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1、谁若游戏人生，他就一事无成；谁不能主宰自己，便永远是一个奴隶。 歌德 1第四章 放大电路中的负反馈本章教学要求本章教学要求1掌握负反馈的概念和四种基本类型负反馈放大器的电路结构、工作原理、基本分析方法。2掌握四种负反馈放大器类型的判断。3掌握负反馈对放大器性能的影响，并能根据需要引入适当的负反馈。4掌握在深度负反馈条件下放大器电压增益的近似计算。5掌握利用波特图进行负反馈放大器稳定性分析的方法。了解相位补偿的原理。24-1 4-1 负反馈的基本概念负反馈的基本概念 所谓反馈，就是将所谓反馈，就是将输出信号输出信号进行进行检测检测，以某种形式，以某种形式反馈反馈到放大器的到放大器的输输入端入端，
2、与输入信号相比较，对放大器的，与输入信号相比较，对放大器的输入信号进行调整输入信号进行调整，达到减小输出误，达到减小输出误差，改善放大器性能指标的要求。差，改善放大器性能指标的要求。 4-1-1 4-1-1 放大器的反馈放大器的反馈反馈网络反馈网络B B基本放大器基本放大器A A 由图可知，基本放大器的净输入信号为由图可知，基本放大器的净输入信号为若基本放大器的增益为若基本放大器的增益为A A，反馈，反馈网络的反馈系数为网络的反馈系数为B B，则有，则有因此可得反馈放大器的增益（又称因此可得反馈放大器的增益（又称闭环增益闭环增益）A Af f 为为通常定义为通常定义为 反馈深度反馈深度，这是一
3、个很重要的指标这是一个很重要的指标 3放大器放大器输出输出输入输入取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取 - 削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改善输入电稳定静态工作点；稳定放大倍数；改善输入电阻和输出电阻；扩展通频带，改善输出信号波形。阻和输出电阻；扩展通频带，改善输出信号波形。反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈电路框图反馈电路框图4反馈电路的三个环节：反馈电路的三个环节：放大放大：反馈：反馈：叠加：叠加：基本放大基本放大
4、电路电路Ao反馈回路反馈回路F+输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号5基本放大基本放大电路电路Ao反馈回路反馈回路F+开环放大倍数开环放大倍数闭环放大倍数闭环放大倍数反馈系数反馈系数6负反馈放大电路放大倍数的一般表达式：负反馈放大电路放大倍数的一般表达式：基本放大基本放大电路电路Ao反馈回路反馈回路F+反馈深度反馈深度定义：定义：7负反馈放大器的闭环放大倍数负反馈放大器的闭环放大倍数当当 AB 1时，时，结论：结论：当当 AB 1 很大时，负反馈放大器的闭环很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负
5、反馈可以稳定放大倍数。即负反馈可以稳定放大倍数。8下面是具有反馈的放大器的一个实例下面是具有反馈的放大器的一个实例 U Uf fU U R R1 1R Rf fU Ui iU UO O基本放基本放大器大器反馈反馈网络网络反馈网络反馈网络R Rf f和和R R1 1对对输出电压信号输出电压信号U Uo o取取样得到反馈信号样得到反馈信号U Uf f 在与输入信号在与输入信号U Ui i进行比较后进行比较后得到放大器的得到放大器的净输入信号。净输入信号。然后送入放大然后送入放大器进行放大。器进行放大。 根据反馈深度，我们可以根据反馈深度，我们可以判断判断反馈的性质反馈的性质和和反馈的强弱反馈的强弱
6、 这时放大器增益减小，为负反馈；这时放大器增益减小，为负反馈； 这时放大器增益增加，为正反馈；这时放大器增益增加，为正反馈； 这时放大器增益为无穷大，这时放大器增益为无穷大，放大器自激振荡。放大器自激振荡。 对于负反馈，对于负反馈， 总是总是大于大于1 1，而且，此值，而且，此值越大越大，说明说明负反馈越强负反馈越强，放大器的，放大器的闭环增益下降得越多。闭环增益下降得越多。94-1-2 负反馈的类型 根据反馈信号是对输出电压信号取样还是对输出电流信号取样，以及取样信号反馈到输入端后是与输入信号是串联比较还是并联比较可以对负反馈放大器进行分类。 在输出端，如果反馈信号是对输出电压取样，也就是说
7、反馈信号与输出电压有关，则称为电压反馈；如果反馈信号是对输出电流取样，也就是说反馈信号与输出电流有关，则称为电流反馈。在输入端，如果反馈到输入端的信号是以电压形式出现，与输入电压串联比较，则称为串联反馈；如果反馈到输入端的信号是以电流形式出现，与输入电流并联比较，则称为并联反馈。因此，一共可分为四种不同类型的负反馈，即：（1）电压串联负反馈（2）电压并联负反馈（3）电流并联负反馈（4）电流串联负反馈。10四种不同类型的负反馈的方框图 UfUR LUoabUi AuBu电压串联电压串联电流串联电流串联R LUoIoabUiUUf Ag BrRLI IfUoabIiAuBu电压并联电压并联bIoR
8、LIIfUoaIi AuBu电流并联电流并联11Uo各类反馈在电路连接形式上的一般区别。各类反馈在电路连接形式上的一般区别。R LbXfXXi Au Bu电压反馈在输出端反馈网络的输入端与放大器的输出端是并联连接 将放大电路输出端短路，反馈网络输入端被短路，反馈网络取样信号为零 。 电流反馈R LUoIobXiXXf Ag Br反馈网络的输入端与放大器的输出端是并联连接 将放大电路输出端短路，反馈网络输入端仍可获得输出电流信号 。 将放大电路输出端短路，反馈信号消失为电压反馈，否则为电流反馈12各类反馈在电路连接形式上的一般区别。各类反馈在电路连接形式上的一般区别。在输入端在输入端串联反馈串联
9、反馈 U Uf fU U a aU Ui i A Au u B Bu u反馈信号与输反馈信号与输入信号是串联入信号是串联电压比较电压比较将放大电路输入端将放大电路输入端对地短路，反馈信对地短路，反馈信号仍能输入到基本号仍能输入到基本放大器中放大器中并联反馈并联反馈I I I If fa aI Ii i A Au u B Bu u反馈信号与输反馈信号与输入信号是并联入信号是并联电流比较电流比较将放大电路将放大电路输入端对地输入端对地短路，网络短路，网络输出端被短输出端被短路，反馈信路，反馈信号不能输入号不能输入到基本放大到基本放大器中器中将放大电路将放大电路输入端短路输入端短路，反馈信，反馈信号
10、号仍能输入仍能输入到基本放大电路中为到基本放大电路中为串联串联反馈，否则为反馈，否则为并联并联反馈反馈如果反馈回来的信号输入到基本放大电路的份量越多，则反馈效如果反馈回来的信号输入到基本放大电路的份量越多，则反馈效果就越好。对于果就越好。对于串联串联反馈，电源内阻越反馈，电源内阻越小小，反馈效果就，反馈效果就越好越好；对；对于于并联并联反馈，电源内阻越大，反馈效果就越反馈，电源内阻越大，反馈效果就越好好。134-1-34-1-3负反馈的判别负反馈的判别1.1.反馈类型的判别反馈类型的判别在输出端，将在输出端，将输出端短路输出端短路，使，使输出电压为输出电压为0 0，若，若反馈网络输入端接地反馈
11、网络输入端接地，反馈消失，即，反馈消失，即为为电压电压反馈；否为电流反馈。反馈；否为电流反馈。在输入端，将放大器在输入端，将放大器输入端对地短路输入端对地短路，反馈网络输出端接地反馈网络输出端接地，即为，即为并联并联反馈；否则为反馈；否则为串联反馈。串联反馈。R R1 1R RL LR R f fU Ui iU Uo oR Rs sI Io oU Ui iU Us sR RR RL LR R f fU Uo oR Rs sU Ui iU Us sR RL LR R f fU Uo oR RR R f fI Io oU Uo oR R1 1R RL LU Ui i电压电压串联串联反馈反馈 电流电
12、流并联并联反馈反馈 电压电压并联并联反馈反馈 电流电流串联串联反馈反馈 只要只要反馈网络连接反馈网络连接在在基本放大器的信号输入端就是并联反馈基本放大器的信号输入端就是并联反馈，否则就是串联反馈。，否则就是串联反馈。只要只要反馈网络直接连接反馈网络直接连接在在放大电路输出放大电路输出端端就是电压反馈就是电压反馈，否则就是电流反馈。，否则就是电流反馈。也可从电路连接形式上来判别反馈类型也可从电路连接形式上来判别反馈类型14b bU UCCCCU Uo oU Ui2i2U Ui i1 1C C2 2C C1 1R RB BR RC CR RL Le e2. 2. 正、负反馈的判别正、负反馈的判别1
13、 1）等效放大器）等效放大器一个放大电路，不论是单级放大电路（包括单级运放电路）还是多级放大电路（包一个放大电路，不论是单级放大电路（包括单级运放电路）还是多级放大电路（包括多级运放电路）都可以等效为一个有两个输入端和一个输出端的放大器。这两个括多级运放电路）都可以等效为一个有两个输入端和一个输出端的放大器。这两个输入端也是一个同相输入端和一个反相输入端。输入端也是一个同相输入端和一个反相输入端。 单级晶体管放大电路单级晶体管放大电路 A Au uR RL LU Ui2i2U Ui1i1U Uo ob be e信号电压从信号电压从集电极输出集电极输出时，当信号从时，当信号从基极输入基极输入时，
14、输出电压与输入电压时，输出电压与输入电压反相反相；当信号从当信号从发射极输入发射极输入时，输出电压与输入电压时，输出电压与输入电压同相同相。所以，。所以，基极基极为反相输入端，为反相输入端，发射极发射极为为同相同相输入端。输入端。15多级晶体管放大电路多级晶体管放大电路 e e1 1 c c2 2U UCCCCR RB1B1R RE2E2R RC2C2R RC1C1U Uo oR RL LV V2 2V V1 1C C2 2b b1 1C C1 1U Ui ic c2 2b b1 1A Au ue e1 1R RL LU Ui iU Uo o 信号从第二极集电极输出，当信号从第一级晶体管基极输
15、入时，经信号从第二极集电极输出，当信号从第一级晶体管基极输入时，经过两次反相，输出电压与输入电压同相；当信号从第一级晶体管发射极过两次反相，输出电压与输入电压同相；当信号从第一级晶体管发射极输入时，则输出电压与输入电压同相。所以输入时，则输出电压与输入电压同相。所以b b1 1为同相输入端为同相输入端，e e1 1为反相输为反相输入端入端。16 2 2）正、负反馈的判别）正、负反馈的判别在得到等效放大器后，在得到等效放大器后， 正、负反馈的判别正、负反馈的判别一般采用一般采用瞬时极性判别法瞬时极性判别法。 I If fI I I Ii iU Ui iR Rs sU Us sR RL LR R
16、f fU Uo o设在某一瞬间设在某一瞬间U UI I为正极性，即反相端电位比地高为正极性，即反相端电位比地高这时，电流这时，电流I Ii i流向放大器流向放大器放大器输出端电位为负，即比地低放大器输出端电位为负，即比地低R Rf f两端电位左高右低，两端电位左高右低，I IF F向上流向上流所以，流进放大器的净输入电流为所以，流进放大器的净输入电流为 I I =I=Ii i-I-If f反馈使净输入信号减小反馈使净输入信号减小。故为负反馈。故为负反馈从电路连接形式上也可进行正、负反馈的判别从电路连接形式上也可进行正、负反馈的判别对于对于电压反馈电压反馈，如果反馈网络是无，如果反馈网络是无源网
17、络（如电阻网络），反馈信号源网络（如电阻网络），反馈信号只有连接到放大电路的反相输入端只有连接到放大电路的反相输入端才能使净输入信号减小，才是负反才能使净输入信号减小，才是负反馈。馈。R R1 1R RL LR R f fU Ui iU Uo o17对于对于电流反馈电流反馈，则要分两种情况讨论，则要分两种情况讨论 （1 1）反馈网络是接入到）反馈网络是接入到输出回输出回路的负载侧路的负载侧 R Rs sI Io oU Ui iU Us sR RR RL LR R f fU Uo oR RR R f fI Io oU Uo oR R1 1R RL LU Ui i反馈信号连接到放大电路的反相端为反
18、馈信号连接到放大电路的反相端为负反馈放大电路。负反馈放大电路。一般来说，由集成运放组成的放大器，其反馈支路只能接入到放大器输出回路的一般来说，由集成运放组成的放大器，其反馈支路只能接入到放大器输出回路的负载侧，所以其电流反馈放大电路，反馈信号必须接入到放大器的反相输入端才负载侧，所以其电流反馈放大电路，反馈信号必须接入到放大器的反相输入端才是负反馈。是负反馈。（1 1）反馈网络）反馈网络没有接入到输没有接入到输出回路的负载侧出回路的负载侧 I Io oU URE3RE3I Io oV V3 3R Rf fR RC3C3R RE3E3U UCCCCR RB1B1R RE2E2R RC2C2R R
19、C1C1U Uo oR RL LV V2 2V V1 1C C2 2R RE1E1C C1 1U Ui i由图可知，信号从由图可知，信号从V V1 1基极输入，经基极输入，经过三次反相从过三次反相从V V3 3集电极输出，所以集电极输出，所以V V1 1基极为反相输入端，射极为同相输基极为反相输入端，射极为同相输入端。反馈电路连接到同相输入端，入端。反馈电路连接到同相输入端，根据瞬时极性判别法可知，该电路根据瞬时极性判别法可知，该电路为负反馈。为负反馈。对于对于电压电压反馈，反馈信号接入到放大器反馈，反馈信号接入到放大器反相端反相端为为负负反馈，否则为正反馈。反馈，否则为正反馈。对于电流反馈，
20、如果反馈网络接到输出回路的对于电流反馈，如果反馈网络接到输出回路的负载侧负载侧，则反馈信号接入放大器，则反馈信号接入放大器反相反相端端为为负负反馈，否则为正反馈；如果反馈网络反馈，否则为正反馈；如果反馈网络没有接到没有接到输出回路的输出回路的负载侧负载侧，则反馈信，则反馈信号接入放大器号接入放大器同相端同相端为负反馈，否则为正反馈；为负反馈，否则为正反馈；184.1.4交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈交流反馈交流反馈：反馈只对交流信号起作用。反馈只对交流信号起作用。直流反馈：直流反馈：反馈只对直流起作用。反馈只对直流起作用。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断，
21、则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。用。19增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf
22、RE1C20增加旁路电容增加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE121负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点4.1.5负反馈的分类负反馈的分类用用于于改改善善放放大大电电路路性性能能224.1.6 反馈类型的判别方法反馈类型的判别方法分析步骤：分析步骤：3. 是否负反馈？是否负反馈？4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？是负反馈！那
23、么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）（判断反馈的组态）1. 找出反馈网络（电阻）。找出反馈网络（电阻）。2. 是交流反馈还是直流反馈？是交流反馈还是直流反馈？23一、电压反馈与电流反馈判别方法：一、电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。一般从后级放大器的集电极采样。电流反馈电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。一般从后级放大器的发射极采样。二、并联反馈与串联反馈判别方法：二、并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。的反馈信号接于晶体管发射极。注意：注意：直
24、流反馈中，输出电压指直流反馈中，输出电压指UCE，输输出电流指出电流指IE或或IC。从从输出端输出端看：按电路结构、采样形式、输出端短路法分析。看：按电路结构、采样形式、输出端短路法分析。从从输入端输入端看：按电路结构、反馈信号性质、比较形式分析。看：按电路结构、反馈信号性质、比较形式分析。24三、正反馈与负反馈的判别方法三、正反馈与负反馈的判别方法瞬时极性法瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反出信号与原输出信号的变
25、化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。号的比较关系。25例例1：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T
26、1T2Rf此电路是电压串联负反馈，此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。对直流不起作用。26 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。反这一性质。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfubeube27 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。 当为当为
27、交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相位相位的关系的关系。电路中两个信号的相位。电路中两个信号的相位不是同相就是反不是同相就是反相相，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。28例例2：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用
28、。29+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif问题：问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？反馈回路加隔直电容？不能！不能！Rf为三极管提供静态电流！为三极管提供静态电流！Rf 的的作用：作用：1. 提供静态工作点。提供静态工作点。2. 直流负反馈，稳定直流负反馈，稳定静态工作点。静态工作点。3. 交流负反馈，稳定交流负反馈，稳定放大倍数。放大倍数。30例例3：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiii
29、BiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE231例例4：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB232例例5：判断如图电路中：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。的负反馈作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie电流串联反馈电流串联反馈RE2对交流反对交流反馈不起作用馈不起作用1. 对交流信号：对交流信号：ieueube=ui-uei
30、bieRE1：电流串联负反馈。电流串联负反馈。332. 对直流信号：对直流信号：RE1、RE2对对直流均起作直流均起作用，通过反用，通过反馈稳定静态馈稳定静态工作点。工作点。反馈过程：反馈过程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUEIBIE34例例6：判断如图电路中：判断如图电路中RE3的负反馈作用。的负反馈作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3电流串联负反馈。电流串联负反馈。35小结：小结： 1、反馈类型：
31、正反馈与负反馈；电压反馈与电流反馈；串联反馈与并联反馈；直流反馈与交流反馈。 2、负反馈放大电路的四种基本组态：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； 3、用瞬时极性法判别正反馈和负反馈。 4、按采样形式、电路结构、输出短路法判别电压反馈和电流反馈。 5、按电路结构、比较形式、反馈信号性质判别串联反馈和并联反馈。364-2 负反馈对放大器性能的影响4-2-1 提高放大倍数的稳定放大倍数的稳定性是放大器的一个重要指标。我们一般用放大倍数的相对变化量来定义放大倍数的稳定性。 根据有由于负反馈时F1，所以，闭环增益的相对变化量小于开环增益相对变化量。放大倍数的稳定性得以提高
32、，而且，反馈越深，放大倍数的稳定性越好。对于深度负反馈，F1，则有可见，在深度负反馈下，闭环增益几乎与开环增益无关，也就是说，闭环增益几乎不受开环增益变化的影响，因而，增益稳定性得到了极大的提高。 37 应当指出，对于不同类型的负反馈，由于取样信号、反馈信号不同，A 、B、Af所表示的含义是不同的，它所稳定的对象也是不同的， 串联电压电压负反馈，开环增益、反馈系数和闭环增益分别为Au、Bu、Auf。当负载电阻增大造成输出电压增大时，反馈电压也增加，而反馈电压的增加将使得净输入电压减小，最终使输出电压电压下降而保持基本稳定。串联电流电流负反馈，开环增益、反馈系数和闭环增益分别为Ag、Br、Agf
33、。当负载电阻增大造成输出电流减小时，反馈电压也减小，而反馈电压的减小将使得净输入电压增加，最终使输出电流电流增加而保持基本稳定。并联电压电压负反馈，开环增益、反馈系数和闭环增益分别为Ar、Bg、Arf。当负载电阻增大造成输出电压增大时，反馈电流也增加，而反馈电流的增加将使得净输入电流减小，最终使输出电压电压下降而保持基本稳定。并联电流电流负反馈，开环增益、反馈系数和闭环增益分别为Ai、Bi、Aif。当负载电阻增大造成输出电流减小时，反馈电流也减小，而反馈电流的减小将使得净输入电流增加，最终使输出电流电流增加而保持基本稳定。 由此可见，电压负反馈可以使输出电压稳定， 电流负反馈可以使输出电流稳定
34、。 384-2-2 减小放大器非线性失真放大器在大信号工作时，不可避免地要产生非线性失真，引入负反馈以后，可以使这种非线性失真得到改善。 基本放大器反馈网络基本放大器基本放大器产生失真基本放大器对信号负半周放大能力较小负反馈减小失真反馈信号与输入信号比较后产生预失真信号使输出信号较少了失真负反馈改善非线性失真实际上是通过负反馈先产生一个预失真信号来实现的，这种预失真信号来自于输出信号的失真，因此负反馈只能改善放大器的非线性失真，而不能消除失真。负反馈改善非线性失真的效果与反馈深度有关，反馈越深改善效果越好。在深度负反馈时， ，放大电路的输出几乎与基本放大电路无关，基本放大电路的非线性失真也就得
35、到了抑制。394-2-3 扩展放大电路的通频带放大电路的通频带也是衡量放大电路性能的一个重要指标。引入负反馈以后，可以使放大电路的通频带得到展宽 下面以低通滤波器为例低通滤波器的开环频率特性为 引入负反馈以后，并假设反馈网络为纯电阻网络，B为实数，则闭环增益的频率特性为式中 为闭环增益 引入负反馈后闭环放大电路的带宽为应该指出，通频带的扩展是以放大器增益减小为代价的，实际上引入负反馈后，放大电路的带宽增益积是不变的。即404-2-4 改变输入、输出电阻1.1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响对于负反馈，输入信号与净输入信号的关系为所以，对于串联负反馈有并联负反馈有 1）串联负反馈提高输入电阻）
36、串联负反馈提高输入电阻AB根据输入电阻的定义有式中所以，串联负反馈使输入电阻提高了F倍 412 2）并联负反馈降低输入电阻）并联负反馈降低输入电阻AB同样根据输入电阻的定义有式中所以，并联负反馈使闭环输入电阻减小 到基本方大器输入电阻的1/F 由此可见，串联负反馈可以使输入电阻增大，而并联负反馈可以使输入电阻减小。所以引入负反馈是改变输入电阻的一个重要手段。422.2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响1 1）电压负反馈）电压负反馈AB开路 根据输出电阻的定义，将信号源置零（Xi= 0），X=Xf，将外接负载电阻断开，外加电压，求出Uo与Io的约束关系 设反馈网络输入端开路 ，则有所以有可见，电
37、压负反馈使输出电阻减小 为基本放大器的1/F。432 2）电流负反馈）电流负反馈AB短路反馈网络只对电流取样，与电压无关，故认为反馈网络输入端短路。 输入信号为零， X=Xf，则有所以有可见，电流负反馈使输出电阻增加F倍 由此可见，电流负反馈可以使输入电阻增大，而电压负反馈可以使输出电阻减小。所引入不同的负反馈可以使输出电阻增加或减小。444-3 深度负反馈的工程计算 负反馈放大电路可以采用等效电路的方法进行分析，但是其计算较为复杂。在工程上，对于深度负反馈，可用Af=1/B来近似计算。 但要注意的是，对于不同类型的反馈，Af和B的含义是不同的， 对于需要计算电压放大倍数时，要根据不同类型的负
38、反馈进行不同的处理。1. 1. 串联电压负反馈串联电压负反馈例例4-14-1 串联电压负反馈放大器，在深度负反馈下，试计算其闭环电压增益。R1RLR fUiUo解解 在深度负反馈条件下，串联电压负反馈的闭环增益为由于串联负反馈使放大电路输入电阻增大，放大电路输入端可近似为“虚开”，所以有所以 452.2.并联电流负反馈并联电流负反馈例例 4-24-2 并联电流负反馈放大器，在深度负反馈下，试计算其闭环电压增益。RsIoUiUsRRLR fUo解解 在深度负反馈条件下，并联电流负反馈的闭环增益为由于并联负反馈使放大电路输入电阻减小，放大器输入端可近似为“虚短”。所以有所以 在输出端， ，在输入端
39、，由于可近似为“虚短”，则有 。所以有其放大电路闭环电压增益为463.3.并联电压负反馈并联电压负反馈例例 4-34-3 并联电压负反馈放大器，在深度负反馈下，试计算其闭环电压增益。UiRsUsRLR fUo解解 在深度负反馈条件下，并联电压负反馈的闭环增益为由于并联负反馈使放大电路输入电阻减小，放大器输入端可近似为“虚短”。有所以 在输入端，由于可近似为“虚短”，则有 。所以其放大电路闭环电压增益为474.4.串联电流负反馈串联电流负反馈例例 4-44-4 串联电流负反馈放大器，在深度负反馈下，试计算其闭环电压增益。RR fIoUoR1RLUi解解 在深度负反馈条件下，串联电流负反馈的闭环增
40、益为由于串联负反馈使放大电路输入电阻增大，放大电路输入端可近似为“虚开”，有所以 在输出端， ，所以有48例例 4-54-5 由分立元件组成的带有反馈的放大电路，试判断其反馈类型，并近似计算其电压增益。UCCV1V2RsRC1RC2RfRE2IoIfIiusuo解解 根据三极管基极与集电极电压相位关系知，V1基极与放大电路输出端电压同相，故V1 基极是同相输入端，而发射极则是反向输入端。（2）确定反馈类型。在输入端由于反馈电阻接于放大器信号输入端，故为并联反馈；在输出端，由于反馈电阻没有接于放大电路输出端，故为电流反馈； 由于反馈网络没有接到输出回路负载侧，而反馈网络接入到放大器的同相输入端，
41、故为负反馈。所以该电路为并联电流负反馈电路 （1）确定等效放大器同相输入端和反相输入端图一49（3）按深度负反馈计算电压增益 放大器输入端可近似为“虚短”。所以有并联电流负反馈，其闭环增益为 所以 在输出端， ，在输入端，由于可近似为“虚短”，所以 。所以其放大电路闭环电压增益为UCCV1V2RsRC1RC2RfRE2IoIfIiusuo50IoRERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2Uf图二对于图二电路（1）确定等效放大器同相输入端和反相输入端 显然基极是反相输入端，发射极是同相输入端 （2）确定反馈类型 可见反馈网络没有接到信号输入端，为串联反馈；同样反馈网络也没有接到信号输出端，为电
42、流反馈。根据正负反馈判断规则，由于电流反馈的反馈网络没有接到输出回路的负载侧，而在放大器输入端，反馈网络接入到放大器同相端，故为负反馈。所以该电路为串联电流负反馈电路。51（3）按深度负反馈计算电压增益 串联电流负反馈，有 在输出端， ，在输入端，由于可近似为“虚短”， ，所以 。故其放大电路闭环电压增益为IoRERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2Uf在利用深度负反馈对电路进行近似计算中，在运用“虚短”“虚开”时要注意：（1）计算反馈电流If时，将输入端短路，计算反馈电压Uf时，将输入端开路；（2）在并联反馈中，如果输入信号时电流源，在将Ui（Us）用Ii表示时，应将放大电路输入端开路；
43、如果输入信号时电压源，在Ui（Us）用Ii表示时，应将放大电路输入端短路；52 4-4 反馈放大电路的稳定性分析 引入负反馈以后，放大电路的许多性能都得以改善，而且反馈越深，性能改善越明显。但是负反馈的引入有可能使放大电路不能稳定地工作，即有可能引起放大电路自激振荡，而且反馈越深，这种可能性越大。 4-4-1 反馈放大电路稳定性判据 判别稳定性的方法有根轨迹法、奈奎斯特图和波特图法。波特图法因操作方便而得到广泛应用。 1.1.自激条件自激条件一个系统在中频段是负反馈。但电路中存在的储能元件（L、C）会使电路产生附加相移，如果一个反馈电路，在中频时是负反馈，但在某一个频点上产生的相移为180o，
44、这样就变为正反馈，一旦反馈又足够强，就会产生自激振荡。负反馈电路的传输函数为 所以频率响应表达式为53幅度平衡条件和相位平衡条件 当时闭环放大倍数为无穷大。这意味着，没有信号输入，仍然有信号输出，亦即电路产生自激振荡。所以电路自激的幅度平衡条件和相位平衡条件为 幅度平衡条件相位平衡条件一个负反馈系统，必须同时满足幅度平衡和相位平衡条件时，才可能自激。 表示反馈电路的附加相移达到180O，变负反馈为正反馈。 表示反馈量恰恰等于净输入量，也就是维持自激振荡的最小量。负反馈电路不自激的条件或或者或用波特图判断负反馈电路稳定的依据542.2.稳定性判别稳定性判别下面的讨论基于：反馈网络为纯电路网络，反
45、馈系数相移为零 将负反馈电路不自激条件作一改写利用波特图的判别过程如下： 第一步，画出基本放大器的幅频波特图和相频波特图 第二步，将反馈系数 的幅频特性画在同一坐标系中，并得到两条曲线的交点处的频率c 第三步，稳定性判断。如果 ，则系统稳定，否则，系统是不稳定的 稳定不稳定553.3.反馈放大电路的稳定裕度反馈放大电路的稳定裕度 对于一个稳定的负反馈系统，不仅要求不进入自激状态，而且要求远离自激状态，以保证在外界条件变化时也能使系统稳定地工作。稳定裕度是衡量稳定性能的好坏的质量指标。1）相位裕度相位裕度 。相位裕度定义为：当时 ， 在-180o线上面与-180o线的距离。即：越大，系统稳定性越
46、好。通常要求 2）增益裕度增益裕度 。增益裕度定义为：当 时， 在 线之下与 的距离；或 在0dB线之下与0dB线的距离。即：对于稳定的系统，为负值，越负，系统越稳定 通常要求56例例 4-64-6 一个负反馈电路，其基本放大器的频率特性为试判断反馈系数为B1=0.0001和B2=0.01时，负反馈是否稳定，如果系统稳定，试求稳定裕度。解解 先画出基本放大器的幅频特性和相频特性波特图，并画出B1=0.01和B2=0.0001时的幅频特性波特图于同一坐标系进而求得fc1、fc2和可见，当B1=0.0001时，系统稳定；当B2=0.01时，系统不稳定。由图可见，当B1=0.0001时 ，有相位裕度
47、 增益裕度 57多极点负反馈电路稳定性讨论（1）多极点的负反馈电路，反馈越深，系统就越不易稳定。 （2）当 与 交点于 线的 线段时，系统是稳定的 （3）当 与 交点于 线的 线段时，系统是不稳定的 （4）当 与 交点于 线的 线段时，系统可能稳定可能不稳定 因此，单极点和双极点系统是稳定的， 三极点系统有可能不稳定。58从幅频特性上来看，相位补偿的目标就是要使 与 交点尽量在 线的 线段4-4-2反馈放大器的相位补偿引入负反馈可以改善放大器的性能，但是过深的负反馈却使系统可能不稳定，增加反馈深度往往受到稳定性的限制。采用相位补偿技术可以较好的解决这一问题。 1.1.滞后补偿滞后补偿所谓滞后补
48、偿，就是在基本放大电路中插入一个使其频率特性相位滞后的RC电路，达到稳定负反馈放大器的目的。1 1）主极点补偿）主极点补偿 主极点就是在放大器中时间常数最大的极点。 主极点补偿，就是在时间常数最大的回路里并接电容，使其时间常数更大，这样主极点变得更低，结果使 与 交点尽量在 线的 线段， 5960dB/dec40dB/dec主极点补偿原理波特图表示主极点补偿原理波特图表示20dB/dec/(Hz)交点于60dB/dec系统不稳定补偿1补偿2补偿1对于特定的反馈系数B可以使系统稳定，补偿2则对于任何反馈系数可以使系统稳定，称为全补偿主极点补偿电路主极点补偿电路CAuUiUoCCUCCV1V2RC
49、1RC2RE2补偿电容补偿电容补偿电容的计算补偿电容的计算设补偿后的主极点为fcfc这种补偿方法的缺点在于使系统通频带降低 60RC2)2)极零点补偿极零点补偿主极点补偿是主极点下降太多，系统通频带降低太多。极零点补偿是对主极点补偿的同时，增加一个零点，这个零点的值尽量等于第二极点的值，如果相等，就相当于将第二个极点抵消了。 极零点补偿原理波特图表示极零点补偿原理波特图表示40dB/dec20dB/dec/(Hz)抵消第二个基点抵消第二个极点后。三个极点的系统就变为双极点的系统，使系统稳定。 极零点补偿电路极零点补偿电路UCCREV1V2RC1RC2RCR1C1UiUoCRUiAuUCCRCC
50、1V1V2RC1RC2RE2补偿等效电路补偿等效电路61补偿电路参数的计算补偿电路参数的计算RCR1C1Ui图中补偿电容为C，补偿电阻为R ，C1、R1为主极点回路等效电容和电阻。适当地选择C ，使C C1，则可得 Uo可见补偿后的主导极点对应的转折频率为新增的零点的转折频率为只要使fz等于第二个极点，就可以使三极点系统变为两极点系统，从而使系统稳定极零点也将使主导极点下降，但比主导极点补偿下降得少，也就是说在通频带损失不太多的情况下可使系统稳定。622. 2. 超前补偿超前补偿 超前补偿的指导思想是在第二个极点回路里引入一个零点，抵消第二个极点，使系统的稳定性得以改善。这时系统的主极点频率不
51、受影响，故系统的通频带将不发生变化。补偿电路补偿电路RCCi2UCCV1V2RC1RC2RE2AR2RfR1CUiUoCi2CRUoRi2Ui三极管放大电路运算放大器放大电路补偿等效电路63补偿电路参数计算补偿电路参数计算Ci2CRUoRi2Ui图示为三极管放大电路第二个极点回路等效电路，可得 当满足 ，上式可以简化为可见，A(s)与频率无关，即第二个极点被抵消了 对于运算放大器补偿电路AR2RfR1CUiUo可以得到可见，选择适合的 就可以抵消第二个极点 由于这种补偿是增加了一个零点，而零点在相位上是超前的，所以称为超前补偿。通常 ， ，使得零点转折频率小于极点转折频率，也就是说，零点在前，极点在后，故又称为零极点补偿。64
