第三章：放大電路中的反饋內容提要內容提要反饋的定義：將放大電路輸出信號(電壓或電流)的一部分(或全部)送回輸入端。也稱為回授放大電路加有反饋后的有效輸入信號變為原來的外加信號與反饋信號的代數和若有效輸入信號大于原外加信號，則為正反饋；否則為負反饋負反饋可提高電路的質量指標，如：穩定放大量、減小非線性失真、擴展放大電路的工作頻帶正、負反饋電路識別的基本步驟第一節：反饋電路的識別和正、負反饋的區分第一步：找出輸出信號通過什么途徑回送到輸入端，即反饋電路的識別由輸出端送到輸入端的信號稱為反饋信號，反饋信號所經過的電路稱為反饋電路判斷加反饋后輸出信號是增大還是減小，即正、負反饋的區分單級反饋電路第一節：反饋電路的識別和正、負反饋的區分放大電路的有效輸入電壓與和的作用有關在圖示極性下，引入反饋的結果是使有效輸入電壓減小，故為負反饋使用帶括號的符號來表示瞬時變化極性。所謂瞬時變化極性是指相對參考點電位而言的，即將參考點作為零電位。某兩點之間的假定電位差則用不帶括號的符號表示兩級反饋電路第一節：反饋電路的識別和正、負反饋的區分故可判斷得知以上兩個級間反饋均為負反饋快速判斷反饋正負極性的方法(1)Step1：從假定輸入信號的瞬時變化極性開始，按放大器的基本原理逐步標出放大器各級輸入與輸出電壓的瞬時變化極性第一節：反饋電路的識別和正、負反饋的區分共發射極電路集電極輸出電壓與基極輸入電壓極性相反共基極電路集電極輸出電壓與發射極輸入電壓同相共集電極電路發射極輸出電壓與基極輸入電壓同相快速判斷反饋正負極性的方法(2)第一節：反饋電路的識別和正、負反饋的區分Step2：將反饋電壓的瞬時變化極性和輸入電壓的瞬時變化極性相比較若兩個信號加到同一個電極上，則二者極性相同為正反饋，相反為負反饋若兩個信號加到輸入端的不同電極上，則二者極性相同為負反饋，相反為正反饋瞬時極性法的注意事項第一節：反饋電路的識別和正、負反饋的區分在標定各點電壓的瞬時變化極性時，均應以公共接地點為基準，都是相對于公共接地點的電壓除按有效輸入電壓的變化來判斷外，也可按有效輸入電流的變化來判斷，且兩者的判斷結果應一致對圖3.1-1(a)的分析第二節：反饋元件的作用：反饋電壓：對輸入信號的分壓輸入回路中：：直通：對輸出信號的分壓輸出回路中：對圖3.1-1(b)的分析第二節：反饋元件的作用：反饋作用：對輸入信號的分流輸入回路中：：直通：對輸出信號的分流輸出回路中：結論第二節：反饋元件的作用反饋電阻接入以后，在放大器中產生了4種作用：反饋作用直通作用對輸入信號的分壓或分流對輸出信號的分壓或分流√}副作用兩種不同的無反饋定義：將取消反饋取樣電阻當做無反饋，同時用其他方法使器件的工作狀態不變不計的反饋作用，但保留其它三種副作用本書做法第二節：反饋元件的作用忽略三種副作用以簡化分析在忽略反饋取樣電阻副作用的情況下，放大電路加反饋后的等效電路只是輸入回路有所不同這一重要的基本概念將在對反饋改變放大電路各種特性的分析中得到廣泛的應用反饋電路在放大電路輸入端的連接方式(一)第三節：反饋電路的連接方式分析反饋電路連接方式的意義：即使反饋量相同，不同連接方式對放大電路某些特性的影響也是截然不同的串聯反饋與并聯反饋的含義串聯反饋表現為電壓相加形式，并聯反饋表現為電流相加形式反饋電路在放大電路輸入端的連接方式(二)第三節：反饋電路的連接方式判別串并聯反饋的方法：改變信號源內阻大小并觀察反饋量的變化。若增大信號源內阻時反饋量減小，則為串聯反饋；若減小信號源內阻時反饋量減小，則為并聯反饋反饋電路在放大電路輸入端的連接方式(三)第三節：反饋電路的連接方式串聯反饋和并聯反饋對放大電路特性產生的不同的影響，主要表現在放大電路的輸入阻抗令：為前向增益為反饋系數為環反饋系數為反饋深度}串聯電路中：并聯電路中：且無論選電流作變量還是選電壓作變量，環反饋系數及反饋深度的數值是相等的反饋電路在放大電路輸出端的連接方式(一)第三節：反饋電路的連接方式電壓反饋和電流反饋的含義判別電壓反饋和電流反饋的方法：改變負載電阻，觀察反饋量的變化。若負載電阻增大時反饋減小，則反饋電路為電流反饋電路；若負載電阻減小時反饋減小，則反饋電路為電壓反饋電路電壓負反饋使輸出電壓隨負載變化的程度減小，相當于放大電路的等效輸出阻抗減小電流負反饋使輸出電流隨負載變化的程度減小，相當于放大電路的輸出阻抗增大反饋電路在放大電路輸出端的連接方式(二)第三節：反饋電路的連接方式做等效電路時應注意：器件不能用簡化模型受控電流源的電流方向電流負反饋電路的輸出電阻：反饋電路在放大電路輸出端的連接方式(三)第三節：反饋電路的連接方式電壓負反饋電路的輸出電阻：若考慮器件CE間的等效電阻，則的表示式應并聯不同連接方式的組合第三節：反饋電路的連接方式加反饋使放大電路輸入阻抗變大或變小，取決于反饋電路在放大電路輸入端的連接方式，而與輸出端的連接方式無關不論如何組合，都有：加反饋使放大電路輸出阻抗變大或變小，取決于反饋電路在放大電路輸出端的連接方式，而與輸入端的連接方式無關電路特性是客觀存在的，使用電流作變量還是用電壓作變量來進行分析，要看分析時的具體情況而定深負反饋的含義第四節：深負反饋電路增益的工程計算稱反饋信號遠大于放大電路有效輸入信號的負反饋電路為深負反饋電路當時，有即此時放大倍數取決于外部反饋電路，而與放大電路本身的參數無關原理：電子電路中常規電阻的實際值與標稱值之間的相對誤差是，因而在最不利的情況下，相對誤差可達。深負反饋計算的工程計算中，誤差容許值便以此為準虛短路和虛開路的定義與應用第四節：深負反饋電路增益的工程計算從電壓環反饋系數來看，可以近似地認為信號源提供的電壓等于反饋電壓，而將放大電路的有效輸入電壓忽略不計，這稱為放大電路輸入端虛短路在深負反饋條件下：從電流環反饋系數來看，可以近似地認為信號源提供的電流等于反饋電流，而將放大電路的有效輸入電流忽略不計，這稱為放大電路輸入端虛開路注意：虛短路和虛開路是“相對”概念虛短路和虛開路同時存在，兩點之間電壓差和電流均相對地小，這和真實的短路或開路不同放大電路靜態工作點不穩定的原因第五節：負反饋對放大電路工作點和增益的穩定作用放大電路中的器件(三極管)的特性對溫度很敏感，器件特性的變化引起工作點電流電壓的變化隨溫度的升高而加大，正向導通電壓隨溫度升高而減小，短路電流放大系數隨溫度的升高而增大晶體管值的離散性同一批器件的值相差10倍均算合格變化造成的工作點變化正向導通電壓變化造成的工作點變化變化造成的工作點變化負反饋穩定工作點的機理第五節：負反饋對放大電路工作點和增益的穩定作用穩定工作點是穩定而不是，這是因為直接決定放大特性的電流是穩定是通過負反饋改變來實現的，即以和的不穩定來換取的穩定只有當輸出端接有較大的直流負載電阻時，才能對電壓進行采樣。因為此時電流反饋系數將因此減小，穩定效果下降對采用直接耦合(即前后級沒有隔直流電容或變壓器)的多級放大電路，第1級應采用深度直流負反饋來穩定工作點增益的穩定性(一)負載電阻變化時輸出電壓和輸出電流的穩定性負反饋對增益的影響與造成增益不穩定的因素及反饋電路在輸出端的連接方式有關器件參數變化時增益的穩定性第五節：負反饋對放大電路工作點和增益的穩定作用電壓負反饋可穩定輸出電壓，即只能提高電壓增益和互阻增益的穩定性電流負反饋可穩定輸出電流，即只能提高電流增益和互導增益的穩定性此時輸出電流和電壓成正比，電流負反饋和電壓負反饋都既能收到穩定輸出電壓的效果，也可收到穩定輸出電流的效果增益的穩定性(二)第五節：負反饋對放大電路工作點和增益的穩定作用加負反饋后，四種增益的相對變化為無反饋時的，即：注意：上式只對小信號適用。因為放大電路的增益在大信號作用下具有非線性特性。此外，在推導上式時，假定B為常數負反饋對噪聲的影響第六節：負反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響推導可得，加負反饋后的信噪比是未加負反饋情況下的倍信噪比提高的物理原因為加入負反饋后，在噪聲源之前增加了一個僅對信號放大的放大級加負反饋是為增加噪聲源之前的放大量創造條件負反饋對非線性失真的影響(一)第六節：負反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響由于放大電路中輸出級器件工作的動態運用范圍較大，故不加反饋時的輸出電壓為上尖下禿的非正弦波形負反饋對非線性失真的影響(二)第六節：負反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響加入負反饋后，輸入信號的正負半周不再對稱。因此輸出信號上下不對稱的程度相對于無負反饋的情況減小了負反饋越深，失真越小。但總會有剩余失真負反饋對非線性失真的影響(三)第六節：負反饋對放大電路噪聲和非線性失真的影響必須在加負反饋前后輸出電壓的峰峰值相同，或者說輸出功率相同的條件下來比較失真注意：此時末級輸入信號是不對稱的故在采用負反饋來改善放大電路的非線性失真時，