放大电路中的负反馈

§2.6放大电路中的反馈本节主要内容※3.负反馈对放大电路性能的改善；2.负反馈的四种组态及反馈组态的判断；1.反馈的基本概念及分类；※4.负反馈放大电路的分析方法；一.反馈的基本概念1.反馈定义在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施（或过程）——称为反馈。返回对“反馈”概念的理解关键要注意两点：（1）在输出端与输入端之间必须建立起通路；（2）输出量作用回输入端后，必须对输入量产生一定的影响。把输出端与输入端相连，并有输出量对输入信号产生影响的一定电路形式，常被称为反馈通路。反馈的一般方框图：功能：放大输入信号功能：传输反馈信号基本放大电路的输入量称为净输入量，它不仅决定于输入信号（输入量），还与反馈信号（反馈量）有关。2.反馈的分类（1）根据反馈极性的不同，分为：正反馈：负反馈：反馈信号增强了外加输入信号的作用，使得净输入量增加，最终使AF↑。反馈信号削弱了外加输入信号的作用，使得净输入量减小，最终使AF↓。（2）根据反馈信号本身的交直流性质，分为：直流反馈：交流反馈：反馈量中只含有直流量，或者说，只在直流通路中存在的反馈。反馈量中只含有交流量，或者说，只在交流通路中存在的反馈。在很多放大电路中，常常是交、直流反馈都有。（3）根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，可分为：电压反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电压。反馈信号取自输出电流。（4）根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求和形式的不同，可分为：串联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和（即反馈信号与输入信号串联）。反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和（即反馈信号与输入信号并联）。思考题：为什么输入回路中以电压形式求和时为串联反馈，以电流形式求和时为并联反馈？∵串联时电流相等，是电压相加；并联时电压相等，是电流相加。（1）有无反馈的判断3.反馈的判断原则：是否有反馈通路影响净输入量Y：有反馈N：无反馈例如：判断下面各电路图中有无反馈？无反馈有反馈无反馈（2）交流反馈和直流反馈的判断采用电容观察法。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，则是直流反馈；如果不存在电容，就是交直流反馈。例：判断下面各图中引入的是直流反馈还是交流反馈。直流反馈交、直流反馈交流反馈（3）反馈极性（即正、负反馈）的判断采用瞬时极性法来判断。判断原则：（a）反馈量与输入量在不同输入端，极性相同→为负反馈；反之，为正反馈。（b）反馈量与输入量在同一输入端，极性相反→为负反馈；反之，为正反馈。例1：判断下面三个电路中各引入了什么极性的反馈？负反馈正反馈负反馈例2：分立元件放大电路反馈极性的判断负反馈（4）电压反馈与电流反馈的判断方法一：假设把输出端交流短路（即令输出电压等于0），观察是否仍有反馈信号。如果反馈信号不存在了，即反馈量为0，则说明是电压反馈；若反馈量不等于0，则说明是电流反馈。方法二：将负载RL开路（即RL=∞），致使i0=0，从而使iF=0，即由输出引起的反馈信号消失了，可以确定为电流反馈。例1：判断下面电路引入的是电压反馈还是电流反馈。电压反馈例2：判断下面电路引入的是电压反馈还是电流反馈。电流反馈（5）串联反馈与并联反馈的判断判断方法：（a）反馈量与输入量在不同输入端，对应的是电压求和，说明是串联反馈；（b）反馈量与输入量在同一输入端，对应的是电流求和，说明是并联反馈；本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中例（6）本级反馈与级间反馈VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1级间反馈本级反馈本级反馈二.负反馈放大电路的四种组态电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈1.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看有：ud=ui-uf故为串联负反馈。反馈电压：fRRRuu11of因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。VVV-f∞ARi+duu－-f-R++u1++uRoRLuOufud(ube)uO电压负反馈的特性——稳定输出电压稳定过程：负载变化时，输出电压稳定——输出电阻↓VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1ui一定分立电路电压串联负反馈2.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈。id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。反馈电流：ffRuRuuioof故为并联负反馈。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+－A∞+LRRfifid1i1Ruoiu分立电路电压并联负反馈ffRuRuuiioof反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈id=ii-if在输入端有故为并联负反馈。因为反馈电流：+TLR-cui-b+iCC+sRi+VOuu-ssRRffi3.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈。又因为在输入端有:id=ii-if反馈电流：RRRiifof因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。uu-1AiiR－+i+o∞idifiofRRLR++-分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLio(ic2)ifid（ib）io(ic2)+-Rc1c2RRfRe2RsLR1T2Tic2ifsius-u+O+-uiCC+Vibuu-1AiiR－+i+o∞idifiofRRLR++-4.电流串联负反馈反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈ud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。u-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi分立电路组成的电流串联负反馈电路ioufudio引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLu-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-三.例题例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C4例题2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C4uu+Rof－A∞+i1RVVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu例题3:试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+VVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56Ru-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi对于三极管电路：T输入量反馈量输入量反馈量T若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。T输入量反馈量T输入量反馈量小知识对于运放电路：若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。反馈量∞－++u+uA－输入量－∞反馈量u+输入量u++－A输入量+A－++u反馈量∞u－+∞uA++－－u输入量反馈量例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4RVVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu例题5:试判断下列电路中的反馈组态。解:电压串联负反馈。_+VRCCVuT－V+R2R2i1TEEIsf1uRRA++－∞o12VVVf∞ARi+uu－-f-R+u1++Ro1解:电压并联负反馈。例题6:试判断下列电路中的反馈组态。+_V1fI12R12TiR2+u－RTRRsR34RCCVVEEuoT3VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEuiuRf－++∞Ao1R负反馈放大电路的一般表达式返回一.负反馈放大电路的一般方框图二.负反馈放大电路的一般关系放大：doXXA反馈：ofXXF迭加：fidXXX闭环放大倍数：AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF三.关于反馈深度的讨论一般负反馈称为反馈深度FA1FAAA1F时，11)1(FA，FAA时，11)2(FA深度负反馈正反馈时，11)3(FA，FAA自激振荡时，01)4(FA，FA负反馈对放大电路性能的影响提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带改变输入电阻在放大器中引入负反馈降低了放大倍数使放大器的某些性能得以改善：改变输出电阻返回一.提高放大倍数的稳定性闭环时FAAA1F则2F)1(1AFdAdA只考虑幅值有AFAA1FAdAAFAdA11FF即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面:在深度负反馈条件下FA1F即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。二.改善放大电路的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouo三.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。无反馈时放大器的通频带：fbw=fH－fLfH有反馈时放大器的通频带：fbwf=fHf－fLffHf可以证明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。即：Amf×fbwf=Am×fbw020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf四.负反馈对输入电阻的影响(1)串联负反馈使输入电阻增加无反馈时：有反馈时：idiii=iuiuR)(1iAFRiiif=iuRifd=iuuiod=iFuuidd=iAFuuid)1(=iAFu+RiuooR-Riu+-+duii+o-uLRAi++Ro+oLiuiA+ouRu-dRiu+--RRfu-f+R1ifi(2)并联负反馈使输入电阻减小无反馈时：有反馈时：diiii=iuiuRiiif=iuRfdi=iiuFuiuodi=AFiiuddi=)1(=diAFiuAFR1=i+ARu-Li+uoRiR-Rd+-+diuoifouiRffii+uoLiRu-uiuAo+Rid-R+-oi+Rdii五.负反馈对输出电阻的影响电压负反馈→稳定输出电压（当负载变化时）→恒压源→输出电阻小。(1)电压负反馈使输出电阻减小电流负反馈→稳定输出电流（当负载变化时）→恒流源→输出电阻大。(2)电流负反馈使输出电阻提高为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引直流负反馈要稳定交流量——引交流负反馈要稳定输出电压——引电压负反馈要稳定输出电流——引电流负反馈要增大输入电阻——引串联负反馈要减小输入电阻——引并联负反馈举例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，ic3的数值基本不受R6改变的影响。VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1