模擬電子技術第六章放大電路中的反饋第六章

放大電路中的反饋6.1反饋的基本概念6.2負反饋對放大電路性能的影響6.3負反饋放大電路的分析計算6.4負反饋放大電路的自激振蕩6.1反饋的基本概念Rb1和Rb2分壓，使基極UB固定。T

ICQ(IEQ)UEQ=IEQReUBQ固定UBEQ=UBQ-UEQIBQICQ使ICQ基本不隨溫度變化，穩定了靜態工作點。一、反饋概念的建立放大電路中的反饋，是指將放大電路輸出電量(輸出電壓或輸出電流)的一部分或全部，通過一定的方式，反送回輸入回路中。UBEQ

UBQ-ICQRE將輸出電流ICQ(IEQ)反饋回輸入回路，改變UBEQ，使ICQ穩定。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。二、反饋的分類1.正反饋和負反饋反饋信號增強了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數提高——正反饋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——負反饋反饋極性的判斷方法：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，判斷出反饋的極性。例：用瞬時極性法判斷電路中的反饋極性。--因為差模輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差，反饋增強了輸入電壓，所以為正反饋。-反饋信號削弱了輸入信號，因此為負反饋。2.直流反饋和交流反饋(a)直流負反饋(b)交流負反饋直流負反饋可穩定靜態工作點，交流負反饋用以改善放大電路的性能。---3.電壓反饋和電流反饋如果反饋信號取自輸出電壓，則為電壓反饋；電壓負反饋的反饋信號與輸出電壓成比例；反饋信號取自輸出電流，則為電流反饋，電流負反饋的反饋信號與輸出電流成比例。判斷方法：假設將輸出端交流短路，如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋。

Re1兩端的電壓與輸出信號無關，即反饋信號消失，所以為電壓反饋。例：反饋信號末消失，所以為電流反饋。電壓反饋和電流反饋(集成運放)電壓反饋和電流反饋(分立元件放大電路)4.串聯反饋和并聯反饋反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和，為串聯反饋；如果二者以電流形式求和，為并聯反饋。例：所以為并聯反饋；所以為串聯反饋。串聯反饋和并聯反饋判斷串聯反饋和并聯反饋例：例1:判斷圖示電路中RE1、RE2的負反饋及其作用。RE2對交流不起作用，RE1對交、直流均起作用電流串聯反饋–RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuoui++–思考例2：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的類型。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+–T1T2Rf電壓串聯負反饋（交流反饋）－－+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1C3C2+UCCuoui+–T2Rf若Rf與T２發射極相接如圖所示，引入的是何種類型的反饋？T1－－－－電流串聯正反饋例3：判斷圖示電路Rf的反饋類型。電流并聯負反饋（交、直流反饋）－－+－uouiRE2RfRE1RC1RC2+UCC––++三、負反饋的四種組態1.電壓串聯負反饋

(a)電路圖反饋信號與輸出電壓成正比，集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差，(b)方框圖電壓放大倍數：反饋系數：2.電壓并聯負反饋(a)電路圖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

(b)方框圖放大倍數：——轉移電阻反饋系數：3.電流串聯負反饋

(a)電路圖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(b)方框圖——轉移電導反饋系數：放大倍數：4.電流并聯負反饋(a)電路圖反饋信號與輸出電流成正比，凈輸入電流等于外加輸入信號與反饋信號之差：(b)方框圖電流放大倍數：反饋系數：四種負反饋組態的放大倍數、反饋系數之比較輸出信號反饋信號放大網絡的放大倍數反饋系數電壓串聯式電壓并聯式電流串聯式電流并聯式電壓放大倍數轉移電阻轉移電導電流放大倍數

反饋組態判斷電壓串聯負反饋電流并聯負反饋例題:試判斷圖所示電路的反饋組態。解:根據瞬時極性法，見圖中的紅色“+”、“-”號，可知經電阻R1加在基極B1上的是直流并聯負反饋。因反饋信號與輸出電流成比例，故又為電流反饋。結論：是直流電流并聯負反饋。

經Rf

加在E1上是交流負反饋。反饋信號和輸入信號加在T1兩個輸入電極，故為串聯反饋。結論：交流電壓串聯負反饋。四、反饋的一般表達式反饋放大電路方框圖

分別為輸入信號、輸出信號和反饋信號；開環放大倍數無反饋時放大網絡的放大倍數；因為：所以：得：閉環放大倍數閉環放大倍數引入反饋后，放大電路對外加輸入信號的放大倍數。回路增益在反饋放大電路中，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。反饋深度引入反饋后，放大電路的放大倍數與無反饋時相比所變化的倍數。——負反饋；——正反饋。若——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絡的反饋系數決定，能保持穩定。若則——自激振蕩6.2負反饋對放大電路性能的影響一、提高放大倍數的穩定性引入負反饋后，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生變化時，放大電路輸出信號的波動減小，即放大倍數的穩定性提高。放大倍數穩定性提高的程度與反饋深度有關。在中頻范圍內，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

(1+AF)倍。

例：在電壓串聯負反饋放大電路中，①估算反饋系數和反饋深度②估算放大電路的閉環電壓放大倍數

③如果開環差模電壓放大倍數A的相對變化量為±10%，此時閉環電壓放大倍數Af

的相對變化量等于多少？解：①反饋系數反饋深度②閉環放大倍數③Af

的相對變化量結論：當開環差模電壓放大倍數變化10%時，電壓放大倍數的相對變化量只有0.001%，而穩定性提高了一萬倍。xf負反饋減小了波形失真加入負反饋無負反饋FxfAxixoxo大小略大略小略小略大xiA接近正弦波預失真+–二、減小非線性失真和抑制干擾同樣道理，負反饋可抑制放大電路內部噪聲。三、展寬頻帶由于負反饋可以提高放大倍數穩定性，因而對于頻率不同而引起的放大倍數下降，也可以改善。設無反饋時放大電路在中、高頻段的放大倍數分別為，上限頻率為fＨ；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，上限頻率為fHf。所以：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1/；而上限頻率提高到無反饋時的倍。同理，可推導出引入負反饋后，放大電路的下限頻率降低為無反饋時的1/。

結論：引入負反饋后，放大電路的上限頻率提高，下限頻率降低，因而通頻帶展寬。3dB3dBfLfHBWfLffHfBWf負反饋對通頻帶和放大倍數的影響f四、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。

1.負反饋對輸入電阻的影響1）串聯負反饋使輸入電阻增大得：結論：引入串聯負反饋后，輸入電阻增大為無反饋時的倍。2）并聯負反饋使輸入電阻減小得：結論：引入并聯負反饋后，輸入電阻減小為無負反饋時的1/。2.負反饋對輸出電阻的影響1）電壓負反饋使輸出電阻減小Rcf放大電路的輸出電阻定義為：得：結論：引入電壓負反饋后，放大電路的輸出電阻減小到無反饋時的。2）電流負反饋使輸出電阻增大結論：引入電流負反饋后，放大電路的輸出電阻增大到無反饋時的倍。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。

2.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，與反饋深度有關。6.3負反饋放大電路的分析計算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；對于深度負反饋放大電路，采用估算方法。因而：一、利用關系式估算閉環電壓放大倍數對于電壓串聯負反饋，中的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壓放大倍數。二、利用關系式估算閉環電壓放大倍數放大電路的閉環放大倍數：深度負反饋放大電路的閉環放大倍數：對于串聯負反饋：并聯負反饋：

結論：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，直接估算閉環電壓放大倍數。例1：估算深負反饋運放的閉環電壓放大倍數。解：該電路為電壓并聯負反饋，在深度負反饋條件下：則閉環電壓放大倍數為：該電路為電壓串聯負反饋在深度負反饋條件下該電路為電流并聯負反饋，在深度負反饋條件下：故：閉環電壓放大倍數為：該電路為電流串聯負反饋，在深度負反饋條件下：例2:判斷反饋類型,并估算閉環電壓放大倍數6.4負反饋放大電路的自激振蕩對于多級放大電路，如果引入過深的負反饋，可能引起自激振蕩。一、產生自激振蕩原因放大電路的閉環放大倍數為：在中頻段，在高、低頻段，放大倍數和反饋系數的模和相角都隨頻率變化，使。1.自激振蕩的幅度條件和相位條件當時說明，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。所以，負反饋放大電路產生自激振蕩的條件是：即：幅度條件相位條件例：由單管阻容耦合共射放大電路的頻率響應-270o0.707AumAumfLfHBWffφOO-90o-180ofLfH可見，在低、高頻段，放大電路分別產生了0~+90

和0~-90

的附加相移。兩級放大電路將產生0~180

附加相移；三級放大電路將產生0~270

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相移為180o，而反饋網絡為純電阻，則：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。結論：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；但三級放大電路，在深度負反饋條件下，對于某個頻率的信號，既滿足相位條件，也滿足幅度條件，可以產生自激振蕩。2.自激振蕩的判斷方法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。例：某負反饋放大電路的波特圖為：f/HZf/HZfofo60402000-90°-180°

AF由波特圖中的相頻特性可見，當f=f0

時，相位移AF=-180o，滿足相位條件；結論：當f=f0

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。此頻率對應的對數幅頻特性位于橫坐標軸之上，即：結論：該負反饋放大電路不會產生自激振蕩，能夠穩定工作。例：由負反饋放大電路的波特圖可見，當

f=f0

，相位移

AF=-180o時f/HZf/HZf0f0604020OO-90°-180°

AFfcfc利用波特圖來判斷自激振蕩Gm3.負反饋放大電路的穩定裕度當環境溫度、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，要求放大電路要有一定的穩定裕度。1）幅度裕度Gmf/HZf/HZfofo604020OO-90°-180°

AFfcfc對于穩定的負反饋放大電路，Gm為負值。Gm

值愈負，負反饋放大電路愈穩定。一般要求Gm≤

-10dB。2）相位裕度

m當f=fc

時，負反饋放大電路穩定對于穩定的負反饋放大電路，m為正值。m值愈大，負反饋放大電路愈穩定。一般要求m≥45f/Hzf/Hzfofo60402000-90°-180°

AFfcfcmGm二、常用的校正措施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