33反馈的基本原理

退出3.3反馈的基本原理主要要求：掌握反馈的分类及判别掌握基本反馈组态的特点了解负反馈的对放大器性能的影响和应用退出3.3.1反馈的基本概念将放大电路输出回路的信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定形式的电路（或称作反馈网络）回送到输入回路中，从而影响（增强或削弱）净输入信号，这种信号的反送过程称为反馈（Feedback）。输出回路中反送到输入回路的那部分信号称为反馈信号。ie净输入左图输出电流ie影响了净输入信号ube，有ube=ui-ieRe。净输入uo右图输出电压uo影响了净输入信号ube，有ube=ui-uo。两电路都存在反馈。退出为实现反馈，必须有一个既连接输出回路又连接输入回路的中间环节，称为反馈网络，一般由电阻电容元件组成。引入反馈的放大器叫反馈放大器，也叫闭环放大器；而未引入反馈的放大器称为开环放大器，也叫基本放大器。既可表示电压量也可表示电流量。其中，称为开环增益。Xdo/XXA，称作反馈系数。of/XXF反馈网络回路反馈方框图信号叠加符号退出3.1.2反馈的分类及判别1.反馈的分类（1）正反馈(PositiveFeedback)与负反馈(NegativeFeedback)反馈信号使净输入信号加强为正反馈；使净输入信号减弱为负反馈。由于负反馈具有使输出信号趋于稳定，易控制的特点，故本章主要讨论负反馈问题。反馈信号中只有直流成分，即反馈只对时不变量起作用，就称为直流反馈；如果只有交流成分，即反馈只对时变量起作用，就称为交流反馈；如果反馈信号中既有交流分量也有直流分量，则称为交直流反馈。（2）直流(Directcurrent)反馈与交流(Alternatingcurrent)反馈退出（3）电压(voltage)反馈与电流(Current)反馈反馈信号取自输出电压，称为电压反馈，其反馈信号正比于输出电压，其取样的输出电路为并联连接；如果反馈信号取自输出电流，称为电流反馈，其反馈信号正比于输出电流，其取样电路为串联连接。输出并联连接输出串联连接退出（4）串联(Seriesconnection)反馈与并联(Parallelconnection)反馈反馈信号在放大器输入端以电压的形式出现，那么在输入端必定与输入电路相串联，称为串联反馈；如果反馈信号在放大器输入端以电流的形式出现，那么在输入端必定与输入电路相并联，称为并联反馈。输入串联连接，引入电压量输入并联连接，引入电流量一、有无反馈的判断是否有反馈通路；是否影响放大电路的净输入。(a)没引入反馈的放大电路(b)引入反馈的放大电路(c)R的接入没引入反馈2.反馈类型的判别在判断反馈的类型之前，首先应看放大器的输出与输入之间有无电路连接，以便由此确定有无反馈。Akfxoxixfxi判断是否为反馈电路viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例1Rf为反馈元件。例2RE为反馈元件。二、判断反馈极性—采用瞬时极性法AFvovixfxi设vi瞬时极性为用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性分析反馈回来的信号对静输入信号的影响若抑制了xi的作用，使xi减小的，为负反馈；若增强了xi的作用，使xi增大的，为正反馈。经A判断vo？？经F判断xf？？净输入量uD=uP－uN，反馈信号使净输入量减小，引入的是负反馈。净输入量uD=uP－uN，反馈信号使净输入量增大，引入的是正反馈。12正负号的标注规则！对集成运放而言，uO与u-极性相反，uO与u+极性相同。对集成运放而言，由于uO与u-极性相反，uO与u+极性相同。因此有：1.输出端通过电阻电容等反馈回路引入反相输入端的电路必定构成负反馈电路。2.输出端通过电阻电容等反馈回路引入同相输入端的电路必定构成正反馈电路。负反馈正反馈13单个集成运放中引入反馈极性判断规则！例vIvO-+RLR2R1vIvO-+RLR2R1负反馈正反馈负反馈无反馈退出++共射组态倒相共射组态倒相共集组态同相–对分立元件而言（三极管），B与C极性相反，B与E极性相同。+三、直流反馈与交流反馈的判断直流负反馈：反馈量只含有直流量。交流负反馈：反馈量只含有交流量。(a)电路(b)直流通路(c)交流通路直流反馈无交流反馈引入交流反馈，没有直流反馈。级间反馈1.正反馈还是负反馈？2.交流反馈还是直流反馈？17例退出直流反馈与交流反馈的判断通过观察反馈元件出现在交流通路或直流通路中来判断，若出现在交流通路中就属于交流反馈，若出现于直流通路中则属于直流反馈。直流反馈交流反馈电容观察法：反馈通路如果存在隔直电容，就是交流反馈；反馈通路存在旁路电容，就是直流反馈；如果不存在电容，就是交直流反馈。根据输出端连接方式电压反馈AkfRL+-voxixfxi在输出端，凡反馈网络与基本放大器并接，反馈信号取自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。xixfxiAkfRLio在输出端，凡反馈网络与基本放大器串接，反馈信号取自负载中输出电流的反馈称为电流反馈。电流反馈四、电压反馈与电流反馈的判断判断反馈类型—电压、电流（看输出端）假设输出端交流短路，若反馈作用消失，则为电压反馈；反之为电流反馈。判断电压与电流反馈AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voRSiSiiifiiAikfiRLio例：电压负反馈与电流负反馈的判断令输出电压为零，反馈作用不存在，所以是：电压反馈令输出电压为零，反馈电流仍存在，所以是：电流反馈退出通过负载短路（uo＝0）法来判断其反馈信号与电压还是电流成正比。如果负载短路使得反馈信号是0，说明反馈信号与输出电压成正比，为电压反馈；对应当uf（＝ieRe）不为0仍存在时，则为电流反馈。uf=0uf≠0电压反馈电流反馈根据输入端连接方式串联反馈在输入端，反馈网络与基本放大器串接，反馈信号以电压vf的形式出现，并在输入端进行电压比较，即vi=vi-vf。在输入端，反馈网络与基本放大器并接，反馈信号以电流if的形式出现，并在输入端进行电流比较，即ii=ii-if。并联反馈AkfRS+-vs+-vivfvi+-+-xoAkfRSiSiiifiixo五、串联反馈与并联反馈的判断iX并联：反馈量和fX输入量接于同一输入端。fXiXfXiX接于不同的输入端。iX串联：反馈量和fX输入量fXiXfXiX判断反馈类型—串联、并联（看输入端）定义：反馈信号与输入信号以电流形式“求和”定义：反馈信号与输入信号以电压形式“求和”退出反馈信号与输入信号是串接在基本放大器输入端则为串联反馈；如果反馈信号与输入信号是并接在基本放大器输入端，则为并联反馈。利用反馈节点接地法判断。引入电流量if引入电压量uf并联串联反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。对于三极管，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射集，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射集则为串联反馈。对于运放来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端，则为串联反馈。例：(a)并联反馈(b)串联反馈总结：1.正、负反馈的判断(瞬时极性法)a.对分立元件而言，C与B极性相反，E与B极性相同。b.对集成运放而言，uO与u-极性相反，uO与u+极性相同。c.判断净输入信号是增加或减小。2.交、直流负反馈的判断直流负反馈：反馈量只含有直流量。交流负反馈：反馈量只含有交流量。3.四种负反馈阻态的判断iX并联：反馈量和fX输入量接于同一输入端。fXiXfXiX接于不同的输入端。iX串联：反馈量和fX输入量fXiXfXiX电流：将负载短路，反馈量仍然存在。电压：将负载短路，反馈量为零。例题：判断电路中引入的是哪种组态的反馈。30退出负反馈对放大器性能的影响负反馈放大器的放大倍数ofdoXXFXXA，iofXXA闭环放大倍数为fidXXX负反馈的净输入为doofdofdoiof1XXXXXXXXXXXA可得FAAA1f即可见，闭环增益Af是开环增益A的（1＋AF）分之一，反馈深度表示了反馈影响的程度。称为反馈深度其中FA1退出3.负反馈对放大器性能的影响提高放大倍数的稳定性当元件老化或更换、电源不稳、负载变化及环境温度变化时，都会引起一般放大器的放大倍数发生变化，通常要加入负反馈以提高放大倍数的稳定性。222f)1(1)1(1)1(1ddAFAFAFAFAFAFAFAAA即2f)1(ddAFAA可得AAAFAAd11dff增益倍数下降至1/（1+AF），但稳定性却提高了（1+AF）倍。负反馈以牺牲放大倍数提高稳定性。退出（2）展宽通频带由于电路电抗元件的存在，以及晶体管本身结电容的存在，造成放大器放大倍数随频率变化，即存在某一频率段（通频带）增益较稳定，低于或高于此频率段的截止频率则增益迅速下降。无反馈的放大通频带加负反馈后通频带展宽放大器的增益－频率幅频特性退出（3）减小非线性失真非线性失真是放大器件的非线性引起的。一个无反馈的放大器虽然设置了合适的静态工作点，但当输入信号较大时会产生非线性失真。例如标准正弦波输入会输出前半周大、后半周小的失真波形（a图）。退出（4）改变输入电阻和输出电阻负反馈类型电阻类别电压串联电压并联电流串联电流并联输入电阻增大减小增大减小输出电阻减小减小增大增大