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1、第七章第七章反饋放大電路反饋放大電路第七章第七章第七章放大電路中的反饋放大電路中的反饋7.1反饋的基本概念反饋的基本概念及判斷方法及判斷方法7.2負反饋放大電路負反饋放大電路的四種基本組態(tài)的四種基本組態(tài)7.4深度負反饋放大電路放大倍數分析深度負反饋放大電路放大倍數分析7.6負反饋放大電路的負反饋放大電路的穩(wěn)定性穩(wěn)定性7.3負反饋對放大負反饋對放大電路的方框圖電路的方框圖7.5負反饋對放大電路負反饋對放大電路性能的影響性能的影響童童詩詩白白第第三三版版第七章第七章反饋放大電路7.1.1反饋的基本概念反饋的基本概念一、什么是反饋一、什么是反饋在電子設備中經常采用反饋的在電子設備中經常采用反饋的方法
2、來改善電路的性能，以達方法來改善電路的性能，以達到預定的指標。到預定的指標。放大電路中的放大電路中的反饋反饋，是指將放大，是指將放大電路輸出電量電路輸出電量(輸出電壓或輸出電輸出電壓或輸出電流流)的一部分或全部，通過一定的的一部分或全部，通過一定的方式，反送回輸入回路中。方式，反送回輸入回路中。圖圖7.1.1反饋放大電路的反饋放大電路的方框圖方框圖-7.1反饋的基本概念反饋的基本概念及判斷方法及判斷方法第七章第七章反饋放大電路二、正反饋和負反饋二、正反饋和負反饋反饋信號增強了外加輸入信號，使放大電路的放反饋信號增強了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數提高大倍數提高 正反饋正反饋反饋信號削弱了外
3、加輸入信號，使放大電路的放反饋信號削弱了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數降低大倍數降低 負反饋負反饋負反饋負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定靜態(tài)工作點第七章第七章反饋放大電路三、直流反饋和交流反饋三、直流反饋和交流反饋(a)直流負反饋直流負反饋(b)交流負反饋交流負反饋交流負反饋交流負反饋：反饋量只含有交流量。：反饋量只含有交流量。用以改善放大電路的性能。用以改善放大電路的性能。直流負反饋直流負反饋：反饋量只含有直流量。可穩(wěn)定靜態(tài)工作點。：反饋量只含有直流量。可穩(wěn)定靜態(tài)工作點。第七章第七章反饋放大電路7.1.2反饋的判斷反饋的判斷一、有無反饋的判斷一、有無反饋的判斷是否有聯(lián)系輸入、輸出回路的反饋通路；
4、是否有聯(lián)系輸入、輸出回路的反饋通路；是否影響放大電路的凈輸入。是否影響放大電路的凈輸入。(a)沒引入反饋的放大電路沒引入反饋的放大電路(b)引入反饋的放大電路引入反饋的放大電路(c)R的接入沒引入反饋的接入沒引入反饋第七章第七章反饋放大電路反饋極性的判斷方法：反饋極性的判斷方法：瞬時極性法。瞬時極性法。先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后的放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后根據反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判根據反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反饋的極性。斷出反饋的極性。二、反饋
5、極性的判斷二、反饋極性的判斷對分立元件而言，對分立元件而言，C與與B極性相反，極性相反，E與與B極性相同。極性相同。對集成運放而言，對集成運放而言，uO與與uN極性相反，極性相反，uO與與uP極性相同。極性相同。第七章第七章反饋放大電路例：用瞬時極性法判斷電路中的反饋極性。例：用瞬時極性法判斷電路中的反饋極性。-因為因為差差模模輸入電壓等輸入電壓等于于輸入輸入電壓與電壓與反饋反饋電壓之電壓之差，反饋增強了輸入電壓，差，反饋增強了輸入電壓，所以為所以為正反饋正反饋。-反饋信號削弱了輸入反饋信號削弱了輸入信號，因此為信號，因此為負反饋負反饋。圖圖 6.1.3(a)正反饋正反饋(b)負反饋負反饋例例
6、vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)凈輸入量減小凈輸入量減小vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)凈輸入量增加凈輸入量增加a a負反饋負反饋b b正反饋正反饋vO-+R4R5R3-+vIR1R2反饋通路反饋通路反饋通路反饋通路級間反饋通路級間反饋通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)凈輸入量減小凈輸入量減小級間負反饋級間負反饋反饋通路反饋通路本級反饋通路本級反饋通路第七章第七章反饋放大電路分立元件電路反饋極性的判斷分立元件電路反饋極性的判斷圖圖7.1.4分立元件放大電路反饋極性的判斷分立元件放大電路反饋極性的判斷反饋通路反饋通路凈輸入量減小凈輸入量減小電壓負反饋電
7、壓負反饋第七章第七章反饋放大電路三、直流反饋與交流反饋的判斷三、直流反饋與交流反饋的判斷直流負反饋直流負反饋：反饋量只含有直流量。：反饋量只含有直流量。交流負反饋交流負反饋：反饋量只含有交流量。：反饋量只含有交流量。圖圖7.1.5直流反饋與交流反饋的判斷（一）直流反饋與交流反饋的判斷（一）(a)電路電路(b)直流通路直流通路(c)交流通路交流通路直流反饋直流反饋無交流反饋無交流反饋第七章第七章反饋放大電路7.2.1負反饋放大電路分析要點負反饋放大電路分析要點（3）負反饋的基本作用是將引回的反饋量與輸入量相減，）負反饋的基本作用是將引回的反饋量與輸入量相減，從而調整電路的凈輸入量和輸出量。從而調
8、整電路的凈輸入量和輸出量。（1）交流負反饋使放大電路的輸出量與輸入量之間具有）交流負反饋使放大電路的輸出量與輸入量之間具有 穩(wěn)定的比例關系，任何因素引起的輸出量的變化均得穩(wěn)定的比例關系，任何因素引起的輸出量的變化均得到抑制。由于輸入量的變化也同樣會受到抑制，因此到抑制。由于輸入量的變化也同樣會受到抑制，因此交流負反饋使電路的放大能力下降交流負反饋使電路的放大能力下降。（2）反饋量實質上是對輸出量的取樣，其數值與輸出）反饋量實質上是對輸出量的取樣，其數值與輸出量成正比。量成正比。7.2負反饋放大電路負反饋放大電路的四種基本組態(tài)的四種基本組態(tài)第七章第七章反饋放大電路（2）從輸入端看，反饋量與輸入量
9、是以電壓方）從輸入端看，反饋量與輸入量是以電壓方式相疊加，還是以電流方式相疊加。式相疊加，還是以電流方式相疊加。對于具體的負反饋放大電路，首先應研究下列問題，對于具體的負反饋放大電路，首先應研究下列問題，進而進行定量分析。進而進行定量分析。（1）從輸出端看，反饋量是取自于輸出電壓，）從輸出端看，反饋量是取自于輸出電壓，還是取自于輸出電流。還是取自于輸出電流。反饋信號取自輸出電壓，則為反饋信號取自輸出電壓，則為電壓反饋電壓反饋反饋信號取自輸出電流，則為反饋信號取自輸出電流，則為電流反饋電流反饋反饋量與輸入量以電壓形式求和，為反饋量與輸入量以電壓形式求和，為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋反饋量與輸入量以電流形式
10、求和，為反饋量與輸入量以電流形式求和，為并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋第七章第七章反饋放大電路7.2.2四種負反饋組態(tài)四種負反饋組態(tài)一、電壓串聯(lián)負反饋一、電壓串聯(lián)負反饋圖圖 7.2.2電壓串聯(lián)負反饋電路電壓串聯(lián)負反饋電路反饋信號與輸出電壓成反饋信號與輸出電壓成正比，集成運放的凈輸入電正比，集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓壓等于輸入電壓與反饋電壓之差，之差，.fi.iUUU.oF11f.URRRU 電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)負反饋負反饋第七章第七章反饋放大電路二、電流串聯(lián)負反饋二、電流串聯(lián)負反饋圖圖 7.2.3電流串聯(lián)負反饋電路電流串聯(lián)負反饋電路反饋
11、信號與輸出電流成正比，反饋信號與輸出電流成正比，凈輸入電壓等于外加輸入信號凈輸入電壓等于外加輸入信號與反饋信號之差與反饋信號之差.fi.iUUU Fo.f.RIU（2）串聯(lián)負反饋電路的輸入電流很小，適用于輸入信號為）串聯(lián)負反饋電路的輸入電流很小，適用于輸入信號為恒壓源或近似恒壓源的情況。恒壓源或近似恒壓源的情況。（1）電壓負反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋能夠穩(wěn)定）電壓負反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋能夠穩(wěn)定輸出電流。輸出電流。小結小結第七章第七章反饋放大電路三、電壓并聯(lián)負反饋三、電壓并聯(lián)負反饋圖圖 7.2.4電壓并聯(lián)負反饋電路電壓并聯(lián)負反饋電路反饋信號與輸出電壓成正比，凈輸入電流等于外加反
12、饋信號與輸出電壓成正比，凈輸入電流等于外加輸入電流與反饋電流之差輸入電流與反饋電流之差.f.i.iIII F.of.RUI 第七章第七章反饋放大電路四、電流并聯(lián)負反饋四、電流并聯(lián)負反饋圖圖 6.2.5電流并聯(lián)負反饋電路電流并聯(lián)負反饋電路 反饋信號與輸出電反饋信號與輸出電流成正比，凈輸入電流流成正比，凈輸入電流等于外加輸入信號與反等于外加輸入信號與反饋信號之差：饋信號之差：.f.iiIII F33o.f.RRRII 第七章第七章反饋放大電路四種負反饋組態(tài)的放大倍數四種負反饋組態(tài)的放大倍數電壓串聯(lián)負反饋電路電壓串聯(lián)負反饋電路電流串聯(lián)負反饋電路電流串聯(lián)負反饋電路電壓并聯(lián)負反饋電路電壓并聯(lián)負反饋電路電
13、流并聯(lián)負反饋電路電流并聯(lián)負反饋電路i.o.UUAuuf電壓放電壓放大倍數大倍數)(io.IUAuif轉移轉移電阻電阻 )S(i.o.UIAiuf轉移轉移電導電導io.IIAiif電流放電流放大倍數大倍數第七章第七章反饋放大電路7.2.3反饋組態(tài)的判斷反饋組態(tài)的判斷iX并聯(lián)：反饋量并聯(lián)：反饋量和和fX輸入量輸入量接于同一輸入端。接于同一輸入端。fXiXfXiX接于不同的輸入端。接于不同的輸入端。iX串聯(lián)：反饋量串聯(lián)：反饋量和和fX輸入量輸入量fXiXfXiX電流：將電流：將負載負載短路，反饋量仍然存在。短路，反饋量仍然存在。電壓：將電壓：將負載負載短路，反饋量為零。短路，反饋量為零。第七章第七章
14、反饋放大電路一、電壓負反饋與電流負反饋的判斷一、電壓負反饋與電流負反饋的判斷令輸出電壓為零，反饋電流不存在，所以是令輸出電壓為零，反饋電流不存在，所以是電壓負反饋電壓負反饋第七章第七章反饋放大電路令輸出電壓為零，反饋電流仍存在，所以是令輸出電壓為零，反饋電流仍存在，所以是電流負反饋電流負反饋第七章第七章反饋放大電路二、串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷（略）二、串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷（略）例例7.2.1判斷反饋的組態(tài)。判斷反饋的組態(tài)。反饋通路：反饋通路：T、R2與與R1交、直流反饋交、直流反饋瞬時極性法判斷：瞬時極性法判斷：負負反饋反饋輸出端看：輸出端看：電流電流負反饋負反饋輸入端看：輸入端看：串聯(lián)串
15、聯(lián)負反饋負反饋電路引入交、直流電流串聯(lián)負反饋電路引入交、直流電流串聯(lián)負反饋第七章第七章反饋放大電路例例7.2.2判斷反饋的組態(tài)。判斷反饋的組態(tài)。圖圖6.2.9例例6.2.2電路圖電路圖反饋通路：反饋通路：T3、R4與與R2交、直流反饋交、直流反饋瞬時極性法判斷：瞬時極性法判斷：負負反饋反饋輸出端看：輸出端看：電壓電壓負反饋負反饋輸入端看：輸入端看：串聯(lián)串聯(lián)負反饋負反饋電路引入交、直流電壓串聯(lián)負反饋電路引入交、直流電壓串聯(lián)負反饋第七章第七章反饋放大電路7.3.1負反饋放大電路的方框圖表示法負反饋放大電路的方框圖表示法反饋放大電路方框圖反饋放大電路方框圖.f.o.iXXX，分 別分 別為輸入信號、
16、輸出信為輸入信號、輸出信號和反饋信號；號和反饋信號；開環(huán)放大倍數開環(huán)放大倍數:.A無反饋時放大網絡的放大倍數；無反饋時放大網絡的放大倍數；因為：因為：i.o.XXA o.f.XXF.f.iiXXX 7.3負反饋放大電路的方框圖及一般表達式負反饋放大電路的方框圖及一般表達式第七章第七章反饋放大電路所以：所以：)()(.o.i.f.i.i.oXFXAXXAXAX 閉環(huán)放大倍數：閉環(huán)放大倍數：:.fAFAAXXA1.i.o.f稱為稱為閉路增益閉路增益的大小稱為的大小稱為反饋深度反饋深度.FAFA1F為為反饋系數，反饋系數，A為為開環(huán)放大倍數開環(huán)放大倍數第七章第七章反饋放大電路7.3.2四種組態(tài)電路的
17、方塊圖四種組態(tài)電路的方塊圖電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋第七章第七章反饋放大電路表表7.3.1四種組態(tài)負反饋放大電路的比較四種組態(tài)負反饋放大電路的比較輸出信號輸出信號反饋信號反饋信號組態(tài)電路的放大倍數組態(tài)電路的放大倍數反饋系數反饋系數電壓串聯(lián)式電壓串聯(lián)式電壓并聯(lián)式電壓并聯(lián)式電流串聯(lián)式電流串聯(lián)式電流并聯(lián)式電流并聯(lián)式o.Uo.Uo.Io.IF.Uf.Uf.If.Iio.UUAuu 電壓放電壓放大倍數大倍數)(io.IUAui互阻互阻增益增益 )S(io.UIAiu 互導互導增益增益io.IIAii 電流放電流放大倍數
18、大倍數oF.UUFuuS)(of.UIFiu)(o.IUFFuiof.IIFii 第七章第七章反饋放大電路FAAXXA 1.i.o.f若若11 FAFFAAFAAA11.f 深度負反饋深度負反饋結論：深負反饋放大電路的放大倍數主要由反饋網結論：深負反饋放大電路的放大倍數主要由反饋網絡的反饋系數決定，能保持穩(wěn)定。絡的反饋系數決定，能保持穩(wěn)定。若若，01 FA則則 fA自激振蕩自激振蕩7.3.3負反饋放大電路的一般表達式負反饋放大電路的一般表達式閉環(huán)放大倍數：閉環(huán)放大倍數：AFAAf1在中頻段，在中頻段，Af、A和和F均為實數均為實數 第七章第七章反饋放大電路7.4.1 深度負反饋的實質深度負反饋
19、的實質放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數：放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數：iofXXA 深度負反饋放大電路的深度負反饋放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數：閉環(huán)電壓放大倍數：FA1f ofXXF 而而foio XXXX 所以所以得得fiXX 對于串聯(lián)負反饋：對于串聯(lián)負反饋：并聯(lián)負反饋：并聯(lián)負反饋：fiUU fiII 結論：結論：根據負反饋組態(tài)，選擇適當的公式；再根據根據負反饋組態(tài)，選擇適當的公式；再根據放大電路的實際情況，列出關系式后，直接估算閉環(huán)電放大電路的實際情況，列出關系式后，直接估算閉環(huán)電壓放大倍數。壓放大倍數。7.47.4深度負反饋放大電路放大倍數的分析深度負反饋放大電路放大倍數的分析第七章第七章反饋放大
20、電路7.4.2反饋網絡的分析反饋網絡的分析圖圖7.4.1反饋網絡的分析反饋網絡的分析(a)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)2110RRRUUFfuu(b)電流串聯(lián)電流串聯(lián)RRRIIUFfui00(c)電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)(d)電流并聯(lián)電流并聯(lián)RURUUIFfiu10002120RRRIIFfii第七章第七章反饋放大電路7.4.3 放大倍數的分析放大倍數的分析一、電壓串聯(lián)負反饋一、電壓串聯(lián)負反饋uufiufuufFUUUUAA100放大倍數則為放大倍數則為電壓放大倍數電壓放大倍數二、電流串聯(lián)負反饋二、電流串聯(lián)負反饋uifiiufFUIUIA100放大倍數為放大倍數為轉移電導轉移電導 電壓放大倍數電壓放大倍數RRRI
21、RIURIUUALLfLiuf0000第七章第七章反饋放大電路三、電壓并聯(lián)負反饋三、電壓并聯(lián)負反饋放大倍數為轉移電阻放大倍數為轉移電阻iufiuifFIUIUA100源電壓放大倍數源電壓放大倍數圖圖7.4.2并聯(lián)負反饋電路的信號源并聯(lián)負反饋電路的信號源SiuSfSusfRFRIUUUA1100對于并聯(lián)負反饋電路，對于并聯(lián)負反饋電路，信信號源內阻號源內阻是必不可少的。是必不可少的。第七章第七章反饋放大電路四、電流并聯(lián)負反饋四、電流并聯(lián)負反饋放大倍數為放大倍數為電流放大倍數電流放大倍數iifiiifFIIIIA100電壓放大倍數電壓放大倍數SLiiSfLSusfRRFRIRIUUA100小結：小結
22、：（1）正確判斷反饋組態(tài)；）正確判斷反饋組態(tài)；（2）求解反饋系數；）求解反饋系數；（3）利用）利用F求解求解,.fA.ufA.uSfA或第七章第七章反饋放大電路例例7.4.1 如圖如圖7.2.8，已知，已知R110K，R2100 K，R R3 32 2 K，R RL L5 5 K。求解在深度負反饋條件下的。求解在深度負反饋條件下的A AUfUf.圖圖7.2.8解：解：反饋通路反饋通路：T、R3、R2與與R1電路引入電路引入電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋032131IRRRRIR10321311RIRRRRRIURf321310RRRRRIUFfui30)(313210RRRRRRFRUUALui
23、Liuf第七章第七章反饋放大電路例例7.4.2在圖在圖7.2.9所示電路中，已知所示電路中，已知R210K，R4100 K，求解在深度負反饋條件下的，求解在深度負反饋條件下的A AUFUF圖圖7.2.9例例7.4.2電路圖電路圖反饋通路反饋通路：T3、R4與與R2電路引入電壓串聯(lián)負反饋電路引入電壓串聯(lián)負反饋4220RRRUUFfuu1111240RRFUUAuuiuuf電壓放大倍數電壓放大倍數第七章第七章反饋放大電路 例例7.4.3a7.4.3a 估算深負反饋運放的閉環(huán)電壓放大倍數。估算深負反饋運放的閉環(huán)電壓放大倍數。解：解：該電路為電壓并聯(lián)該電路為電壓并聯(lián) 負反饋，在深度負反饋條件負反饋，在
24、深度負反饋條件下：下：fiII，1iiRUI FofRUI 1iFoRURU 得得則閉環(huán)電壓放大倍數為：則閉環(huán)電壓放大倍數為：11.0202.2 1FiofRRUUAuu例例 7.4.3a電路電路圖圖第七章第七章反饋放大電路該電路為電壓串聯(lián)負反饋該電路為電壓串聯(lián)負反饋o323fURRRU 5.22311132f RRFAuuuu323ofRRRUUFuu 故故在深度負反饋條件下在深度負反饋條件下例例 7.4.3(b)電路圖電路圖 例例7.4.3b7.4.3b：第七章第七章反饋放大電路例例 7.4.4 電路圖電路圖該電路為電流并聯(lián)負反饋，該電路為電流并聯(lián)負反饋，在深度負反饋條件下：在深度負反饋條
25、件下：fiII F33LoF33ofRRRRURRRII 1iiRUI 故：故：1iF33LoRURRRRU 閉環(huán)電壓放大倍數為：閉環(huán)電壓放大倍數為：9.51.51)101.5(2)(1 3F3LiofRRRRRUUAuu 例例7.4.47.4.4第七章第七章反饋放大電路7.5.1穩(wěn)定放大倍數穩(wěn)定放大倍數引入負反饋后，在輸入信號一定的情況下，當電路引入負反饋后，在輸入信號一定的情況下，當電路參數變化、電源電壓波動或負載發(fā)生變化時，參數變化、電源電壓波動或負載發(fā)生變化時，負反饋使負反饋使放放大電路輸出信號的波動減小，即放大倍數的穩(wěn)定性提高。大電路輸出信號的波動減小，即放大倍數的穩(wěn)定性提高。放大倍
26、數穩(wěn)定性提高的程度與反饋深度有關。放大倍數穩(wěn)定性提高的程度與反饋深度有關。FAAA 1.f在中頻范圍內，在中頻范圍內，AFAA 1fAAAFAAd11dff 放大倍數的相對變化量：放大倍數的相對變化量：結論：引入負反饋后，放大倍數的穩(wěn)定性提高了結論：引入負反饋后，放大倍數的穩(wěn)定性提高了(1+AF)倍。倍。7.57.5負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響第七章第七章反饋放大電路例：例：在電壓串聯(lián)負反饋放大在電壓串聯(lián)負反饋放大電路中，電路中，k18k210F15RRA，估算反饋系數和反饋深度估算反饋系數和反饋深度F；)1(FA 估算放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數估算放大電路的閉環(huán)電壓放
27、大倍數；fA 如果開環(huán)差模電壓放大倍數如果開環(huán)差模電壓放大倍數 A 的相對變化量為的相對變化量為10%，此時閉環(huán)電壓放大倍數，此時閉環(huán)電壓放大倍數 Af 的相對變化量等于多的相對變化量等于多少？少？解：解：反饋系數反饋系數1.01822F11of RRRUUF反饋深度反饋深度45101.01011 FA第七章第七章反饋放大電路 閉環(huán)放大倍數閉環(huán)放大倍數101010145.f FAAA Af 的相對變化量的相對變化量%001.010%10d11d4ff AAAFAA 結論：當開環(huán)差模電壓放大倍數變化結論：當開環(huán)差模電壓放大倍數變化 10%時，時，電壓放大倍數的相對變化量只有電壓放大倍數的相對變化
28、量只有 0.000 1%，而穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性提高了一萬倍。提高了一萬倍。第七章第七章反饋放大電路7.5.2改變輸入電阻和輸出電阻改變輸入電阻和輸出電阻不同類型的負反饋，對輸入電阻、輸出電阻的影響不同。不同類型的負反饋，對輸入電阻、輸出電阻的影響不同。一、對輸入電阻的影響一、對輸入電阻的影響1.串聯(lián)負反饋增大輸入電阻串聯(lián)負反饋增大輸入電阻iiiIUR iiiifiiiifIUFAUIUUIUR得：得：iif)1(RFAR 結論：引入結論：引入串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋后，后，輸入電阻增大輸入電阻增大為無反饋為無反饋時的時的 倍。倍。)1(FA 圖圖 7.5.1注意：在某些負反饋放大電路中，有些電阻不在
29、反饋內，如注意：在某些負反饋放大電路中，有些電阻不在反饋內，如圖圖6.4.3中的中的Rb1,反饋對它不產生影響。反饋對它不產生影響。-只針對串聯(lián)負反饋。只針對串聯(lián)負反饋。第七章第七章反饋放大電路2.并聯(lián)負反饋減小輸入電阻并聯(lián)負反饋減小輸入電阻.fiiIII iiiIUR iiifiiiiifIFAIUIIUIUR FARR 1iif得：得：結論：引入結論：引入并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋后，后，輸入電阻減小輸入電阻減小為無負反為無負反饋時的饋時的 1/)1(FA 圖圖 7.5.3并聯(lián)負反饋對并聯(lián)負反饋對 Ri 的影響的影響第七章第七章反饋放大電路二、負反饋對輸出電阻的影響二、負反饋對輸出電阻的影響1.
30、電壓負反饋減小輸出電阻電壓負反饋減小輸出電阻Li,0ooofRXIURoffiiUFXXXX放大電路的輸出電放大電路的輸出電阻定義為：阻定義為：時時當當0i XoooiooUFARIXARIU得：得：FARIUR1oooof結論：引入結論：引入電壓負反饋電壓負反饋后，放大電路的后，放大電路的輸出電阻減小輸出電阻減小到無反饋時的。到無反饋時的。)1(1FA 圖圖 7.5.4fiXXRof第七章第七章反饋放大電路2.電流負反饋增大輸出電阻電流負反饋增大輸出電阻圖圖 7.5.5offiiIFXXXXooooiooooIFARUXARUI 結論：引入結論：引入電流負反饋電流負反饋后，放大電路的后，放大
31、電路的輸出電阻增輸出電阻增大大到無反饋時的到無反饋時的 倍。倍。)1(oFA oof)1(RFAR注意：在某些負反饋放大電路中，有些電阻不在反饋內注意：在某些負反饋放大電路中，有些電阻不在反饋內第七章第七章反饋放大電路綜上所述綜上所述(1).反饋信號與外加輸入信號的求和方式只對放大反饋信號與外加輸入信號的求和方式只對放大電路的輸入電阻有影響：串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大；電路的輸入電阻有影響：串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。(2).反饋信號在輸出端的采樣方式只對放大電路的反饋信號在輸出端的采樣方式只對放大電路的輸出電阻有影響：電壓負反饋使輸出電阻減??；
32、電流負輸出電阻有影響：電壓負反饋使輸出電阻減?。浑娏髫摲答伿馆敵鲭娮柙龃?。反饋使輸出電阻增大。(3).串聯(lián)負反饋只增大反饋環(huán)路內的輸入電阻；電串聯(lián)負反饋只增大反饋環(huán)路內的輸入電阻；電流負反饋只增大反饋環(huán)路內的輸出電阻。流負反饋只增大反饋環(huán)路內的輸出電阻。(4).負反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，與負反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，與反饋深度有關。反饋深度有關。第七章第七章反饋放大電路xf負反饋負反饋減小了波形失真減小了波形失真 加入加入負反饋負反饋無負反饋無負反饋FxfAxixoxo大大小小xiA接近正弦波接近正弦波預失真預失真+ix 7.5.4減小非線性失真和抑制干擾減小非線性失真和
33、抑制干擾同樣道理，負反饋可抑制放大電路內部噪聲。同樣道理，負反饋可抑制放大電路內部噪聲。圖圖 7.5.7第七章第七章反饋放大電路放大電路中引入負反饋的一般原則放大電路中引入負反饋的一般原則負反饋對放大電路性能方面的影響，均與反饋深度有關。負反饋對放大電路性能方面的影響，均與反饋深度有關。負反饋放大電路的分析以定性分析為主，定量分析為輔。負反饋放大電路的分析以定性分析為主，定量分析為輔。定性分析常用定性分析常用EWB軟件（軟件（PSPICE）進行分析。）進行分析。電路設計時，引入負反饋的一般原則電路設計時，引入負反饋的一般原則（1）為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應引入直流負反饋；，應引入
34、直流負反饋；為了改善電路的動態(tài)性能為了改善電路的動態(tài)性能，應引入交流負反饋。，應引入交流負反饋。（2）根據信號源的性質引入串聯(lián)負反饋，或者并聯(lián)負反饋根據信號源的性質引入串聯(lián)負反饋，或者并聯(lián)負反饋。當信號源為恒壓源或內阻較小的電壓源時，為增大放大電路當信號源為恒壓源或內阻較小的電壓源時，為增大放大電路的輸入電阻，以減小信號源的輸出電流和內阻上的壓降，應的輸入電阻，以減小信號源的輸出電流和內阻上的壓降，應引入引入串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋。第七章第七章反饋放大電路（4）根據四種組態(tài)反饋電路的功能，）根據四種組態(tài)反饋電路的功能，在需要進行信號變換時，在需要進行信號變換時，選擇合適的組態(tài)選擇合適的組態(tài)。例如
35、，若將電流信號轉換成電壓信號，應。例如，若將電流信號轉換成電壓信號，應在放大電路中引入在放大電路中引入電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋；若將電壓信號轉換成電；若將電壓信號轉換成電流信號，應在放大電路中引入流信號，應在放大電路中引入電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋當信號源為恒流源或內阻較大的電壓源時，為減小電路的輸當信號源為恒流源或內阻較大的電壓源時，為減小電路的輸入電阻，使電路獲得更大的輸入電流，應引入入電阻，使電路獲得更大的輸入電流，應引入并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋。（3）根據負載對放大電路輸出量的要求根據負載對放大電路輸出量的要求，即負載對其信號源，即負載對其信號源的要求，決定引入電壓負反饋或電流負反饋
36、。的要求，決定引入電壓負反饋或電流負反饋。電路設計時，引入負反饋的一般原則電路設計時，引入負反饋的一般原則第七章第七章反饋放大電路例例7.5.1 電路如圖電路如圖6.5.8所示，為了達到下列目的，分別說明應所示，為了達到下列目的，分別說明應 引入哪種組態(tài)的負反饋以及電路如何連接。引入哪種組態(tài)的負反饋以及電路如何連接。（3）將輸入電流）將輸入電流iI轉換成穩(wěn)定的輸出電壓轉換成穩(wěn)定的輸出電壓uO。（1）減小放大電路從信號源索取的電流并增強帶負載能力。）減小放大電路從信號源索取的電流并增強帶負載能力。（2）將輸入電流）將輸入電流i1轉換成與之成穩(wěn)定線性關系的輸出電流轉換成與之成穩(wěn)定線性關系的輸出電流
37、io。第七章第七章反饋放大電路(2)應引入電流并聯(lián)負反饋。應引入電流并聯(lián)負反饋。電路中將電路中將與與、與與、與與分別連接。分別連接。(3)應引入電壓并聯(lián)負反饋。應引入電壓并聯(lián)負反饋。電路中應將電路中應將與與、與與、與與分別連接。分別連接。(1)應引入電壓串聯(lián)負反饋。應引入電壓串聯(lián)負反饋。電路中將電路中將與與、與與、與與分別連接。分別連接。第七章第七章反饋放大電路對于多級放大電路，如果引入過深的負反饋，可能引對于多級放大電路，如果引入過深的負反饋，可能引起自激振蕩。起自激振蕩。7.6.1負反饋放大電路自激振蕩產生的原因和條件負反饋放大電路自激振蕩產生的原因和條件放大電路的閉環(huán)放大倍數為：放大電路
38、的閉環(huán)放大倍數為：FAAA 1f一、自激振蕩產生的原因一、自激振蕩產生的原因01 FA，fA當當 時說明，此時放大電路沒有輸入信號，時說明，此時放大電路沒有輸入信號，但仍有一定的輸出信號，因此產生了自激振蕩。但仍有一定的輸出信號，因此產生了自激振蕩。7.67.6負反饋放大電路的穩(wěn)定性負反饋放大電路的穩(wěn)定性第七章第七章反饋放大電路二、自激振蕩的平衡條件二、自激振蕩的平衡條件01 FA即：即：1 FA1 FA)210()12(arg，nnFA幅值條件幅值條件相位條件相位條件自激振蕩過程如下：自激振蕩過程如下：0XiX0XfX第七章第七章反饋放大電路例：單管阻容耦合共射放大電路的頻率響應例：單管阻容
39、耦合共射放大電路的頻率響應 270ouA0.707AumAumfLfHBWffOO 90o 180ofLfH7.6.2負反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析負反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析第七章第七章反饋放大電路可見，在低、高頻段，放大電路分別產生了可見，在低、高頻段，放大電路分別產生了 0 +90 和和 0 -90 的附加相移。的附加相移。兩級放大電路將產生兩級放大電路將產生 0 180 附加相移；三級放大附加相移；三級放大電路將產生電路將產生 0 270 的附加相移。的附加相移。對于多級放大電路，如果某個頻率的信號產生的附加對于多級放大電路，如果某個頻率的信號產生的附加相移為相移為 180o，而反饋
40、網絡為純電阻，則：，而反饋網絡為純電阻，則：180argFA滿足自激振蕩的相位條件，如果同時滿足自激振蕩的滿足自激振蕩的相位條件，如果同時滿足自激振蕩的幅值條件，放大電路將產生自激振蕩。幅值條件，放大電路將產生自激振蕩。第七章第七章反饋放大電路但但三級放大電路三級放大電路，在深度負反饋條件下，對于，在深度負反饋條件下，對于某某個頻率個頻率的信號，既滿足相位條件，也滿足幅度條的信號，既滿足相位條件，也滿足幅度條件，可以產生件，可以產生自激振蕩自激振蕩。結論：結論：單級放大電路不會產生自激振蕩；單級放大電路不會產生自激振蕩；兩級放大電路當頻率趨于無窮大或趨于零時，雖兩級放大電路當頻率趨于無窮大或趨
41、于零時，雖然滿足相位條件，但不滿足幅度條件，所以也不然滿足相位條件，但不滿足幅度條件，所以也不會產生自激振蕩；會產生自激振蕩；第七章第七章反饋放大電路一、判斷方法一、判斷方法利用負反饋放大電路回路增益的波特圖，分析利用負反饋放大電路回路增益的波特圖，分析是否同時滿足自激振蕩的幅度和相位條件。是否同時滿足自激振蕩的幅度和相位條件。FA7.6.3負反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷負反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷滿足滿足自激振蕩的幅度自激振蕩的幅度條件頻率為條件頻率為fC滿足滿足自激振蕩的相位自激振蕩的相位條件頻率為條件頻率為fO因為存在因為存在fO，且，且fO fC，則電路不穩(wěn)定。則電路不穩(wěn)定。第七章第七章反饋
42、放大電路判斷方法判斷方法雖然存在雖然存在fO，但但fO fC，則電路穩(wěn)定，不產生自激振蕩。則電路穩(wěn)定，不產生自激振蕩。判斷方法小結如下：判斷方法小結如下：（1）若不存在）若不存在fO，則電路穩(wěn)定則電路穩(wěn)定（2）若存在若存在fO，且，且fO fC，則電路不穩(wěn)定，必然產生自激振蕩。則電路不穩(wěn)定，必然產生自激振蕩。若存在若存在fO，但但fO fC，則電路穩(wěn)定，不產生自激振蕩。則電路穩(wěn)定，不產生自激振蕩。第七章第七章反饋放大電路例例1：某負反饋放大電路的波特圖為：某負反饋放大電路的波特圖為：FAf/HZf/HZfofo60dB/lg20FA402000 90 180 AF(a)產生自激產生自激由波特圖
43、中的相頻特由波特圖中的相頻特性可見，當性可見，當 f=f0 時，相時，相位移位移 AF=-180，滿足相滿足相位條件；位條件；1 FA結論：當結論：當 f=f0 時，電路同時滿足自激振蕩的相位條時，電路同時滿足自激振蕩的相位條件和幅度條件，將產生自激振蕩。件和幅度條件，將產生自激振蕩。此頻率對應的對數幅此頻率對應的對數幅頻特性位于橫坐標軸之上，頻特性位于橫坐標軸之上，即：即：第七章第七章反饋放大電路結論：該負反饋放大電路不會產生自激振蕩，能夠穩(wěn)結論：該負反饋放大電路不會產生自激振蕩，能夠穩(wěn)定工作。定工作。1 FA例例2：由 負 反 饋 放 大 電 路由 負 反 饋 放 大 電 路 的波特圖可見
44、，當的波特圖可見，當 f=f0，相位移相位移 AF=-180 時時FAf/HZf/HZf0f060dB/lg20FA4020OO 90 180 AFfcfc利用波特圖來判斷自激振蕩利用波特圖來判斷自激振蕩(b)不產生自激不產生自激第七章第七章反饋放大電路Gm二、穩(wěn)定裕度二、穩(wěn)定裕度當環(huán)境溫度、電路參數及電源電壓等在一定范圍內變當環(huán)境溫度、電路參數及電源電壓等在一定范圍內變化時，為保證放大電路也能滿足穩(wěn)定條件，要求放大電路化時，為保證放大電路也能滿足穩(wěn)定條件，要求放大電路要有一定的要有一定的穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度。1.幅值裕度幅值裕度 Gmf/HZf/HZfofo60dB/lg20FA4020OO 9
45、0 180 AFfcfc)dB(lg200mffFAG 對于穩(wěn)定的負反饋放大對于穩(wěn)定的負反饋放大電路，電路，Gm 為負值。為負值。Gm 值愈值愈負，負反饋放大電路愈穩(wěn)定。負，負反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求一般要求 Gm -10 dB。第七章第七章反饋放大電路2.相位裕度相位裕度 m 180AF 當當 f =fc 時，時，0lg20 FAcAFm180ff 負反饋放大電路穩(wěn)定負反饋放大電路穩(wěn)定對于穩(wěn)定的負反饋放大電路，對于穩(wěn)定的負反饋放大電路，m 為正值。為正值。m 值愈值愈大，負反饋放大電路愈穩(wěn)定。大，負反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求一般要求 m 45 f/Hzf/Hzfofo60dB/lg20
46、FA402000 90 180 AFfcfc mGm圖圖 5.4.2第七章第七章反饋放大電路7.6.4負反饋放大電路自激振蕩的消除方法負反饋放大電路自激振蕩的消除方法為保證放大電路穩(wěn)定工作，對于三級或三級以上的為保證放大電路穩(wěn)定工作，對于三級或三級以上的負反饋放大電路，需采取適當措施破壞自激振蕩的幅度負反饋放大電路，需采取適當措施破壞自激振蕩的幅度條件和相位條件。條件和相位條件。最簡單的方法是最簡單的方法是減小反饋系數減小反饋系數或反饋深度，使得在或反饋深度，使得在滿足相位條件時不滿足幅度條件。滿足相位條件時不滿足幅度條件。但是，由于反饋深度下降，不利于放大電路其他性但是，由于反饋深度下降，不
47、利于放大電路其他性能的改善，因此通常采用接入電容或能的改善，因此通常采用接入電容或 RC 元件組成元件組成校正網校正網絡絡，以消除自激振蕩。，以消除自激振蕩。第七章第七章反饋放大電路1.簡單滯后補償簡單滯后補償 比較簡單的消振措施是在負反饋放大電路的適當地比較簡單的消振措施是在負反饋放大電路的適當地方接入一個電容。方接入一個電容。圖圖 6.6.4電容校正網絡電容校正網絡一、滯后補償一、滯后補償 接入的電容相當于并聯(lián)在前一級的負載上，在中、接入的電容相當于并聯(lián)在前一級的負載上，在中、低頻時，容抗很大，所以這個電容基本不起作用。低頻時，容抗很大，所以這個電容基本不起作用。第七章第七章反饋放大電路
48、高頻時，容抗減小，使前一級的放大倍數降低，高頻時，容抗減小，使前一級的放大倍數降低，從而破壞自激振蕩的條件，使電路穩(wěn)定工作。從而破壞自激振蕩的條件，使電路穩(wěn)定工作。簡單滯后補償前后基本簡單滯后補償前后基本放大電路的幅頻特性放大電路的幅頻特性虛線為補償前的幅頻特性虛線為補償前的幅頻特性實線為補償后的幅頻特性實線為補償后的幅頻特性當當 f=fC 時，時，)(FA趨于趨于-1350，即，即fO fC，并，并具有具有450的相位裕度，所以的相位裕度，所以電路一定不會產生自激振蕩。電路一定不會產生自激振蕩。圖圖6.6.3簡單滯后補償前后基本放大簡單滯后補償前后基本放大電路的幅頻特性電路的幅頻特性135)
49、(FA第七章第七章反饋放大電路2.RC滯后補償滯后補償 除了電容校正以外，還可以利用電阻、電容元件串除了電容校正以外，還可以利用電阻、電容元件串聯(lián)組成的聯(lián)組成的 RC 校正網絡來消除自激振蕩。校正網絡來消除自激振蕩。利用利用 RC 校正網絡代替電容校正網絡，將使通頻帶變校正網絡代替電容校正網絡，將使通頻帶變窄的程度有所改善。窄的程度有所改善。圖圖 6.6.5RC 校正網絡校正網絡第七章第七章反饋放大電路3.密勒效應補償密勒效應補償二、超前補償二、超前補償利用密勒效應將補利用密勒效應將補償電容、或補償電償電容、或補償電阻和電容跨接放大阻和電容跨接放大電路的輸入端和輸電路的輸入端和輸出端。出端。若改變負反饋放大電路在環(huán)若改變負反饋放大電路在環(huán)路增益為路增益為0dB點的相位，使點的相位，使之超前，也能破壞其自激振之超前，也能破壞其自激振蕩條件，使蕩條件，使fo fc。通常將通常將補償電容加在反饋回路補償電容加在反饋回路。
經濟學模擬電子技術 第章 放大電路中的反饋
