第四章负反馈放大电路

预习作业：1、何谓正反馈、负反馈？反馈放大电路有哪部分组成？2、什么叫直流反馈？什么是交流反馈？如何判别？3、何谓电压反馈？何谓电流反馈？各有什么作用？4、何谓串联反馈？何谓并联反馈？各有何作用？5、判断反馈类型时要分哪几种步骤？6、负反馈对放大电路性能有哪几种影响？第4章负反馈放大电路§4.1负反馈放大电路的组成及基本类型教学要求1、理解负反馈的概念；2、掌握放大电路中反馈类型的判断；3、理解反馈对放大电路输出电压和电流的影响。概述把电路输出量的一部分或全部反送回输入端称为反馈。反馈有正反馈和负反馈，在电路中引入负反馈可使电路性能得到明显改善。利用反馈性质，在集成运放的外接线端连接不同的线性反馈元件，可构成比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。一、反馈放大电路的组成及基本关系式（一）反馈放大电路的组成及有关关系式1.电路组成略去xi通过F的正向传输作用以及xo经放大器内部反馈作用2.基本关系式(2)1(3)fooidiifdofixxxxFxxxxx反（）开环放大倍数：闭环放馈系数：A大A=倍数：1oidfiididxAxAxxAFxAF（4）反馈方程：即A闭环放大倍数111115fAFFAF（）反馈深度：深度负反正反馈负反馈1馈（二）反馈的类型1.正反馈和负反馈正反馈——反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大，即反馈信号增强了输入信号。负反馈——反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小，即反馈信号削弱了输入信号。判别方法：瞬时极性法:根据电路各点同一瞬时极性判断xf对xid是否起削弱作用来判断正负反馈。步骤：（1）假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性；（2）沿着信号正向传输的路经，依次推出电路中相关点的瞬时极性；（3）根据输出信号极性判断反馈信号的极性；（4）判断出正负反馈的性质。2.直流反馈和交流反馈直流反馈——反馈回的信号为直流量的反馈。交流反馈——反馈回的信号为交流量的反馈。交、直流反馈——反馈回的信号既有直流量又有交流量的反馈。例题1.分析下图电路是否存在反馈，是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？解：RE介于输入输出回路，故存在反馈。根据瞬时极性法，反馈使uid减小，为负反馈。因为经过反馈元件RE的反馈号既有直流量，也有交流量，故该反馈同时存在直流反馈和交流反馈。idifoofoiduuxuuuuu+uf-二、负反馈放大电路的基本类型0,00,00,0,foLoLofffoLoLoffxuRuxRRixRuxxiix消失（不变化）2短路法消存在（变化、电流反馈：存在（变化开路法失（不变化）开路）1、电压反馈：短路法）法（二）串联反馈和并联反馈1、串联反馈xf与xi串联作用于开环放大器，xf以电压uf形式出现。xf与xid不共节点（短路xf=0），xid=xi≠0。2、并联反馈xf与xi并联作用于开环放大器，xf以电流形式出现。xf与xid共节点（短路xf=0），则xid=0（三）四种基本反馈类型三、负反馈放大电路分析例题2.分析如图所示的反馈放大电路。01()ifidifiduuuuuuu（）负反馈112,0,20,0,LofLoffofoRuuRuuRuuRR开路法：存在（变化）（）。短路法：消失（电压反馈不变）另：uu电压反馈。（3）uf、uid正极不共节点——串联反馈电压串联负反馈例题3.分析如下图所示的反馈放大电路。(1)()iofidifiduuuuuuu负反馈。,0,0(2)0,0LoffoLoffofoRiuiRiuii开路法：消失（不变）u。短路法：，R存在电（变化u流反馈）电流串联负反馈（3）uf与uid正极不共节点——串联反馈例题4.分析如下图所示的反馈放大电路。1()iofidifuuiiii（）负反馈。,20,LodLoifofuiRuiui开路法：R存在变化（）。短路法：=0不变电不变，消，压反馈失（3）if与iid共节点——并联反馈电压并联负反馈例题5.分析如下图所示的反馈放大电路。分析：Rf为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；令RL=0，反馈仍然存在，故为电流反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流iid减小，为负反馈；iid=iiif，故为并联反馈；所以此电路为电流并联负反馈。例题6.试分析下列电路的组态。分析：分析过程同上，（a）为电流串联负反馈；（b）为电压串联负反馈；（c）电阻RE引入本级和极间两个反馈，本级为电流串联负反馈；级间为电流并联负反馈。归纳：反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈；反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。§4.2负反馈对放大电路性能的影响教学要求掌握负反馈稳定放大电路放大倍数的原理；熟悉负反馈减小非线性失真和扩展通频带的原理；理解负反馈对放大电路输入和输出电阻的影响。一、提高增益的稳定性由于负载和环境温度的变化、电源电压的波动和器件老化等因素，放大电路的放大倍数会发生变化。通常用放大倍数相对变化量的大小来表示放大倍数稳定性的优劣，相对变化量越小，则稳定性越好。1oidfiididxAxAxxAFxAFA2(1)11(1)(/11)(1)ffdAAFAFdAAAAAFAFFAF11ffdAdAAAFAAf的相对变化量A的相对变化量负反馈：1+AF1ffdAdAAA放大倍数的稳定性提高了。例题1.某一放大电路的放大倍数A=103，引入负反馈后放大电路的稳定性提高到原来的100倍，求：（1）反馈系数F；（2）闭环放大倍数Af；（3）A变化10%时的Af，以及dAf/Af。可见，负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。解：10011)1100,0.0991000AFF则10002)101100fAAAF113)(0.1)0.1%1100ffdAdAAAFA(1)10(10.1%)ffffdAAAA此时的：二、减小失真和扩展通频带（一）减小非线性失真预失真－净输入信号预先产生相反的失真，抵消管子内部的失真。一些有源器件的伏安特性的非线性会造成输出信号的非线性失真，加入负反馈可以减小这种失真，但不能消除非线性失真。（二）扩展通频带BW原理：当输入等幅不同频率的信号时，高频段和低频段的输出信号比中频段的小，因此反馈信号也小，对净输入信号的削弱作用小，所以高、低频段的放大倍数减小程度比中频段的小，从而扩展了通频带。图中Aｍ、fL、fH、BW和Aｍf、fLf、fHf、BWf分别为基本放大电路、负反馈放大电路的中频放大倍数、下限频率、上限频率和通频带宽度。中频段放大倍数下降多,高、低频段下降少，通频带展宽。,11,,11HLHHfHfHmLmfLfmLBWfffAAAAAFAFAAAAAFAF无反馈时：引入反馈后：(1);1LHfHLfLffAFffAF可以证明：(1)(1)fHfLfHfHBWfffAFfAFBW三、改变放大电路的输入和输出电阻（一）对输入电阻的影响:负反馈对对输入电阻的影响取决于输入端的反馈类型。1.串联负反馈使输入电阻增大((1)1)idfiiifdididifiiiiiuuuuAFuuRAFiiiFiRARifR深度负反馈：2.并联负反馈使输入电阻减小111iidididifiidfidididiifuuuuRiiiiAFiRAFAiRF0ifR深度负反馈：（二）对输出电阻的影响输出电阻就是放大电路输出端等效电源的内阻。放大电路引入负反馈后，对输出电阻的影响取决于输出端的取样方式而与输入端的反馈类型无关，因此，分析时只需画出输出端的连接方式，如下图所示。图中Ro是基本放大电路的输出电阻，又称开环输出电阻。Rof为有反馈时的输出电阻，又称闭环输出电阻。负反馈对对输出电阻的影响取决于输出端的取样方式而与输入端的反馈类型无关。1.电压负反馈F与A并联，使输出电阻减小;10OofOfARRAF为负载开路深度负反馈益。：R时的源增2.电流负反馈F与A串联，使输出电阻增大(1);OfOofRAFRAR为负载深度负反馈短路时的源。：增益§4.3负反馈放大电路应用中的几个问题教学要求理解放大电路引入负反馈的一般原则；理解放大电路深度负反馈的概念及特点；掌握“虚短”和“虚断”的概念。一、放大电路引入负反馈的一般原则（一）欲稳定电路中某个量，则采用该量的负反馈稳定直流，引直流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电流，引电流反馈。（二）根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。（三）为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型信号源为恒压源，采用串联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；要求带负载能力强，采用电压反馈；要求恒流源输出，采用电流反馈。二、深度负反馈放大电路的特点及性能估算（一）深度负反馈放大电路的特点1.深度负反馈的特点1,,10ffoofiididifidofioAFxxxxxxxxFxxxAxxF为电压则输入端为“虚短”。为电流则输入端为“虚断”。(1)深度串联负反馈：Rif=(1+AF)Ri,00,ifpnidpnRiiu虚断虚u短x(2)深度并联负反馈：0,10,ifIifidfiRRRAFiii虚短虚断。。（3）深度电压负反馈：输出电阻01oofRRAF（4）深度电流负反馈：输出电阻(1)ofoRAFR课堂练习：P149.自测题：4.1（1,2,3,4,5,6,7,8）；4.2（1,2,3,4,5）；4.3（1,2,3,4,5,6）课外作业：P151.4.1，4.2，4.4预习资料：P154～P164预习作业（准备下堂课回答的问题）：1、什么叫虚短、虚断？同相比例和反相比例运算电路各有什么工作特点？2、加法运算电路有哪几种？各有什么优缺点？3、减法运算电路有几个输入信号？输入信号中谁减谁？4、微分和积分运算电路的反馈元件和与信号耦合元件有何不同？5、积分运算电路能将矩形输入信号转换成什么输出电压波形？6、模拟乘法器有几种类型？变跨导式模拟乘法器属于那一种？