1、第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電氣與電子工程學院第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路在電子設備中經常采用反在電子設備中經常采用反饋的方法來改善電路的性能，饋的方法來改善電路的性能，以達到預定的指標。例如，采以達到預定的指標。例如，采用直流負反饋穩定靜態工作點。用直流負反饋穩定靜態工作點。 Rb1 和和 Rb2 分壓，使基極分壓，使基極 UB 固定。固定。T ICQ (IEQ)UEQ = IEQReUBQ 固定固定UBEQ = UBQ- - UEQIBQICQ使使 ICQ 基本不隨溫度變化，穩定了靜態工作點。基本不隨溫度變化，穩定了靜態工作點。+CTRb1CCRb1b2RV

2、L+uoR-u+-ib2CcReCeIC第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路放大電路中的反饋放大電路中的反饋，是指將放大電路輸出電量是指將放大電路輸出電量( (輸出輸出電壓或輸出電流電壓或輸出電流) )的一部分或全部，通過一定的方式，反的一部分或全部，通過一定的方式，反送回輸入回路中。送回輸入回路中。UBEQ UBQ - - ICQRE將輸出電流將輸出電流 ICQ(IEQ) 反饋反饋回輸入回路，改變回輸入回路，改變UBEQ，使，使 ICQ 穩定。穩定。由此可見，欲穩定電路中的某個電量，應采取措施由此可見，欲穩定電路中的某個電量，應采取措施將該電量反饋回輸入回路。將該電量反饋回輸入回路。

3、+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeIC第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路開環與閉環開環與閉環電路中只有正向傳輸，電路中只有正向傳輸，沒有反向傳輸，稱為沒有反向傳輸，稱為開開環狀態。環狀態。正向傳輸正向傳輸信號從輸信號從輸入端到輸出端的傳輸入端到輸出端的傳輸反向傳輸反向傳輸信號信號從輸出端到輸入端從輸出端到輸入端的傳輸的傳輸既有正向傳輸，又有反既有正向傳輸，又有反饋饋 稱為稱為閉環狀態閉環狀態。uu+f1oi+RRuuo+i信號的正向傳輸信號的正向傳輸信號的正向傳輸信號的正向傳輸反饋傳輸反饋傳輸(通路通路)（反饋網絡）（反饋網絡）第第7 7章章 負反饋放

4、大電路負反饋放大電路基本放大電路基本放大電路AdX oX 反饋網絡反饋網絡FfX 放大放大：doXXA 迭加：迭加：fidXXX A稱為開環稱為開環放大倍數放大倍數iX + 反饋反饋：ofXXF AF=Xo / Xi輸出信號輸出信號輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號凈輸入信號凈輸入信號F稱為反饋系數稱為反饋系數設設Xf與與Xi同相同相負反饋放大器負反饋放大器AF稱為閉環放大倍數稱為閉環放大倍數第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電氣與電子工程學院第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路1.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

5、倍數提高 正反饋正反饋2.反饋信號削弱了外加輸入信號，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。先假定先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的放大過程，放大過程，逐級推出逐級推出輸出信號的瞬時極性，輸出信號的瞬時極性，最后根據最后根據反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反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。饋的極性。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路( (a) )正反饋正反饋( (b) )負反饋負反饋 -因為

6、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。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電氣與電子工程學院第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例例：基本放大器，無反饋，凈輸入量：基本放大器，無反饋，凈輸入量ube=ui，電壓，電壓放大倍數為：放大倍數為：引入反饋后，凈輸入量引入反饋后，凈輸入量 ube =ui- uf ，電壓放大倍數為：電壓放大倍數為：+u-TRuLcCCob1+.RCb2Cb1+ViR-

7、beu+-ebeLu)(1RrRAbeLurRA+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路+-第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 +_V1fI12R12TiR2+uRTRRsR34RCCVVEEuoT3 -第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路直流反饋直流反饋若電路將直流量反饋到輸入回路，則稱直若電路將直流量反饋到輸入回路，則稱直流反饋。流反饋。 該電路引入直流反饋的目的，是為了穩定靜態工作點該電路引入直流反饋的目的，是為了穩定靜態工作點Q。交流反饋交流反饋若電路將若電路將交流量反饋到輸入回路

8、，交流量反饋到輸入回路，則稱交流反饋。則稱交流反饋。（如去掉電容（如去掉電容Ce）交流反饋，影響電路交流反饋，影響電路的交流工作性能的交流工作性能。直流反饋直流反饋交流反饋交流反饋+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路根據反饋到輸入端的信號是交流還是直流還是同時存在，根據反饋到輸入端的信號是交流還是直流還是同時存在，來進行判別。來進行判別。例例：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。饋。uu+1A+RfRoiC22R1C交、直流反饋交、直流反饋交流反饋交流

9、反饋 注意電容的注意電容的“隔直通交隔直通交”作用！作用！第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路( (a) )直流負反饋直流負反饋( (b) )交流負反饋交流負反饋直流負反饋可穩定靜態工作點，交流負反饋用以改直流負反饋可穩定靜態工作點，交流負反饋用以改善放大電路的性能。善放大電路的性能。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路串聯反饋串聯反饋：反饋信號以：反饋信號以形式形式在輸入回路，以電壓在輸入回路，以電壓形式相加減決定凈輸入電壓信號。形式相加減決定凈輸入電壓信號。Ud=Ui-Uf反饋信號與輸入信號不加在放大電路的同一輸入端反饋信號與輸入信號不加在放大電路的同一輸入端.第第7 7章

10、章 負反饋放大電路負反饋放大電路并聯反饋并聯反饋：反饋信號以：反饋信號以形式形式在輸入回路，以在輸入回路，以電流形式相加減決定凈輸入電流信號。電流形式相加減決定凈輸入電流信號。Id=Ii-If反饋信號與輸入信號加在放大電路的同一輸入端反饋信號與輸入信號加在放大電路的同一輸入端.第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 對于三極管電路：對于三極管電路：T輸入量反饋量輸入量反饋量T 若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發射極，則為并聯反饋。發射極，則為并聯反饋。 若反饋信號與輸入信號一個加在基極一個加在

11、發若反饋信號與輸入信號一個加在基極一個加在發射極則為串聯反饋。射極則為串聯反饋。T輸入量反饋量T輸入量反饋量第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 對于運放電路：對于運放電路： 若反饋信號與輸入信號同時加在同相端或反相端若反饋信號與輸入信號同時加在同相端或反相端為為并聯反饋并聯反饋。 若反饋信號與輸入信號一個加在同相端一個加在若反饋信號與輸入信號一個加在同相端一個加在反相端則為反相端則為串聯反饋串聯反饋。反饋量+u+uA輸入量反饋量u+輸入量u+A輸入量+A+u反饋量u+uA+u輸入量反饋量第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例題例題:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯反饋還試判斷

12、下列電路中引入的反饋是串聯反饋還是并聯反饋。是并聯反饋。VV+A+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4R第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電壓反饋電壓反饋：電壓反饋：若反饋信號的若反饋信號的取樣對象取樣對象是是輸出電壓輸出電壓，反饋，反饋信號正比于輸出電壓，叫作電壓反饋。信號正比于輸出電壓，叫作電壓反饋。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電流反饋電流反饋：若反饋信號的若反饋信號的取樣對象取樣對象是是輸出電流輸出電流，反饋，反饋信

13、號正比于輸出電流信號正比于輸出電流IO，叫作電流反饋。，叫作電流反饋。電流反饋第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路注意注意，輸出端短路時，是將，輸出端短路時，是將RL短路，不一定是對地短路。短路，不一定是對地短路。判斷方法：判斷方法：采用采用輸出短路法。輸出短路法。假設將假設將輸出端交流短路輸出端交流短路，如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋。如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 uo=0后后，Re1 兩端的兩端的電壓與輸出信號無關，即反電壓與輸出信號無關，即反饋信號消失，所以為電壓反饋信號消失，所以為電壓反饋。饋。例：

14、例：反饋信號末消失，所以為電反饋信號末消失，所以為電流反饋。流反饋。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例題例題:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。還是電流反饋。+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56Ru-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例題

15、例題:試判斷下列電路中的反饋組態。試判斷下列電路中的反饋組態。解解:電壓串聯負反饋。電壓串聯負反饋。_+VRCCVuTV+R2R2i1TEEIsf1uRRA+o12VVVfARi+uu-f-R+u1+Ro1第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路解解:電壓并聯負反饋。電壓并聯負反饋。例題例題:試判斷下列電路中的反饋組態。試判斷下列電路中的反饋組態。+_V1fI12R12TiR2+uRTRRsR34RCCVVEEuoT3VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEuiuRf+Ao1R第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路反饋放大電路方框圖反饋放大

16、電路方框圖.f.o.iXXX，分 別分 別為輸入信號、輸出信為輸入信號、輸出信號和反饋信號；號和反饋信號；開環放大倍數開環放大倍數:.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 所以：所以：)()(.o.i.f.i.i.oXFXAXXAXAX 得：閉環放大倍數得：閉環放大倍數:.fAFAAXXA 1.i.o.f第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路FAAXXA 1.i.o.f閉環放大倍數閉環放大倍數：.fA引入反饋后，放大電路對外加輸引入反饋后，放大電路對外加輸入信號的放大倍數。入信號的放大倍數。回路增益回路增益

17、：.FA在反饋放大電路中，信號沿放大網絡在反饋放大電路中，信號沿放大網絡和反饋網絡組成的環路傳遞一周后所得到的放大倍數。和反饋網絡組成的環路傳遞一周后所得到的放大倍數。：.1FA 反饋深度反饋深度 引入反饋后，放大電路的放大倍引入反饋后，放大電路的放大倍數與無反饋時相比所變化的倍數。數與無反饋時相比所變化的倍數。1 1 FA若若 fAA 則則負反饋；負反饋；1 1 FA若若 fAA 則則正反饋。正反饋。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路FAAXXA 1.i.o.f若若11 FAFFAAFAAA11.f 深度負反饋深度負反饋結論：深度負反饋放大電路的放大倍數主要由反饋結論：深度負反饋放

18、大電路的放大倍數主要由反饋網絡的反饋系數決定，能保持穩定。網絡的反饋系數決定，能保持穩定。若若， 01 FA則則 fA自激振蕩自激振蕩第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋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 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋電壓放大倍數：電壓放大倍數：io.UUAuu 反饋系數：反饋系數：of.UUFuu 因為：因為：.oF11f.URRRU 所以反饋

19、系數：所以反饋系數：F11o.f.RRRUUFuu 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電流串聯負反饋電流串聯負反饋反饋信號與輸出電流成正比，凈輸入電壓等于外加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與反饋信號之差輸入信號與反饋信號之差.fi.iUUU Fo.f.RIU 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電流串聯負反饋電流串聯負反饋io.UIAiu 轉移電導轉移電導反饋系數：反饋系數：of.IUFui 因為：因為：Fo.f.RIU 所以反饋系數：所以反饋系數：Fo.f.RIUFui 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電氣與電子工程學院+CTRb1CCRb

20、1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeIC電流串聯負反饋電流串聯負反饋第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋反饋信號與輸出電壓成正比，凈輸入電流等于外加反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 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋放大倍數：放大倍數：io.IUAui 轉移電阻轉移電阻反饋系數：反饋系數：of.UIFiu 因為：因為：F.of.RUI 所以反饋系數：所以反饋系數：Fo.f.1RUIFiu 第第7 7章章 負反饋放大電路負

21、反饋放大電路電流并聯負反饋電流并聯負反饋 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 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電流并聯負反饋電流并聯負反饋電流放大倍數：電流放大倍數：io.IIAii 反饋系數：反饋系數：o.fIIFii 因為：因為：F33o.f.RRRII 所以反饋系數：所以反饋系數：F33o.f.RRRIIFui 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路講課人：劉雪婷電子郵箱：liuxuet163. com第第7 7章章 負反饋放大

22、電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路電氣與電子工程學院第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例題例題: 試判斷下列電路中的反饋類型。試判斷下列電路中的反饋類型。VV+A+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4R第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路四種負反饋組態的電壓放大倍數、反饋系數之比較四種負反饋組態的電壓放大倍數、反饋系數之比較輸出信號輸出信號反饋信號反饋信號放大

23、網絡的放大倍數放大網絡的放大倍數反饋系數反饋系數電壓串聯式電壓串聯式電壓并聯式電壓并聯式電流串聯式電流串聯式電流并聯式電流并聯式o.Uo.Uo.Io.If.Uf.Uf.If.Iio.UUAuu 電壓放電壓放大倍數大倍數)(io. IUAui轉移轉移電阻電阻 )S(io.UIAiu 轉移轉移電導電導io.IIAii 電流放電流放大倍數大倍數of.UUFuu S)(of.UIFiu )(of. IUFuiof.IIFii 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路引入負反饋后，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

24、數變化、電源電壓波動或負載發生變化時，放大電路參數變化、電源電壓波動或負載發生變化時，放大電路輸出信號的波動減小，即輸出信號的波動減小，即放大倍數的穩定性提高。放大倍數的穩定性提高。放大倍數放大倍數穩定性穩定性提高的程度提高的程度與反饋深度有關。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，放大倍數的穩定性提高了結論：引入負反饋后，放大倍數的穩定性提高了 (1 + AF) 倍。倍。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例：例：在電壓串聯負反饋放大在電壓串聯負反饋放大電路中

25、，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電壓放大倍數估算放大電路的閉環電壓放大倍數；fA 如果開環差模電壓放大倍數如果開環差模電壓放大倍數 A 的相對變化量為的相對變化量為10%，此時閉環電壓放大倍數，此時閉環電壓放大倍數 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第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 閉環放大倍數閉環放大倍數101010145.f FAAA Af 的相對變化量的相對變

26、化量%001. 010%10d11d4ff AAAFAA 結論：當開環差模電壓放大倍數變化結論：當開環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量只有 0.000 1%，而穩定性，而穩定性提高了一萬倍。提高了一萬倍。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路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 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。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路由于負反饋可以

27、提高放大倍數的穩定性，因而對于由于負反饋可以提高放大倍數的穩定性，因而對于 頻率不同而引起的放大倍數下降，也可以改善。頻率不同而引起的放大倍數下降，也可以改善。設無反饋時放大電路在中、高頻段的放大倍數分別設無反饋時放大電路在中、高頻段的放大倍數分別為為 ，上限頻率為，上限頻率為 f；HmAA和和HmHj1ffAA HffmAA和和 引入反饋系數為的負反饋后，放大電路在中、引入反饋系數為的負反饋后，放大電路在中、高頻段的放大倍數分別為高頻段的放大倍數分別為 ，上限頻率為，上限頻率為 fHf。F第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路HfmfHmmmHmmHmHmHHHfj1)1(j11j1j

28、11j11ffAfFAfFAAffFAAFffAffAFAAA 所以：所以：FAAAmmmf1 HmHf)1(fFAf 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路可見，引入負反饋后，放大電路的中頻放大倍可見，引入負反饋后，放大電路的中頻放大倍數減小為無反饋時的數減小為無反饋時的1 /；而；而上限頻率提上限頻率提高高到無反饋時的倍。到無反饋時的倍。)1(mFA )1(FAm 同理，可推導出引入負反饋后，放大電路的同理，可推導出引入負反饋后，放大電路的下下限頻率降低限頻率降低為無反饋時的為無反饋時的 1 /。)1(mFA 結論：結論：引入負反饋后，放大電路的上限頻率提高，引入負反饋后，放大電路的

29、上限頻率提高，下限頻率降低，因而下限頻率降低，因而通頻帶展寬通頻帶展寬。BWFABW)1(mf 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路BWFABW)1(mf Alg20mlg20A3dBmflg20A3dBfLfHBWfLffHfBWf負反饋對通頻帶和放大倍數的影響負反饋對通頻帶和放大倍數的影響f第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路不同類型的負反饋，對輸入電阻、輸出電阻的影響不不同類型的負反饋，對輸入電阻、輸出電阻的影響不同。同。1. 串聯負反饋使輸入電阻增大串聯負反饋使輸入電阻增大iiiIUR iiiifiiiifIUFAUIUUIUR 得：得：iif)1(RFAR 結論：引入

30、結論：引入串聯負反饋串聯負反饋后，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 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路2. 并聯負反饋使輸入電阻減小并聯負反饋使輸入電阻減小.fiiIII iiiIUR iiifiiiiifIFAIUIIUIUR FARR 1iif得：得：結論：引入結論：引入并聯負反饋并聯負反饋后，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 并聯負反饋對并聯負反饋對 Ri 的影響的影響第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路1. 電壓負反饋使輸出電阻減小電壓負反饋使輸出電阻減小Rcf Li, 0oooRXI

31、URiiffoXXXXFU 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 XooooioooUFARIXARIU 得：得：FARIURooooof1 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 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路2. 電流負反饋使輸出電阻增大電流負反饋使輸出電阻增大iiffoXXXXFI ooooiooooIFARUXARUI 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(o

32、FA 第第7 7章章 負反饋放大電路負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電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：串聯負反饋使輸入電阻增大；并路的輸入電阻有影響：串聯負反饋使輸入電阻增大；并聯負反饋使輸入電阻減小。聯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輸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小；電流負反出電阻有影響：電壓負反饋使輸出電阻減小；電流負反饋使輸出電阻增大。饋使輸出電阻增大。3. 串聯負反饋只增大反饋環路內的輸入電阻；電流串聯負反饋只增大反饋環路內的輸

33、入電阻；電流負反饋只增大反饋環路內的輸出電阻。負反饋只增大反饋環路內的輸出電阻。4. 負反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，與反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。饋深度有關。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 要穩定直流量要穩定直流量引直流負反饋引直流負反饋 要穩定交流量要穩定交流量引交流負反饋引交流負反饋 要穩定輸出電壓要穩定輸出電壓 引電壓負反饋引電壓負反饋 要穩定輸出電流要穩定輸出電流 引電流負反饋引電流負反饋 要增大輸入電阻要增大輸入電阻 引串聯負反饋引串聯負反饋 要減小輸入電阻要減小輸入電阻引并聯負反饋引并聯負反饋第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大

34、電路（1）希望加入信號后，）希望加入信號后，ic3的數值基本不受的數值基本不受R6改變的影響。改變的影響。VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f1R舉例：舉例：在下面的放大器中按要求引入適當的反饋。在下面的放大器中按要求引入適當的反饋。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路（2）希望接入負載后，輸出電壓）希望接入負載后，輸出電壓UO基本穩定。基本穩定。VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f2R第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路（3）希望輸入端向信號源索取的電流小）希望輸入端向信號源索取的電流小。VV

35、VV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f2R第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路（4）希望穩定靜態工作點）希望穩定靜態工作點。解：解：直流反饋能夠穩定靜態工作點直流反饋能夠穩定靜態工作點。如果要求只引入直流負反饋，去除交流反饋。怎樣接？如果要求只引入直流負反饋，去除交流反饋。怎樣接？CVVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f1R第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路簡單的負反饋放大電路，利用微變等效電路法進行分簡單的負反饋放大電路，利用微變等效電路法進行分析計算；析

36、計算；對于對于深度負反饋深度負反饋放大電路，采用放大電路，采用估算估算方法。方法。放大電路的閉環電壓放大倍數：放大電路的閉環電壓放大倍數：iofXXA 深度負反饋放大電路的閉環電深度負反饋放大電路的閉環電壓放大倍數：壓放大倍數：FA1f 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路ofXXF 而而foio XXXX 所以所以得得fiXX 對于串聯負反饋：對于串聯負反饋：并聯負反饋：并聯負反饋：fiUU fiII 結論：結論：根據負反饋組態，選擇適當的公式；再根據根據負反饋組態，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，直接估算閉環電放大電路的實際情況，列出關系式后，直接估算閉環電

37、壓放大倍數。壓放大倍數。對于對于電壓串聯電壓串聯負反饋，中的負反饋，中的 代表閉環電壓代表閉環電壓放大倍數，因而可直接估算出負反饋放大電路的閉環電放大倍數，因而可直接估算出負反饋放大電路的閉環電壓放大倍數。壓放大倍數。FA1f fAuuuuFA1f 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路FAAA 1FFFAA1 ifXX 即：輸入量近似等于反饋量即：輸入量近似等于反饋量0fid XXX凈輸入量近似等于零凈輸入量近似等于零 由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“虛短虛短”、“虛斷虛斷”的概念的概念第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路深度負反饋

38、條件下：深度負反饋條件下：Xd=Xi-Xf0u+=u-（運放電路）（運放電路）ue=ub（三極管電路）（三極管電路）(1)“虛短虛短”ud0(2)“虛斷虛斷”id0ii+=ii-=0 （運放電路）（運放電路）ib=0（三極管電路）（三極管電路）-u-R+fu+R-u+1fAd+i+-u+fui+-TfR+u-du+A+ifRiifiii+i-i+T-i+ufRiiibif第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路在深度負反饋條件下：在深度負反饋條件下：注：表中的輸入、輸出電阻均指注：表中的輸入、輸出電阻均指反饋環反饋環中的輸入、輸出電阻。中的輸入、輸出電阻。第第7 7章章 負反饋放大電路負反

39、饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路 解：解：用方法一用方法一 求反饋系數：求反饋系數： 求閉環電壓放大倍數：求閉環電壓放大倍數：feeofuuRRRuuF 11e1fe1uuiouf1RRRFuuA VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路該電路為電壓串聯負反饋該電路為電壓串聯負反饋o323fURRRU 5 . 22311132f RRFAuuuu323ofRRRUUFuu 故故在深度負反饋條件下在深度負反饋條件下第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路閉環增益閉

40、環增益閉環電壓增益閉環電壓增益 解：解：反饋系數反饋系數:f1RuiF ofiuffRuRuuiioof fiuiouifRFiuA 1)(ifsiosousfRRiuuuA ssioRRRiuf sf+uTi+VbiCCusRiOiRRRL-f-+c由于并聯反饋的輸入電阻很小由于并聯反饋的輸入電阻很小)(ifsiosousfRRiuuuA 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路例：估算深負反饋運放的閉環電壓放大倍數。例：估算深負反饋運放的閉環電壓放大倍數。解：解： 該電路為電壓并聯該電路為電壓并聯負反饋，在深度負反饋條件負反饋，在深度負反饋條件下：下：fiII ， 1iiRUI Fof

41、RUI 1iFoRURU 得得則閉環電壓放大倍數為：則閉環電壓放大倍數為：11. 0202 . 2 1FiofRRUUAuu第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路閉環增益閉環增益閉環電壓增益閉環電壓增益ebeLc)1()/(RrRRAu 解：解：反饋系數反饋系數:eofuiRiuF euiioiufRFuiA11 eLciLcoioufRRRuRRiuuA/)/( 由第二章知，該電路閉環電壓增由第二章知，該電路閉環電壓增益益:+-b2TRcVi-Cb2b1+uouRCCf-RC+Lb1RuioReeofRiu 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路該電路為電流串聯負反饋，該電路為電

42、流串聯負反饋，在深度負反饋條件下：在深度負反饋條件下：fiUU iFofURIU LooRIU 34. 0151 . 5FLiof RRUUAuu所以所以第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路反饋系數反饋系數:閉環增益閉環增益閉環電壓增益閉環電壓增益 解：解：se2e2fifsic2sousfRRRRRRRiRiuuA LL)(e2fe2c2fRRRii e2fe2c2fiiRRRiiF e2e2fiifc2iifRRRFiiA 1Rc1c2R+Vc2i-ROsR-ff12+uTisRRTiCCibiuLe2因為并聯負反饋輸入電阻很小，所以交流輸入電壓近似為因為并聯負反饋輸入電阻很小，所

43、以交流輸入電壓近似為0.第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路該電路為電流并聯負反饋，該電路為電流并聯負反饋，在深度負反饋條件下：在深度負反饋條件下：fiII F33LoF33ofRRRRURRRII 1iiRUI 故：故：1iF33LoRURRRRU 閉環電壓放大倍數為：閉環電壓放大倍數為：9 . 51 . 51)101 . 5(2)(1 3F3LiofRRRRRUUAuu第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路第第7 7章章 負反饋放大電路負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。放大電路的閉

44、環放大倍數為：放大電路的閉環放大倍數為：FAAA 1f在中頻段，在中頻段，11 FAAF在高、低頻段，放大倍數和反饋系數在高、低頻段，放大倍數和反饋系數 的模和相角的模和相角都隨頻率變化，使都隨頻率變化，使 。11 FA1.產生自激振蕩的原因產生自激振蕩的原因 在不加輸入信號的情況下，放大電路仍會產生一定頻在不加輸入信號的情況下，放大電路仍會產生一定頻率的信號輸出。率的信號輸出。+iL+u-+u放大器放大器-oR 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路fidXXX 基本放大電路基本放大電路AdX oX 反饋網絡反饋網絡FfX iX + 中頻時：中頻時： |idXX 高頻或低頻時，放大器產

45、生的附加相移達到高頻或低頻時，放大器產生的附加相移達到180時。時。為負反饋。為負反饋。 |idXX 變為正反饋。變為正反饋。 此時，若滿足此時，若滿足|dfXX 則則Xi=0，仍會有輸出信號。，仍會有輸出信號。 第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路1FA幅值條件幅值條件基本放大電路基本放大電路AdX oX 反饋網絡反饋網絡FfX iX + fdXX 0ddXFAX 分解為幅值條件與相位條件：分解為幅值條件與相位條件：由以上分析知：由以上分析知：2. 產生自激振蕩的條件：產生自激振蕩的條件：1 FA即：即：arg(21)(012)AFAFnn ， ， ， 相位條件相位條件第第7 7章章

46、 負反饋放大電路負反饋放大電路 270ouA0.707AumAumfLfHBWffOO 90o 180ofLfH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。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路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，而反饋網絡為純電阻，則：，而反饋網絡為純電阻，

47、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度條件，放大電路將產生自激振蕩。幅度條件，放大電路將產生自激振蕩。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；兩級兩級放大電放大電路當頻率趨于無窮大或趨于零時，雖然滿足相位條件，但路當頻率趨于無窮大或趨于零時，雖然滿足相位條件，但不滿足幅度條件，所以也不滿足幅度條件，所以也不會不會產生自激振蕩；但產生自激振蕩；但三級放大三級放大電路電路，在深度負反饋條件下，對于，在深度負反饋條件下，對于某個頻率某個頻率的信號，既滿的信號，既滿足相位條件，也滿足幅度條件，可

48、以產生足相位條件，也滿足幅度條件，可以產生自激振蕩自激振蕩。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路方法一：方法一：則放大器穩定。否則自激。則放大器穩定。否則自激。0 )dB(lg20FA0-90 -180FA m mGdB0lg20 FAaf| 180滿足：滿足：方法二方法二：dB0lg20FAaf| 180滿足：滿足：則放大器穩定。否則自激。則放大器穩定。否則自激。1. 判斷方法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。FA第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電

49、路例例：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：第第7 7章章

50、 負反饋放大電路負反饋放大電路結論：該負反饋放大電路不會產生自激振蕩，能夠穩結論：該負反饋放大電路不會產生自激振蕩，能夠穩定工作。定工作。1 FA例：例：由 負 反 饋 放 大 電 路由 負 反 饋 放 大 電 路 的波特圖可見，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第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路Gm2. 穩定裕度穩定裕度當環境溫度、電路參數及電源電壓等在一定范圍

51、內變當環境溫度、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定條件，要求放大電路化時，為保證放大電路也能滿足穩定條件，要求放大電路要有一定的穩定裕度。要有一定的穩定裕度。1) 幅度裕度幅度裕度 Gmf / HZf / HZfofo60dB/lg20FA4020OO 90 180 AFfcfc)dB(lg200mffFAG 對于穩定的負反饋放大對于穩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定。負，負反饋放大電路愈穩定。一般要求一般要求 Gm - -10 dB 。圖圖 6.5.2第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路2) 相位

52、裕度相位裕度 m 180AF 當當 f = fc 時，時，0lg20 FAcAFm180ff 負反饋放大電路穩定負反饋放大電路穩定對于穩定的負反饋放大電路，對于穩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定。大，負反饋放大電路愈穩定。一般要求一般要求 m 45 f / Hzf / Hzfofo60dB/lg20FA402000 90 180 AFfcfc mGm圖圖 6.5.2第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路(2) 作作F1lg20水平線；水平線；(1) 作出作出A的幅頻響應和相頻響應波特圖；的幅頻響應和相頻響應波特圖；(3) 判斷是否滿足相位裕

53、度判斷是否滿足相位裕度 A 180 。判斷穩定性方法：判斷穩定性方法：01lg20lg20lg20FAFA將將 寫為：寫為：1FA即：即：FA1lg20lg20A 前面是用環路放大倍數的波特圖來分析電路的穩定性。前面是用環路放大倍數的波特圖來分析電路的穩定性。由于反饋網絡大多由電阻組成，由于反饋網絡大多由電阻組成， F F = 0 = 0。所以可用開環放。所以可用開環放大倍數大倍數 的波特圖判別電路的穩定性。的波特圖判別電路的穩定性。第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路F1lg20在水平線在水平線Alg20 與與的交點作垂線交相頻響應曲線的一點的交點作垂線交相頻響應曲線的一點若該點若該

54、點a 180滿足相位裕度，穩定；否則不穩定。滿足相位裕度，穩定；否則不穩定。在相頻響應的在相頻響應的點處作垂線交點處作垂線交 于于P點，點，a 180Alg20 若若P點在點在 水平線之下，穩定；否則不穩定。水平線之下，穩定；否則不穩定。F1lg20第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路舉例：舉例：設一基本放大器的增益為：設一基本放大器的增益為：)105)(1105j)(1100.5j(1766u fjffA.4101.設反饋系數設反饋系數 ，分析其穩定性，分析其穩定性.10.F.三個極點頻率為：三個極點頻率為：fp1=0.5106Hz ， fp2=5106Hz ， fp3=5107Hz

55、 。 其中其中fp1=0.5106Hz最低，它決定了整個基本放大最低，它決定了整個基本放大器的上限頻率，稱為主極點頻率。器的上限頻率，稱為主極點頻率。(1) 作出作出A的幅頻響應和相頻響應波特圖的幅頻響應和相頻響應波特圖解：解：第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路(2) 作作dB201lg20F的水平線的水平線Alg20 與與F1lg20(3)水平線水平線 相交于相交于E點。點。與與E點相對應的附點相對應的附加相位移為加相位移為 ，因此，放大器是不因此，放大器是不穩定的。穩定的。2250(dB)20uAlg20406080f50k500k5M50M500M0-90-180 -135-225-270f十十倍倍頻頻程程dB/20 十十倍倍頻頻程程dB/40 F1lg20E第第7 7章章 負反饋放大電路負反饋放大電路為保證放大電路穩定工作，對于三級或三級以上的為保證放大電路穩定工作，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