1、1誰若游戲人生，他就一事無成；誰不能主宰自己，便永遠是一個奴隸。 歌德 2第四章 放大電路中的負反饋本章教學要求本章教學要求1掌握負反饋的概念和四種基本類型負反饋放大器的電路結構、工作原理、基本分析方法。2掌握四種負反饋放大器類型的判斷。3掌握負反饋對放大器性能的影響，并能根據需要引入適當的負反饋。4掌握在深度負反饋條件下放大器電壓增益的近似計算。5掌握利用波特圖進行負反饋放大器穩定性分析的方法。了解相位補償的原理。34-1 4-1 負反饋的基本概念負反饋的基本概念 所謂反饋，就是將所謂反饋，就是將輸出信號輸出信號進行進行檢測檢測，以某種形式，以某種形式反饋反饋到放大器的到放大器的輸輸入端入端

2、，與輸入信號相比較，對放大器的，與輸入信號相比較，對放大器的輸入信號進行調整輸入信號進行調整，達到減小輸出誤，達到減小輸出誤差，改善放大器性能指標的要求。差，改善放大器性能指標的要求。 4-1-1 4-1-1 放大器的反饋放大器的反饋反饋網絡反饋網絡B B基本放大器基本放大器A AiXfXXoX 由圖可知，基本放大器的凈輸入信號為由圖可知，基本放大器的凈輸入信號為fiXXX若基本放大器的增益為若基本放大器的增益為A A，反饋，反饋網絡的反饋系數為網絡的反饋系數為B B，則有，則有ofBXX因此可得反饋放大器的增益（又稱因此可得反饋放大器的增益（又稱閉環增益閉環增益）A Af f 為為ABAXX

3、Aiof1通常定義為通常定義為 反饋深度反饋深度，這是一個很重要的指標這是一個很重要的指標 ABF 14放大器放大器輸出輸出輸入輸入取取+ 加強輸入信號加強輸入信號 正反饋正反饋 用于振蕩器用于振蕩器取取 - 削弱輸入信號削弱輸入信號 負反饋負反饋 用于放大器用于放大器開環開環閉環閉環負反饋的作用：負反饋的作用：穩定靜態工作點；穩定放大倍數；改善輸入電穩定靜態工作點；穩定放大倍數；改善輸入電阻和輸出電阻；擴展通頻帶，改善輸出信號波形。阻和輸出電阻；擴展通頻帶，改善輸出信號波形。反饋網絡反饋網絡疊加疊加反饋反饋信號信號實際被放大信號實際被放大信號反饋電路框圖反饋電路框圖5反饋電路的三個環節：反饋

4、電路的三個環節：放大放大：doXXA反饋：反饋：ofXXB疊加：疊加：fidXXX基本放大基本放大電路電路AodXoX反饋回路反饋回路FfXiX+輸出信號輸出信號輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號差值信號差值信號6基本放大基本放大電路電路AodXoX反饋回路反饋回路FfXiX+doXXA開環放大倍數開環放大倍數ioFXXA閉環放大倍數閉環放大倍數ofXXB反饋系數反饋系數7負反饋放大電路放大倍數的一般表達式：負反饋放大電路放大倍數的一般表達式：基本放大基本放大電路電路AodXoX反饋回路反饋回路FfXiX+ABXXXXXXXXXAodofdfoioF111ABA1BAo1反饋深度反饋深度定義：定

5、義：8負反饋放大器的閉環放大倍數負反饋放大器的閉環放大倍數當當 AB 1時，時，結論：結論：當當 AB 1 很大時，負反饋放大器的閉很大時，負反饋放大器的閉環放大倍數與晶體管無關，只與反饋網絡有環放大倍數與晶體管無關，只與反饋網絡有關。即負反饋可以穩定放大倍數。關。即負反饋可以穩定放大倍數。BAAAF1BAF19下面是具有反饋的放大器的一個實例下面是具有反饋的放大器的一個實例 U Uf fU U R R1 1R Rf fU Ui iU UO O基本放基本放大器大器反饋反饋網絡網絡反饋網絡反饋網絡R Rf f和和R R1 1對對輸出電壓信號輸出電壓信號U Uo o取取樣得到反饋信號樣得到反饋信號

6、U Uf f 在與輸入信號在與輸入信號U Ui i進行比較后進行比較后得到放大器的得到放大器的凈輸入信號。凈輸入信號。然后送入放大然后送入放大器進行放大。器進行放大。 根據反饋深度，我們可以根據反饋深度，我們可以判斷判斷反饋的性質反饋的性質和和反饋的強弱反饋的強弱 11ABF這時放大器增益減小，為負反饋；這時放大器增益減小，為負反饋； 01ABF這時放大器增益增加，為正反饋；這時放大器增益增加，為正反饋； 11ABF這時放大器增益為無窮大，這時放大器增益為無窮大，放大器自激振蕩。放大器自激振蕩。 對于負反饋，對于負反饋， 總是總是大于大于1 1，而且，此值，而且，此值越大越大，說明說明負反饋越

7、強負反饋越強，放大器的，放大器的閉環增益下降得越多。閉環增益下降得越多。ABF1104-1-2 負反饋的類型 根據反饋信號是對輸出電壓信號取樣還是對輸出電流信號取樣，以及取樣信號反饋到輸入端后是與輸入信號是串聯比較還是并聯比較可以對負反饋放大器進行分類。 在輸出端，如果反饋信號是對輸出電壓取樣，也就是說反饋信號與輸出電壓有關，則稱為電壓反饋；如果反饋信號是對輸出電流取樣，也就是說反饋信號與輸出電流有關，則稱為電流反饋。在輸入端，如果反饋到輸入端的信號是以電壓形式出現，與輸入電壓串聯比較，則稱為串聯反饋；如果反饋到輸入端的信號是以電流形式出現，與輸入電流并聯比較，則稱為并聯反饋。因此，一共可分為

8、四種不同類型的負反饋，即：（1）電壓串聯負反饋（2）電壓并聯負反饋（3）電流并聯負反饋（4）電流串聯負反饋。11四種不同類型的負反饋的方框圖 UfUR LUoabUi Au Buab電壓串聯電壓串聯電流串聯電流串聯R LUoIoabUiUUf Ag BrabR LI IfUoabIi Au Buab電壓并聯電壓并聯bIoR LI IfUoaIi Au Buab電流并聯電流并聯12Uo各類反饋在電路連接形式上的一般區別。各類反饋在電路連接形式上的一般區別。R LbbXfXXi Au Bu電壓反饋在輸出端反饋網絡的輸入端與放大器的輸出端是并聯連接 將放大電路輸出端短路，反饋網絡輸入端被短路，反饋網

9、絡取樣信號為零 。 電流反饋R LUoIobXiXXf Ag Brb反饋網絡的輸入端與放大器的輸出端是并聯連接 將放大電路輸出端短路，反饋網絡輸入端仍可獲得輸出電流信號 。 將放大電路輸出端短路，反饋信號消失為電壓反饋，否則為電流反饋13各類反饋在電路連接形式上的一般區別。各類反饋在電路連接形式上的一般區別。在輸入端在輸入端串聯反饋串聯反饋 U Uf fU U a aU Ui ia A Au u B Bu u反饋信號與輸反饋信號與輸入信號是串聯入信號是串聯電壓比較電壓比較將放大電路輸入端將放大電路輸入端對地短路，反饋信對地短路，反饋信號仍能輸入到基本號仍能輸入到基本放大器中放大器中并聯反饋并聯

10、反饋I I I If fa aI Ii i A Au u B Bu ua反饋信號與輸反饋信號與輸入信號是并聯入信號是并聯電流比較電流比較將放大電路將放大電路輸入端對地輸入端對地短路，網絡短路，網絡輸出端被短輸出端被短路，反饋信路，反饋信號不能輸入號不能輸入到基本放大到基本放大器中器中將放大電路將放大電路輸入端短路輸入端短路，反饋信，反饋信號號仍能輸入仍能輸入到基本放大電路中為到基本放大電路中為串聯串聯反饋，否則為反饋，否則為并聯并聯反饋反饋如果反饋回來的信號輸入到基本放大電路的份量越多，則反饋效如果反饋回來的信號輸入到基本放大電路的份量越多，則反饋效果就越好。對于果就越好。對于串聯串聯反饋，電

11、源內阻越反饋，電源內阻越小小，反饋效果就，反饋效果就越好越好；對；對于于并聯并聯反饋，電源內阻越大，反饋效果就越反饋，電源內阻越大，反饋效果就越好好。144-1-34-1-3負反饋的判別負反饋的判別1.1.反饋類型的判別反饋類型的判別在輸出端，將在輸出端，將輸出端短路輸出端短路，使，使輸出電壓為輸出電壓為0 0，若，若反饋網絡輸入端接地反饋網絡輸入端接地，反饋消失，反饋消失，即為即為電壓電壓反饋；否為電流反饋。反饋；否為電流反饋。在輸入端，將放大器在輸入端，將放大器輸入端對地短路輸入端對地短路，反饋網絡輸出端接地反饋網絡輸出端接地，即為，即為并聯并聯反饋；否則反饋；否則為串聯反饋。為串聯反饋。

12、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電壓電壓串聯串聯反饋反饋 電流電流并聯并聯反饋反饋 電壓電壓并聯并聯反饋反饋 電流電流串聯串聯反饋反饋 只要只要反饋網絡連接反饋網絡連接在在基本放大器的信號輸入端就是并聯反饋基本放大器的信號輸入端就是并聯反饋，否則就是串聯反饋。，否則就是串聯反饋。只要只要反饋網絡直接連接反饋網絡直接連接在在

13、放大電路輸出放大電路輸出端端就是電壓反饋就是電壓反饋，否則就是電流反饋。，否則就是電流反饋。也可從電路連接形式上來判別反饋類型也可從電路連接形式上來判別反饋類型15b bU UCCCCU Uo oU Ui2i2U Ui i1 1C C2 2C C1 1R RB BR RC CR RL Le e2. 2. 正、負反饋的判別正、負反饋的判別1 1）等效放大器）等效放大器一個放大電路，不論是單級放大電路（包括單級運放電路）還是多級放大電路（包一個放大電路，不論是單級放大電路（包括單級運放電路）還是多級放大電路（包括多級運放電路）都可以等效為一個有兩個輸入端和一個輸出端的放大器。這兩個括多級運放電路）

14、都可以等效為一個有兩個輸入端和一個輸出端的放大器。這兩個輸入端也是一個同相輸入端和一個反相輸入端。輸入端也是一個同相輸入端和一個反相輸入端。 單級晶體管放大電路單級晶體管放大電路 A Au uR RL LU Ui2i2U Ui1i1U Uo ob be e信號電壓從信號電壓從集電極輸出集電極輸出時，當信號從時，當信號從基極輸入基極輸入時，輸出電壓與輸入電壓時，輸出電壓與輸入電壓反相反相；當信號從當信號從發射極輸入發射極輸入時，輸出電壓與輸入電壓時，輸出電壓與輸入電壓同相同相。所以，。所以，基極基極為反相輸入端，為反相輸入端，發射極發射極為為同相同相輸入端。輸入端。16多級晶體管放大電路多級晶體

15、管放大電路 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 信號從第二極集電極輸出，當信號從第一級晶體管基極輸入時，經信號從第二極集電極輸出，當信號從第一級晶體管基極輸入時，經過兩次反相，輸出電壓與輸入電壓同相；當信號從第一級晶體管發射極過兩次反相，輸出電壓與輸入電壓同相；當信號從第一級晶體管發射極輸入時，則輸出電壓與輸入電壓同相。所以輸入時，則輸出電壓與輸入電壓同相

16、。所以b b1 1為同相輸入端為同相輸入端，e e1 1為反相輸為反相輸入端入端。17 2 2）正、負反饋的判別）正、負反饋的判別在得到等效放大器后，在得到等效放大器后， 正、負反饋的判別正、負反饋的判別一般采用一般采用瞬時極性判別法瞬時極性判別法。 I If fI I I Ii iU Ui iR Rs sU Us sR RL LR R f fU Uo o設在某一瞬間設在某一瞬間U UI I為正極性，即反相端電位比地高為正極性，即反相端電位比地高這時，電流這時，電流I Ii i流向放大器流向放大器放大器輸出端電位為負，即比地低放大器輸出端電位為負，即比地低R Rf f兩端電位左高右低，兩端電位

17、左高右低，I IF F向上流向上流所以，流進放大器的凈輸入電流為所以，流進放大器的凈輸入電流為 I I =I=Ii i-I-If f反饋使凈輸入信號減小反饋使凈輸入信號減小。故為負反饋。故為負反饋從電路連接形式上也可進行正、負反饋的判別從電路連接形式上也可進行正、負反饋的判別對于對于電壓反饋電壓反饋，如果反饋網絡是無，如果反饋網絡是無源網絡（如電阻網絡），反饋信號源網絡（如電阻網絡），反饋信號只有連接到放大電路的反相輸入端只有連接到放大電路的反相輸入端才能使凈輸入信號減小，才是負反才能使凈輸入信號減小，才是負反饋。饋。R R1 1R RL LR R f fU Ui iU Uo o18對于對于電

18、流反饋電流反饋，則要分兩種情況討論，則要分兩種情況討論 （1 1）反饋網絡是接入到）反饋網絡是接入到輸出回輸出回路的負載側路的負載側 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反饋信號連接到放大電路的反相端反饋信號連接到放大電路的反相端為負反饋放大電路。為負反饋放大電路。一般來說，由集成運放組成的放大器，其反饋支路只能接入到放大器輸出回路的一般來說，由集成運放組成的放大器，其反饋支路只能接入到放大器輸出回路的負載側，所以其電流反饋放大電路，反饋信號必須接入到放大器的

19、反相輸入端才負載側，所以其電流反饋放大電路，反饋信號必須接入到放大器的反相輸入端才是負反饋。是負反饋。（1 1）反饋網絡）反饋網絡沒有接入到輸沒有接入到輸出回路的負載側出回路的負載側 I Io oU URE3RE3I Io oV V3 3R Rf fR RC3C3R RE3E3U UCCCCR RB1B1R RE2E2R RC2C2R RC1C1U Uo oR RL LV V2 2V V1 1C C2 2R RE1E1C C1 1U Ui i由圖可知，信號從由圖可知，信號從V V1 1基極輸入，經基極輸入，經過三次反相從過三次反相從V V3 3集電極輸出，所以集電極輸出，所以V V1 1基極為

20、反相輸入端，射極為同相基極為反相輸入端，射極為同相輸入端。反饋電路連接到同相輸入輸入端。反饋電路連接到同相輸入端，根據瞬時極性判別法可知，該端，根據瞬時極性判別法可知，該電路為負反饋。電路為負反饋。對于對于電壓電壓反饋，反饋信號接入到放大器反饋，反饋信號接入到放大器反相端反相端為為負負反饋，否則為正反饋。反饋，否則為正反饋。對于電流反饋，如果反饋網絡接到輸出回路的對于電流反饋，如果反饋網絡接到輸出回路的負載側負載側，則反饋信號接入放大器，則反饋信號接入放大器反相反相端端為為負負反饋，否則為正反饋；如果反饋網絡反饋，否則為正反饋；如果反饋網絡沒有接到沒有接到輸出回路的輸出回路的負載側負載側，則反

21、饋信，則反饋信號接入放大器號接入放大器同相端同相端為負反饋，否則為正反饋；為負反饋，否則為正反饋；194.1.4交流反饋與直流反饋交流反饋與直流反饋交流反饋交流反饋：反饋只對交流信號起作用。反饋只對交流信號起作用。直流反饋：直流反饋：反饋只對直流起作用。反饋只對直流起作用。若在反饋網絡中若在反饋網絡中串接隔直電容串接隔直電容，則可以隔斷，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。直流，此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端在起反饋作用的電阻兩端并聯旁路電容并聯旁路電容，可，可以使其只對直流起作用。以使其只對直流起作用。有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對有的反饋只對交流信號起作用；有

22、的反饋只對直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。起作用。20增加隔直電容增加隔直電容C后，后，Rf只對交流起反饋作用。只對交流起反饋作用。注：本電路中注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C21增加旁路電容增加旁路電容C后，后，Rf只對直流起反饋作用。只對直流起反饋作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE122負負反反饋饋交流反饋交流反饋直流反饋直流反饋電壓串聯負反饋電壓串聯負反饋

23、電壓并聯負反饋電壓并聯負反饋電流串聯負反饋電流串聯負反饋電流并聯負反饋電流并聯負反饋穩定靜態工作點穩定靜態工作點4.1.5負反饋的分類負反饋的分類用于改善放大電路性能用于改善放大電路性能234.1.6 反饋類型的判別方法反饋類型的判別方法分析步驟：分析步驟：3. 是否負反饋？是否負反饋？4. 是負反饋！那么是何種類型的負反饋？是負反饋！那么是何種類型的負反饋？（判斷反饋的組態）（判斷反饋的組態）1. 找出反饋網絡（電阻）。找出反饋網絡（電阻）。2. 是交流反饋還是直流反饋？是交流反饋還是直流反饋？24一、電壓反饋與電流反饋判別方法：一、電壓反饋與電流反饋判別方法：電壓反饋電壓反饋一般從后級放大

24、器的集電極采樣。一般從后級放大器的集電極采樣。電流反饋電流反饋一般從后級放大器的發射極采樣。一般從后級放大器的發射極采樣。二、并聯反饋與串聯反饋判別方法：二、并聯反饋與串聯反饋判別方法：并聯反饋并聯反饋的反饋信號接于晶體管基極。的反饋信號接于晶體管基極。串聯反饋串聯反饋的反饋信號接于晶體管發射極。的反饋信號接于晶體管發射極。注意：注意：直流反饋中，輸出電壓指直流反饋中，輸出電壓指UCE，輸，輸出電流指出電流指IE或或IC。從從輸出端輸出端看：按電路結構、采樣形式、輸出端短路法分析。看：按電路結構、采樣形式、輸出端短路法分析。從從輸入端輸入端看：按電路結構、反饋信號性質、比較形式分析。看：按電路

25、結構、反饋信號性質、比較形式分析。25三、正反饋與負反饋的判別方法三、正反饋與負反饋的判別方法瞬時極性法瞬時極性法假設輸出端信號有一定極性的瞬時變化，依次假設輸出端信號有一定極性的瞬時變化，依次經過反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸經過反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸出信號與原輸出信號的變化極性相反，則為負反出信號與原輸出信號的變化極性相反，則為負反饋。反之為正反饋。饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時在輸入端也要

26、反映出反饋信號與輸入信判斷時在輸入端也要反映出反饋信號與輸入信號的比較關系。號的比較關系。26例例1：判斷：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf此電路是電壓串聯負反饋，此電路是電壓串聯負反饋，對直流不起作用。對直流不起作用。27 分析中用到了三極管的集電極與基極相位相分析中用到了三極管的集電極與基極相位相反這一性質。反這一性質。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C

27、2+ECuoui+T1T2Rfubeube28 這里分析的是交流信號，不要與直流信號混淆。這里分析的是交流信號，不要與直流信號混淆。分析中用到的電壓、電流要在電路中標出。并分析中用到的電壓、電流要在電路中標出。并且注意符號的使用規則。且注意符號的使用規則。如果反饋對交直流均起作用，可以用全量。如果反饋對交直流均起作用，可以用全量。 當為當為交流反饋時，瞬時極性法所判斷的也是交流反饋時，瞬時極性法所判斷的也是相相位的關系位的關系。電路中兩個信號的相位。電路中兩個信號的相位不是同相就不是同相就是反相是反相，因此若兩個信號都上升，它們一定同，因此若兩個信號都上升，它們一定同相；若另一個信號下降而另一

28、個上升，它們一相；若另一個信號下降而另一個上升，它們一定反相。定反相。29例例2：判斷：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif電壓反饋電壓反饋并聯反饋并聯反饋uoifib=i+ifuo此電路是電壓并聯負反饋，對直流也起作用。此電路是電壓并聯負反饋，對直流也起作用。30+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif問題：問題：三極管的靜態工作點如何提供？能否在三極管的靜態工作點如何提供？能否在反饋回路加隔直電容？反饋回路加隔直電容？不能！不能！Rf為三極管提供靜態電流！為三極管提供靜態電流！Rf 的作用：的作用：1. 提

29、供靜態工作點。提供靜態工作點。2. 直流負反饋，穩定直流負反饋，穩定靜態工作點。靜態工作點。3. 交流負反饋，穩定交流負反饋，穩定放大倍數。放大倍數。31例例3：判斷：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。電流反饋電流反饋并聯反饋并聯反饋iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE232例例4：判斷：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。是否負反饋，若是，判斷反饋的組態。電流并聯負反饋。對直流也起作用，可以穩電流并聯負反饋。對直流也起作用，可以穩定靜態工作點。定靜態工作點。uoui

30、iiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB233例例5：判斷如圖電路中：判斷如圖電路中RE1、RE2的負反饋作用。的負反饋作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie電流串聯反饋電流串聯反饋RE2對交流反對交流反饋不起作用饋不起作用1. 對交流信號：對交流信號：ieueube=ui-ueibieRE1：電流串聯負反饋。：電流串聯負反饋。342. 對直流信號：對直流信號：RE1、RE2對對直流均起作直流均起作用，通過反用，通過反饋穩定靜態饋穩定靜態工作點。工作點。反饋過程：反饋過程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiU

31、BEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUEIBIE恒定CCBBBBURRRU21235例例6：判斷如圖電路中：判斷如圖電路中RE3的負反饋作用。的負反饋作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3電流串聯負反饋。電流串聯負反饋。36小結：小結： 1、反饋類型：正反饋與負反饋；電壓反饋與電流反饋；串聯反饋與并聯反饋；直流反饋與交流反饋。 2、負反饋放大電路的四種基本組態：電壓串聯負反饋；電壓并聯負反饋；電流串聯負反饋；電流并聯負反饋； 3、用瞬時極性法判別正反饋和負反饋。 4、按采

32、樣形式、電路結構、輸出短路法判別電壓反饋和電流反饋。 5、按電路結構、比較形式、反饋信號性質判別串聯反饋和并聯反饋。374-2 負反饋對放大器性能的影響4-2-1 提高放大倍數的穩定放大倍數的穩定性是放大器的一個重要指標。我們一般用放大倍數的相對變化量來定義放大倍數的穩定性。 ABAAf1根據AAdFAAdABAAdff111有由于負反饋時F1，所以，閉環增益的相對變化量小于開環增益相對變化量。放大倍數的穩定性得以提高，而且，反饋越深，放大倍數的穩定性越好。對于深度負反饋，F1，則有BABAFAAf11可見，在深度負反饋下，閉環增益幾乎與開環增益無關，也就是說，閉環增益幾乎不受開環增益變化的影

33、響，因而，增益穩定性得到了極大的提高。 38 應當指出，對于不同類型的負反饋，由于取樣信號、反饋信號不同，A 、B、Af所表示的含義是不同的，它所穩定的對象也是不同的， 串聯電壓電壓負反饋，開環增益、反饋系數和閉環增益分別為Au、Bu、Auf。當負載電阻增大造成輸出電壓增大時，反饋電壓也增加，而反饋電壓的增加將使得凈輸入電壓減小，最終使輸出電壓電壓下降而保持基本穩定。串聯電流電流負反饋，開環增益、反饋系數和閉環增益分別為Ag、Br、Agf。當負載電阻增大造成輸出電流減小時，反饋電壓也減小，而反饋電壓的減小將使得凈輸入電壓增加，最終使輸出電流電流增加而保持基本穩定。并聯電壓電壓負反饋，開環增益、

34、反饋系數和閉環增益分別為Ar、Bg、Arf。當負載電阻增大造成輸出電壓增大時，反饋電流也增加，而反饋電流的增加將使得凈輸入電流減小，最終使輸出電壓電壓下降而保持基本穩定。并聯電流電流負反饋，開環增益、反饋系數和閉環增益分別為Ai、Bi、Aif。當負載電阻增大造成輸出電流減小時，反饋電流也減小，而反饋電流的減小將使得凈輸入電流增加，最終使輸出電流電流增加而保持基本穩定。 由此可見，電壓負反饋可以使輸出電壓穩定， 電流負反饋可以使輸出電流穩定。 394-2-2 減小放大器非線性失真放大器在大信號工作時，不可避免地要產生非線性失真，引入負反饋以后，可以使這種非線性失真得到改善。 基本放大器iuou反

35、饋網絡基本放大器iufuuou基本放大器產生失真基本放大器對信號負半周放大能力較小負反饋減小失真反饋信號與輸入信號比較后產生預失真信號使輸出信號較少了失真負反饋改善非線性失真實際上是通過負反饋先產生一個預失真信號來實現的，這種預失真信號來自于輸出信號的失真，因此負反饋只能改善放大器的非線性失真，而不能消除失真。負反饋改善非線性失真的效果與反饋深度有關，反饋越深改善效果越好。在深度負反饋時， ，放大電路的輸出幾乎與基本放大電路無關，基本放大電路的非線性失真也就得到了抑制。BAf/1404-2-3 擴展放大電路的通頻帶放大電路的通頻帶也是衡量放大電路性能的一個重要指標。引入負反饋以后，可以使放大電

36、路的通頻帶得到展寬 下面以低通濾波器為例低通濾波器的開環頻率特性為huufjfAjfA/1)( 引入負反饋以后，并假設反饋網絡為純電阻網絡，B為實數，則閉環增益的頻率特性為huufhuhuuuffBAjfAfjfBAfjfABjfAjfAjfA)1 (1)/1/(1)/1/()(1)()()1/(BAAAuuuf式中 為閉環增益 引入負反饋后閉環放大電路的帶寬為BWBAfBABWuhuf)1 ()1 (應該指出，通頻帶的擴展是以放大器增益減小為代價的，實際上引入負反饋后，放大電路的帶寬增益積是不變的。即BWAfABAAfBAABWuhuuuhuuff)1/()1 (414-2-4 改變輸入、輸

37、出電阻1. 1.對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響FXXABXXXfi)1 (對于負反饋，輸入信號與凈輸入信號的關系為所以，對于串聯負反饋有 FUUi并聯負反饋有 FIIi1）串聯負反饋提高輸入電阻）串聯負反饋提高輸入電阻 A BiIiUUfUiRoX根據輸入電阻的定義有iiiiifFRIFUIURiiIUR式中所以，串聯負反饋使輸入電阻提高了F倍 422 2）并聯負反饋降低輸入電阻）并聯負反饋降低輸入電阻 A BiIiRIfIiUoX同樣根據輸入電阻的定義有FRFIUIURiiiiifIURii式中所以，并聯負反饋使閉環輸入電阻減小 到基本方大器輸入電阻的1/F 由此可見，串聯負反饋可以使輸入

38、電阻增大，而并聯負反饋可以使輸入電阻減小。所以引入負反饋是改變輸入電阻的一個重要手段。432.2.對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響1 1）電壓負反饋）電壓負反饋 A B開路 fXXXiXfX0BUfXoUoIoRAX 根據輸出電阻的定義，將信號源置零（Xi= 0），X=Xf，將外接負載電阻斷開，外加電壓，求出Uo與Io的約束關系 設反饋網絡輸入端開路 ，則有)1 (ABRURABUURAXURAXUIoooooofoooo所以有ooooofRFABRIUR11可見，電壓負反饋使輸出電阻減小 為基本放大器的1/F。442 2）電流負反饋）電流負反饋A B短路 fXXXiXfX0BUfXoUoIo

39、RAX反饋網絡只對電流取樣，與電壓無關，故認為反饋網絡輸入端短路。 輸入信號為零， X=Xf，則有ooofoooooABIRUAXRUAXRUI所以有ooooofFRABRIUR)1 (可見，電流負反饋使輸出電阻增加F倍 由此可見，電流負反饋可以使輸入電阻增大，而電壓負反饋可以使輸出電阻減小。所引入不同的負反饋可以使輸出電阻增加或減小。454-3 深度負反饋的工程計算 負反饋放大電路可以采用等效電路的方法進行分析，但是其計算較為復雜。在工程上，對于深度負反饋，可用Af=1/B來近似計算。 但要注意的是，對于不同類型的反饋，Af和B的含義是不同的， 對于需要計算電壓放大倍數時，要根據不同類型的負

40、反饋進行不同的處理。1. 1. 串聯電壓負反饋串聯電壓負反饋例例4-14-1 串聯電壓負反饋放大器，在深度負反饋下，試計算其閉環電壓增益。R1RLR fUiUo解解 在深度負反饋條件下，串聯電壓負反饋的閉環增益為uioufBUUA1由于串聯負反饋使放大電路輸入電阻增大，放大電路輸入端可近似為“虛開”，所以有fofuRRRUUB所以 RRRRRBAffuuf11462.2.并聯電流負反饋并聯電流負反饋例例 4-24-2 并聯電流負反饋放大器，在深度負反饋下，試計算其閉環電壓增益。RsIoUiUsRRLR fUo解解 在深度負反饋條件下，并聯電流負反饋的閉環增益為iioifBIIA1由于并聯負反饋

41、使放大電路輸入電阻減小，放大器輸入端可近似為“虛短”。所以有fofiRRRIIB所以 RRRRRBIIAffiioif11在輸出端， ，在輸入端，由于可近似為“虛短”，則有 。所以有其放大電路閉環電壓增益為LooRIUssiRUI/RsRRRRRARIRIUUALfsLifssLsouf)1 (0473.3.并聯電壓負反饋并聯電壓負反饋例例 4-34-3 并聯電壓負反饋放大器，在深度負反饋下，試計算其閉環電壓增益。UiRsUsRLR fUo解解 在深度負反饋條件下，并聯電壓負反饋的閉環增益為giorfBIUA1由于并聯負反饋使放大電路輸入電阻減小，放大器輸入端可近似為“虛短”。有fofgRUI

42、B1所以 fgiorfRBIUA1在輸入端，由于可近似為“虛短”，則有 。所以其放大電路閉環電壓增益為ssiRUI/RsRRARIUUUAfsrfsiosouf1484.4.串聯電流負反饋串聯電流負反饋例例 4-44-4 串聯電流負反饋放大器，在深度負反饋下，試計算其閉環電壓增益。RR fIoUoR1RLUi解解 在深度負反饋條件下，串聯電流負反饋的閉環增益為riogfBUIA1由于串聯負反饋使放大電路輸入電阻增大，放大電路輸入端可近似為“虛開”，有fofrRRRRRIUB11所以 111RRRRRBAfrgf在輸出端， ，所以有LooRIU11)(RRRRRRRAURIUUALfLgfiLo

43、iouf49例例 4-54-5 由分立元件組成的帶有反饋的放大電路，試判斷其反饋類型，并近似計算其電壓增益。UCCV1V2RsRC1RC2RfRE2IoIfIiusuo解解 根據三極管基極與集電極電壓相位關系知，V1基極與放大電路輸出端電壓同相，故V1 基極是同相輸入端，而發射極則是反向輸入端。（2）確定反饋類型。在輸入端由于反饋電阻接于放大器信號輸入端，故為并聯反饋；在輸出端，由于反饋電阻沒有接于放大電路輸出端，故為電流反饋； 由于反饋網絡沒有接到輸出回路負載側，而反饋網絡接入到放大器的同相輸入端，故為負反饋。所以該電路為并聯電流負反饋電路 （1）確定等效放大器同相輸入端和反相輸入端圖一50

44、（3）按深度負反饋計算電壓增益 iioifBIIA1放大器輸入端可近似為“虛短”。所以有并聯電流負反饋，其閉環增益為 fEEofiRRRIIB22所以 22211EfEfEiioifRRRRRBIIA在輸出端， ，在輸入端，由于可近似為“虛短”，所以 。所以其放大電路閉環電壓增益為2CooRIU ssiRUI/RsRRRRRARIRIUUACEfsCifssCsouf22220)1 ( UCCV1V2RsRC1RC2RfRE2IoIfIiusuo51IoRERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2Uf圖二對于圖二電路（1）確定等效放大器同相輸入端和反相輸入端 顯然基極是反相輸入端，發射極是同相

45、輸入端 （2）確定反饋類型 可見反饋網絡沒有接到信號輸入端，為串聯反饋；同樣反饋網絡也沒有接到信號輸出端，為電流反饋。根據正負反饋判斷規則，由于電流反饋的反饋網絡沒有接到輸出回路的負載側，而在放大器輸入端，反饋網絡接入到放大器同相端，故為負反饋。所以該電路為串聯電流負反饋電路。52（3）按深度負反饋計算電壓增益 串聯電流負反饋，有 gioifBUIA1EofgRIUB在輸出端， ，在輸入端，由于可近似為“虛短”， ，所以 。故其放大電路閉環電壓增益為CooRIU 0beUEofiRIUUECoECioufRRIRRIUUA0IoRERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2Uf在利用深度負反饋對

46、電路進行近似計算中，在運用“虛短”“虛開”時要注意：（1）計算反饋電流If時，將輸入端短路，計算反饋電壓Uf時，將輸入端開路；（2）在并聯反饋中，如果輸入信號時電流源，在將Ui（Us）用Ii表示時，應將放大電路輸入端開路；如果輸入信號時電壓源，在Ui（Us）用Ii表示時，應將放大電路輸入端短路；53 4-4 反饋放大電路的穩定性分析 引入負反饋以后，放大電路的許多性能都得以改善，而且反饋越深，性能改善越明顯。但是負反饋的引入有可能使放大電路不能穩定地工作，即有可能引起放大電路自激振蕩，而且反饋越深，這種可能性越大。 4-4-1 反饋放大電路穩定性判據 判別穩定性的方法有根軌跡法、奈奎斯特圖和波

47、特圖法。波特圖法因操作方便而得到廣泛應用。 1.1.自激條件自激條件一個系統在中頻段是負反饋。但電路中存在的儲能元件（L、C）會使電路產生附加相移，如果一個反饋電路，在中頻時是負反饋，但在某一個頻點上產生的相移為180o，這樣就變為正反饋，一旦反饋又足夠強，就會產生自激振蕩。負反饋電路的傳輸函數為 )()(1)()(sBsAsAsAf所以頻率響應表達式為)()(1)()(jBjAjAjAf54幅度平衡條件和相位平衡條件 1)()(jBjA當時閉環放大倍數為無窮大。這意味著，沒有信號輸入，仍然有信號輸出，亦即電路產生自激振蕩。所以電路自激的幅度平衡條件和相位平衡條件為 幅度平衡條件1)()(BA

48、）（AB相位平衡條件一個負反饋系統，必須同時滿足幅度平衡和相位平衡條件時，才可能自激。 ）（AB表示反饋電路的附加相移達到180O，變負反饋為正反饋。 1)()(BA表示反饋量恰恰等于凈輸入量，也就是維持自激振蕩的最小量。負反饋電路不自激的條件）（AB1)()(BA或dBBA0)()(lg20或者1)()(BAdBBA0)()(lg20或）（AB用波特圖判斷負反饋電路穩定的依據552.2.穩定性判別穩定性判別下面的討論基于：反饋網絡為純電路網絡，反饋系數相移為零 將負反饋電路不自激條件作一改寫1)()(BA）（ABBA1lg20)(lg20）（）（）（ABA利用波特圖的判別過程如下： B1lg

49、20cB1lg20c第一步，畫出基本放大器的幅頻波特圖和相頻波特圖 0-180Alg200-180Alg20第二步，將反饋系數 的幅頻特性畫在同一坐標系中，并得到兩條曲線的交點處的頻率c B/1lg20第三步，穩定性判斷。如果 ，則系統穩定，否則，系統是不穩定的 ）（cA穩定不穩定563.3.反饋放大電路的穩定裕度反饋放大電路的穩定裕度 對于一個穩定的負反饋系統，不僅要求不進入自激狀態，而且要求遠離自激狀態，以保證在外界條件變化時也能使系統穩定地工作。穩定裕度是衡量穩定性能的好壞的質量指標。)(180cAom1）相位裕度相位裕度 。相位裕度定義為：當時 ， 在-180o線上面與-180o線的距

50、離。即：BA/1lg20)(lg20）（cAm0-180）（cAB1lg20cAlg20B1lg20cAlg20B1lg20cAlg20B1lg20cAlg20mm越大，系統穩定性越好。通常要求 045m2）增益裕度增益裕度 。增益裕度定義為：當 時， 在 線之下與 的距離；或 在0dB線之下與0dB線的距離。即：mG0180）（A)(lg20AB/1lg20B/1lg20BA)(lg20mGBABAGm)(lg20/1lg20)(lg200-180BA)(lg20BA)(lg20mGmGmG對于穩定的系統，為負值，越負，系統越穩定 dBGm10通常要求)(lg20A57例例 4-64-6 一

51、個負反饋電路，其基本放大器的頻率特性為)10/1)(10/1)(10/1 (10)(7655jfjfjfjfA試判斷反饋系數為B1=0.0001和B2=0.01時，負反饋是否穩定，如果系統穩定，試求穩定裕度。1Cf2Cf2/1lg20B1/1lg20BMM201301401501dBfA/)lg20（20406080100)(Hzf)(Hzf0450900135018002250270解解 先畫出基本放大器的幅頻特性和相頻特性波特圖，并畫出B1=0.01和B2=0.0001時的幅頻特性波特圖于同一坐標系進而求得fc1、fc2和01135）（cAf02225）（cAf可見，當B1=0.0001時

52、，系統穩定；當B2=0.01時，系統不穩定。由圖可見，當B1=0.0001時 ，有相位裕度 00045135180m增益裕度 dBGm20806058f2/1lg20B1/1lg20BM MM2013014015011Cf2CfdBfA/)lg20（20406080100)(Hzf)(Hzf0450900135018002250270多極點負反饋電路穩定性討論（1）多極點的負反饋電路，反饋越深，系統就越不易穩定。 （2）當 與 交點于 線的 線段時，系統是穩定的 )(lg20fAB/1lg20)(lg20fAdecdB /20（3）當 與 交點于 線的 線段時，系統是不穩定的 )(lg20fAB/1lg20)(lg20fAdecdB /06（4）當 與 交點于 線的 線段時，系統可能穩定可能不穩定 )(lg20fAB