模电第07章反馈放大电路(康华光)

第七章反馈放大电路重点：1.理解反馈的类型及其判断方法；2.理解负反馈对放大电路的影响；3.掌握负反馈放大电路的分析方法。（1-2）§7.1反馈的基本概念与分类一.什么是反馈——将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部通过某种电路引回到输入端。dooXXA—开环放大倍数ofXXF—反馈系数ioFXXA—闭环放大倍数基本放大电路Ao反馈电路FfidXXX.Xi.Xd.Xo反馈信号.Xf—净输入信号反馈对放大电路的各项指标均有影响,且不同的反馈对放大电路的影响亦不同,故必须学会判断反馈。（1-3）基本放大电路Ao反馈电路Fxixdxo反馈信号xf名词解释:(1)输入信号xixi=vi或ii(2)输出信号xoxo=vo或ioBJT电路中io一般为ie或ic(3)反馈信号xfxf=vf或if(4)净输入信号xdxd=vd或idBJT电路中净输入信号=“vbe”或“ib”(共射、共集电路)运放中净输入信号=“v+-v-”或“i-”、“i+”（1-4）二.反馈的分类和判断方法1.找出反馈网路——连接输出、输入回路的元件或网路输入回路:输入信号、净输入信号等组成的回路输出回路:输出信号、负载等组成的回路反馈网络RB1RCRB2RERL+++VCC+vi–+vo–RS+vS–RE为反馈元件输入回路输出回路-+rirovovpvn+-inipA(vp-vn)输入回路输出回路（1-5）2.交流反馈、直流反馈交流反馈：对交流信号起反馈作用直流反馈：对直流信号起反馈作用判断方法：画直流通路和小信号电路在直流通路中起反馈作用——直流反馈在小信号电路中起反馈作用——交流反馈RCRb1Rb2Re1Re2CeC2C1+VCCvoviRS+vS-+vi-rbeRCRLRb1Rb2iiibic+vo-ibRe1小信号电路Re1:交直流反馈Re2:直流反馈（1-6）3.电压反馈、电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号vo电流反馈：反馈信号取自输出电流信号io判断方法1：若vf(或if)vo——电压反馈vf(或if)io——电流反馈判断方法2：看输出端反馈网路电压反馈电流反馈反馈网路vo电流反馈反馈网路+vo-RLR0-+反馈网路电压反馈voRL-+（1-7）4.串联反馈、并联反馈串联反馈:反馈信号xf与输入信号xi串联并联反馈:反馈信号xf与输入信号xi并联判断方法1：在输入回路,若出现id=iiif——并联反馈在输入回路,若出现vd=vivf——串联反馈判断方法2：看输入端输入端包括：基极和发射极(BJT)栅极和源极(FET)同相端和反相端(运放)并联反馈串联反馈反馈网路反馈网路vovi放大电路（1-8）5.正反馈、负反馈正反馈：反馈信号xf加强净输入信号xd负反馈：反馈信号xf削弱净输入信号xd判断方法1：若xd=xi-xf——负反馈若xd=xi+xf——正反馈判断方法2：瞬时极性法vovi放大电路并联反馈串联反馈输入“+”正反馈负反馈负反馈正反馈+-+-（1-9）注意信号极性的传输变化关系：BJT分立电路:输入+-+输入++vo-+输入+-vo-+输入++场效应管判断同上。运算放大电路:（1-10）§7.2反馈的组态与判断一.反馈组态根据放大电路中反馈是电压还是电流反馈、串联还是并联反馈、正还是负反馈,组合起来有8种反馈组态：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电压串联正反馈电压并联正反馈电流串联正反馈电流并联正反馈再根据放大电路中反馈是交流还是直流反馈划分,组合起来共有有16种反馈组态。（1-11）二.反馈判断举例+VCCRCC2C1Rfvivo电压、并联、负反馈+－-例1：判断Rf的反馈组态。电压反馈并联反馈iibif书上方法：if=(vo-vi)/Rf——电压反馈ib=ii+if——并联反馈∵vi0时vo0∴if实际方向与参考方向相反,ib被削弱,负反馈（1-12）增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECvovi+–T1T2RfRE1C电压、串联、负反馈+－+－+例2：判断Rf是何种反馈。（1-14）+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECvovi+–T1T2RfRE1例4：判断如图电路中Rf的反馈类型。+－+－-电压串联正反馈。（1-17）解:电压并联负反馈。例7:试判断下列电路中的反馈组态。+_V1fI12R12TiR2+u－RTRRsR34RCCVVEEuoT3（1-18）R2_++R1RPViRRL电流、并联、负反馈例8：判断运放电路的反馈组态。（1-19）电流、并联、负反馈电流、串联、负反馈_++RLR1RPvi_++RLR1RPvi例9：判断运放电路的反馈组态。（1-20）电压、并联、负反馈电压、串联、负反馈vo_++RFR1RPviRL_++RFR1RPvivoRL例10：判断运放电路的反馈组态。（1-22）电流、串联、正反馈RF_++RF1vivo1vo_++RF2RLR例12：判断RF引入的反馈组态。（1-23）§7.3§7.4负反馈对放大电路的影响一.负反馈对使增益下降fdoxxxFxAxxooo开环增益:A=xo/xd反馈系数:F=xf/xo∵负反馈xd=xi–xf正反馈xd=xi+xf∴闭环增益:Af=xo/xiAFA1——负反馈使增益Af下降。其中负反馈:AFAA1f基本放大电路Ao反馈电路Fxixdxo反馈信号xf（1-24）Af的含义(2)电压并联负反馈:grrioFAAivA1rf其中：ii=id+if开环增益:Ar=vo/id反馈系数:Fg=if/vo闭环增益:vvvioFAAvvA1vf其中：vi=vd+vf开环增益:Av=vo/vd反馈系数:Fv=vf/vo闭环增益:(1)电压串联负反馈:(3)电流串联负反馈:rggioFAAviA1gf其中：vi=vd+vf开环增益:Ag=io/vd反馈系数:Fr=vf/io闭环增益:(4)电流并联负反馈:iiiioFAAiiA1if其中：ii=id+if开环增益:Ai=io/id反馈系数:Fi=if/io闭环增益:（1-25）二.负反馈提高增益的稳定性设某放大器开环增益:A有负反馈时增益(闭环增益):AFAA1fAAFd)1(12设当温度变化△t=dt时:开环增益变化量:△A=dA闭环增益Af的变化量：△Af=dAf无负反馈时增益A的相对变化率：dA/A有负反馈时增益Af的相对变化率：dAf/AfdAAAAFAAd11dff闭环增益相对变化量比开环缩小了1+AF,稳定性提高。dA/A（1-27）三.负反馈能改善输出波形的非线性失真vivo加负反馈后vfvivd=vi-vfvo加负反馈前非线性失真voAvoAF改善负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。（1-28）四.负反馈能抑制反馈环内噪声(干扰信号)A+vo-+vi--vn+(1)增加一为无噪声的前置级(差放),vn1被抑制;改进噪声(2)采用负反馈,使vn经过AF差放后,在差放输出端产生一大小与vn相等、方向相反的信号,使vn被削弱,输出噪声减少。FvoA差放负反馈vi-vn+vn1×（1-29）五.负反馈对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻增加并联负反馈使输入电阻减小输入电阻：输出电阻：电压负反馈使输出电阻减小电流负反馈使输出电阻增加)1(FARRoiif)1(FARRooofRif=(1+AoF)RiRof=(1+AoF)RoRi——开环输入电阻Ro——开环输出电阻Ao——开环增益F——反馈系数（1-33）六、负反馈对通频带的影响引入负反馈使电路的通频带宽度增加,宽带积不变。fAf1f22OAAoAF2fA无负反馈时通频带：有负反馈时通频带：BW=f2–f1BWf=f2'–f1'f1'f2'宽带积：Ao×BW宽带积：AF×BWfBWFAFAAooo)1()1(=Ao×BW=(1+AoF)BW（1-34）七.为改善性能引入负反馈的一般原则•要稳定静态工作点——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,减小输出电阻——引电压负反馈•要稳定输出电流,增大输出电阻——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——引并联负反馈注意：负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。（1-35）FAAA1f——称为反馈深度FA1FAAA1f§7.5深度负反馈条件下的近似计算一、反馈深度设输入信号为正弦量。当放大电路采用负反馈时,闭环增益:时11)2(FA深度负反馈正反馈时，11)3(FAAAf电路产生自激振荡时01)4(FAfA二、反馈深度对放大器的影响一般负反馈时11)1(FAfAAfAA（1-36）三、深度负反馈时电路的近似计算依据当放大电路采用负反馈时,闭环增益:AFAxxAio1f则FAFA1AFAA1f深度负反馈时：(1+AF)1foxxxfxi负反馈时净输入:xd=xi–xf0基本放大电路Ao反馈电路Fxixdxo反馈信号xf（1-37）0iddriv1、串联负反馈输入端电压存在求和形式,即:——虚短——虚断——虚短——虚断2、并联负反馈输入端电流求和形式,即:id=ii-if0vd=idri0净输入电流结论：在分析计算深度负反馈放大电路时，可认为vd≈0，id≈0在运放深度负反馈电路中：v+=v-(vd=v+-v-),i+=i-=0在BJT深度负反馈电路中：ve=vb(vbe≈0),ib≈0净输入电压vd=vi-vf0AF+vf-+vd-viidAFif+vd-iiid开环输入电阻（1-38）四、深度负反馈时动态指标的估算在深度负反馈条件下：1.闭环增益(不一定是电压增益)3.闭环输出电阻电压负反馈：电流负反馈：0)1(AFRRiif0)1(AFRRoofRof=(1+AF)Ro≈2.闭环输入电阻串联负反馈：FAFAA11fRif=(1+AF)Ri≈并联负反馈：基本放大电路A反馈电路Fxixo（1-39）反馈系数ofvvvF实际上该电路就是第2章介绍的同相比例放大电路,该结果与第2章所得结果相同。解:这是电压串联负反馈电路根据虚短、虚断f11RRR闭环电压增益:iofvvvAvF11f1RR例1R3+vi_RfR1+_vo+-+vf_设电路满足深度负反馈条件,求闭环电压增益Avf=vo/vi、输入电阻Rif、输出电阻Rof。反馈环输入电阻:Rif'＝∞输入电阻:Rif＝R3+Rif'＝∞输出电阻:Rof＝0Rif'RifRof（1-41）反馈系数:闭环增益闭环电压增益解:这是电流并联负反馈电路sic2sousfRiRRivvACL//e2fe2c2fRRRiie2fe2c2fiRRRiiFe2e2fic2ifRRRFiiAi1例3se2e2fRRRRRRCL//设电路满足深度负反馈条件,求闭环电压增益Avf=vo/vs、输入电阻Rif、输出电阻Rof。输入电阻:Rif＝0反馈环输出电阻:Rof'＝∞输出电阻:Rof=Rof'//RC2=RC2Rc1c2R+Vc2i-ROsR-ff12++uTisRRTiCCibiuLe2RifRofRof'（1-46）本章小结1．将电子系统输出回路的电量(电压或电流)，以一定的方式送回到输入回路的过程称为反馈。2．电路中常用的负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈和电流并联负反馈。可以通过观察法，输出短路法和瞬时极性法等方法判断电路反馈类型。3．负反馈可以全面改善放大电路的性能，包括：提高放大倍数的稳定性，减小非线性失真，抑制噪声，扩展频带，改变输入、