样方式并无关系。也就是说，不论是电压反馈还是电流反馈，它们式并无关系。也就是说，不论是电压反馈还是电流反馈，它们的反馈信号在输入端都可能以电压或电流两种形式中的一种与的反馈信号在输入端都可能以电压或电流两种形式中的一种与输入信号去叠加。是电压反馈还是电流反馈仅取决于从输出端输入信号去叠加。是电压反馈还是电流反馈仅取决于从输出端的采样方式，是串联反馈还是并联反馈则仅取决于输入端的叠的采样方式，是串联反馈还是并联反馈则仅取决于输入端的叠
14、加方式。加方式。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断3.2.6 3.2.6 负反馈的四种组态负反馈的四种组态 将负反馈电路输出端的采样方式与输入端的叠加方式综合将负反馈电路输出端的采样方式与输入端的叠加方式综合考虑，实际的负反馈放大电路，可以分为以下四种基本类型考虑，实际的负反馈放大电路，可以分为以下四种基本类型（常称为四种组态）：（常称为四种组态）：1.1.电压串联负反馈电压串联负反馈2.2.电压并联负反馈电压并联负反馈 用瞬时极性法判断，反馈极性和输入的瞬时极性出现在输用瞬时极性法判断，反馈极性和输入的瞬时极性出现在输入端同一个电极上，
15、且符号相反，是负反馈。从输出回路看，入端同一个电极上，且符号相反，是负反馈。从输出回路看，上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断反馈信号和输出信号取于输出端同一点，是电压反馈，从输入反馈信号和输出信号取于输出端同一点，是电压反馈，从输入回路看，反馈信号和输入信号加在输入端同一点，是并联反馈。回路看，反馈信号和输入信号加在输入端同一点，是并联反馈。3.3.电流串联负反馈电流串联负反馈 该电路实际就是一个工作点稳定电路。该电路实际就是一个工作点稳定电路。R Rf f是反馈元件，用瞬是反馈元件，用瞬时极性法判断，输入的瞬时极性和反馈极性分别出现在输
16、入端时极性法判断，输入的瞬时极性和反馈极性分别出现在输入端的基极和发射极，不在同一电极上，且符号相同，所以的基极和发射极，不在同一电极上，且符号相同，所以R Rf f引入的引入的是负反馈，输出信号取于集电极，而反馈信号取于发射极，不是负反馈，输出信号取于集电极，而反馈信号取于发射极，不在同一电极上，将输出端短路，反馈信号依然存在，是电流反在同一电极上，将输出端短路，反馈信号依然存在，是电流反上一上一页页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.2 3.2 反馈类型及判断反馈类型及判断馈。由于输入的瞬时极性和反馈极性分别出现在输入端的基极馈。由于输入的瞬时极性和反馈极性分别出现在输入端的基极和发射极
17、，不在同一电极上，应是串联反馈。故和发射极，不在同一电极上，应是串联反馈。故R Rf f引入的是电流引入的是电流串联负反馈。串联负反馈。4.4.电流并联负反馈电流并联负反馈 通过反馈电阻通过反馈电阻R Rf f, ,从输出级的发射极引入到输入级的基极。从输出级的发射极引入到输入级的基极。由于反馈的引出端与输出电压端不在同一电极，故为电流反由于反馈的引出端与输出电压端不在同一电极，故为电流反馈；反馈引入端与输入信号端在同一电极，故为并联反馈。按馈；反馈引入端与输入信号端在同一电极，故为并联反馈。按瞬时极性法判断是负反馈。瞬时极性法判断是负反馈。上一页上一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.3 3
18、.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响3.3.1 3.3.1 负反馈能提高放大倍数的稳定性负反馈能提高放大倍数的稳定性 电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。这样在放大电路输入信号一定的情况下，其输出受电路参数变这样在放大电路输入信号一定的情况下，其输出受电路参数变化、电源电压波动和负载电阻改变的影响较小，即提高了放大化、电源电压波动和负载电阻改变的影响较小，即提高了放大倍数的稳定性。其定量关系如下：倍数的稳定性。其定量关系如下：由式由式 A Af f=X=Xo o/X/Xi i=A/(1+FA)=A/(1+
19、FA) 下一页下一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响3.3.2 3.3.2 负反馈能减小非线性失真和噪声干扰负反馈能减小非线性失真和噪声干扰 由于电路中非线性器件的存在，所以即使输入信号由于电路中非线性器件的存在，所以即使输入信号X Xi i为正弦为正弦波，输出也不是正弦波，而会产生一定的非线性失真。引入负波，输出也不是正弦波，而会产生一定的非线性失真。引入负反馈以后，非线性失真将会减小。反馈以后，非线性失真将会减小。 负反馈只能减小本级放大电路自身产生的非线性失真，而负反馈只能减小本级放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号
20、的非线性失真，负反馈是无能为力。对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力。 加了负反馈后，放大电路的非线性失真减小到加了负反馈后，放大电路的非线性失真减小到M/M/（1+AF1+AF）。）。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响M M为无反馈时的非线性失真系数。为无反馈时的非线性失真系数。 采用负反馈也可抑制放大电路自身产生的噪声，其关系为采用负反馈也可抑制放大电路自身产生的噪声，其关系为N/(1+AF)N/(1+AF)。N N为无反馈的噪声系数。为无反馈的噪声系数。 引入负反馈后，噪声系数减小到引入负反馈后，噪声系数
21、减小到N/(1+AF)N/(1+AF)，但输入信号也，但输入信号也将按同样的规律减小，结果输出端输出信号与噪声的比值（称将按同样的规律减小，结果输出端输出信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高，因此为了提高信噪比，必须同时提高为信噪比）并没有提高，因此为了提高信噪比，必须同时提高有用信号的输入，这就要求信号源要有足够的负载能力。采用有用信号的输入，这就要求信号源要有足够的负载能力。采用负反馈，也可抑制干扰信号。负反馈，也可抑制干扰信号。上一上一页页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响3.3.3 3.3.3 负反馈能扩展通频带负
22、反馈能扩展通频带 由于耦合电容和旁路电容的存在，将引起低频段放大倍数由于耦合电容和旁路电容的存在，将引起低频段放大倍数下降和产生相位移，由于电路中分布电容和三极管极间电容的下降和产生相位移，由于电路中分布电容和三极管极间电容的存在，引起高频段放大倍数下降和产生相位移。对于任何原因存在，引起高频段放大倍数下降和产生相位移。对于任何原因引起的放大倍数下降，负反馈将起稳定作用。引起的放大倍数下降，负反馈将起稳定作用。上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响3.3.4 3.3.4 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 负
23、反馈对输入电阻的影响，仅与反馈网络和基本放大器的负反馈对输入电阻的影响，仅与反馈网络和基本放大器的连接方式有关，而与输出端连接方式无关。连接方式有关，而与输出端连接方式无关。1.1.串联负反馈可以提高放大电路的输入电阻串联负反馈可以提高放大电路的输入电阻 图图3-143-14所示为串联负反馈的方框图，所示为串联负反馈的方框图，riri为无反馈时放大电为无反馈时放大电路的输入电阻，即路的输入电阻，即 当考虑偏置电阻当考虑偏置电阻R Rb b时，输入电阻应为时，输入电阻应为r rififRRb b，故输入电阻的，故输入电阻的提高，受到提高，受到R Rb b的限制，当的限制，当R Rb b的值较小时
24、，则输入电阻取决于的值较小时，则输入电阻取决于R Rb b值。值。2.2.并联负反馈可以减小放大电路的输入电阻并联负反馈可以减小放大电路的输入电阻上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)图图3-143-14返回返回负反馈放大电路(3)3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响3.3.5 3.3.5 负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响1.1.电压负反馈可减小放大电路输出电阻电压负反馈可减小放大电路输出电阻2.2.电流负反馈可提高放大电路输出电阻电流负反馈可提高放大电路输出电阻 结论：结论：（1 1）放大电路若引入的是串联负反馈，则可以提高放大电路的）放大
25、电路若引入的是串联负反馈，则可以提高放大电路的输入电阻，若引入的是并联反馈，则使输入电压下降。其提高输入电阻，若引入的是并联反馈，则使输入电压下降。其提高或降低的程度取决于反馈深度（或降低的程度取决于反馈深度（1+AF1+AF）。）。（2 2）放大电路若引入的是电压负反馈，则可减小放大电路的输）放大电路若引入的是电压负反馈，则可减小放大电路的输上一页上一页 下一页下一页负反馈放大电路(3)3.3 3.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响出电阻，若引入的是电流反馈，则使输出电阻增加，其减小或出电阻，若引入的是电流反馈，则使输出电阻增加，其减小或增加的程度取决于反馈深度（增加的
26、程度取决于反馈深度（1+AF1+AF）。）。 为了改善放大电路的某些性能，如何引入负反馈呢？一般为了改善放大电路的某些性能，如何引入负反馈呢？一般是：是：（1 1）要稳定直流量（静态工作点），应该引入直流负反馈。）要稳定直流量（静态工作点），应该引入直流负反馈。（2 2）根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并联负反馈。）根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并联负反馈。（3 3）根据负载对放大电路输出量的要求，即负载对其信号源的）根据负载对放大电路输出量的要求，即负载对其信号源的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。（4 4）在需要进行信号变换时，应
27、选择合适的组态。）在需要进行信号变换时，应选择合适的组态。上一页上一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.4 3.4 深度负反馈放大电路的分析深度负反馈放大电路的分析3.4.1 3.4.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点 在负反馈放大电路中，当反馈深度（在负反馈放大电路中，当反馈深度（1+AF1+AF）1 1时的反馈，时的反馈，称为深度负反馈。一般在（称为深度负反馈。一般在（1+AF1+AF）1010时，就可以认为是深度时，就可以认为是深度负反馈。此时，由于（负反馈。此时，由于（1+AF1+AF）AFAF因此有因此有 A Af f=1/F (3-21)=1/F (3-21) 由式（由式（3-2
28、13-21）得出：）得出：（1 1）深度负反馈的闭环增益）深度负反馈的闭环增益AfAf只由反馈系数只由反馈系数F F来决定，而与开来决定，而与开环增益环增益A A几乎无关。几乎无关。（2 2）外加输入信号近似等于反馈信号，即）外加输入信号近似等于反馈信号，即X Xi iXXf f。 下一页下一页 返回返回负反馈放大电路(3)3.4 3.4 深度负反馈放大电路的分析深度负反馈放大电路的分析3.4.2 3.4.2 深度负反馈放大倍数的估算深度负反馈放大倍数的估算 如果电路满足深度负反馈的条件，则在中频范围内，如果电路满足深度负反馈的条件，则在中频范围内， A Af f=1/F=1/F。在反馈网络是
29、由阻容元件组成时，放大倍数主要由反馈。在反馈网络是由阻容元件组成时，放大倍数主要由反馈系数决定。在具体估算时，可先求出反馈系数系数决定。在具体估算时，可先求出反馈系数F F，然后求处，然后求处A Af f，但要注意这是广义放大倍数，要计算电压放大倍数时，需根据但要注意这是广义放大倍数，要计算电压放大倍数时，需根据电路结构做一定的转换。我们也可以这样来估算：由于是深度电路结构做一定的转换。我们也可以这样来估算：由于是深度负反馈，则反馈量负反馈，则反馈量X Xf f和放大电路的净输入量和放大电路的净输入量X Xi i相比要强得多，相比要强得多，所以可以认为反馈信号所以可以认为反馈信号X Xf f与外加输入信号与外加输入信号X Xi i基本相等而净输入信基本相等而净输入信号号X Xi i可计为零，即可计为零，即X Xi iXXf f和和 X Xi i00。上一页上一页 返回返回负反馈放大电路(3)
