模拟电子技术基础简明教程(第三版)第六章

第一节反馈的基本概念什么是反馈反馈的分类下页总目录基本固定一、什么是反馈UE=IEREiBiEuBuE反馈：将放大电路的输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部，通过一定的方式，反送到输入回路中。iC增大+-UBEUBE=UB–UERLC2Rb1Rb2RcVT+-usC1+VCC+-uoReCe下页上页首页二、反馈的分类1.正反馈和负反馈正反馈：引入的反馈信号增强了外加输入信号的作用，从而使放大电路的放大倍数提高。负反馈：引入的反馈信号削弱了外加输入信号的作用，从而使放大电路的放大倍数降低。判断方法：瞬时极性法。+-表示瞬时极性的正，该点瞬时信号的变化为增大。表示瞬时极性的负，该点瞬时信号的变化为减小。动画下页上页首页负反馈正反馈增大++++--uid+-AR2R1R3uiuouF+-uid+-AR2R1R4R3uouiuF+-反馈电压增强了输入信号的作用，反馈电压削弱了输入信号的作用，减小下页上页首页直流反馈：反馈信号中只包含直流成分。交流反馈：反馈信号中只包含交流成分。iFiBiI直流负反馈：可稳定静态工作点。2.直流反馈和交流反馈+--减小反馈极性为负反馈下页上页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-Ceus首页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb+-uF+-uBE交流负反馈：对放大电路的各项动态性能产生不同的影响，是用以改善电路技术指标的主要手段。+-减小++负反馈下页上页首页3.电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。电压负反馈可稳定输出电压，降低输出电阻。电流反馈：反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。电流负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻。下页上页判断方法：可假设将输出端交流短路（即令输出电压等于零），若反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就是电流反馈。首页iF≠0电流反馈负反馈iFiBiIiE-+-iF=RFuB1–uE2iB=iI–iF减小下页上页首页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-CeusuF=0+-uF+-uBE++-+uBE=uI–uF负反馈减小下页上页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb电压反馈首页4.串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和。串联负反馈可提高输入电阻。并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和。并联负反馈降低输入电阻。下页上页首页iFiBiIiB=iI–iF为并联负反馈，Rs不能为零。下页上页首页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-Ceus+-uF+-uBEuBE=uI–uF为串联负反馈上页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb首页第二节负反馈的四种组态和反馈的一般表达式负反馈的四种组态反馈的方块图和一般表达式下页总目录一、负反馈的四种组态1.电压串联负反馈+-UffiiUUUoF11fURRRUiouuUUAF11ofuuRRRUUF+++下页上页+-+-+-U'iUiUoR1RFR2U'i+-UiAuuFuu+-Uo+-Uf+-方框图首页仿真2.电压并联负反馈fiiIIIFofRUIiouiIUAFofiu1RUIF转移电阻反馈系数IiIfI'i+-增大下页上页+-+-UoR1RFR2UiI'i+-UiAuiFiuUo+-方框图IfIiR1首页仿真+-+-UiUoRLRF+-A3.电流串联负反馈+-Uf+-U'ifiiUUUFofRIUioiuUIAFofuiRIUF转移电导反馈系数Io下页上页U'i+-UiAiuFui+-Uo+-Uf+-方框图IoRL首页仿真+-+-UoR1RFR2UiRLR3+-A4.电流并联负反馈fiiIIIF33ofRRRIIioiiIIAF33ofiiRRRIIF电流放大倍数反馈系数IiIfI'iIo下页上页I'i+-UiAiiFiiUo+-方框图IfIiR1RLIf首页仿真电压串联式电压并联式电流串联式电流并联式oUoUfUfUoIfI输出信号反馈信号放大倍数反馈系数iouuUUAiouiIUAioiuUIAioiiIIAofuiIUFofuuUUFofiuUIFofiiIIF四种反馈类型的比较oIfI下页上页首页电压串联负反馈[例6.2.1]判断各电路中反馈的极性和组态。uf+-ube+-fibeUUU1ofuuuuF++减小下页上页VTRbRe+VCCuo+-+-C2ui（a）C1首页i'iifiifibiiie2Fe2ofiiRRRiiF-+-io减小下页上页电流并联负反馈VT1VT2Rc2Rc1Re2uo+-+VCCRFC2Rs（b）us+-C1首页fibiiiFofiuRuiFi‘iifii-+减小下页上页电压并联负反馈VTRcReRsRF+VCCuo+-+-C1us（c）C2首页uf+-ube+-ifioRF+Re3+Re1if=Re3iouf≈ifRe1RF+Re3+Re1=Re3Re1ioFui=ioufRF+Re3+Re1=Re3Re1-++++fibeUUU减小电流串联负反馈下页上页VT1VT3Rc3Rc1Re3Re1uo+-+VCCRFC2ui+-RbVT2Rc2Re2C1首页二、反馈的方块图和一般表达式AFX'iXiXfXo+-反馈放大电路的方框图fiiXXXioXAXofXFXoioXFXAXFAAXXA1iofAAfF闭环放大倍数开环放大倍数反馈系数1+AF反馈深度AF回路增益下页上页首页1+AF1说明引入的反馈为负反馈。1+AF1说明引入的反馈为正反馈。1+AF11+AF=0放大电路产生自激振荡，fAFFAAFAAA11fAAfAAf只要的值一定，就能保持稳定。FAf放大电路失去了放大作用。说明引入的反馈为深度负反馈。下页上页首页第三节负反馈对放大电路性能的影响提高放大倍数的稳定性减小非线性失真和抑制干扰展宽频带改变输入电阻和输出电阻下页总目录一、提高放大倍数的稳定性FAAA1f中频区对变量A求导数，可得：22f)1()1(1AFdAdAAFAFAFdA稳定性提高1+AF倍。AdAAFAdA11ff下页上页首页二、减小非线性失真和抑制干扰无反馈引入负反馈负反馈对同输入信号同时混入的干扰无作用。大大大大小小小小AAF下页上页首页三、展宽频带HHf)1(fFAf)1(LLfFAffHfLfHfffffBWWABWAmfmf中频放大倍数与通频带的乘积基本不变，即：无反馈时的通频带为引入负反馈后通频带引入负反馈后上限频率引入负反馈后下限频率下页上页HLHfffBWBWFABW)1(f首页Alg20mlg20A3dBmflg20A3dBfLfHBWfLffHfBWf图6.2.3负反馈对通频带和放大倍数的影响f四改变输入电阻和输出电阻不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。一、负反馈对输入电阻的影响1.串联负反馈使输入电阻增大iiiIURiiiifiiiifIUFAUIUUIUR得：iif)1(RFAR结论：引入串联负反馈后，输入电阻增大为无反馈时的倍。)1(FA图6.2.42.并联负反馈使输入电阻减小..fiiIIIiiiIURiiifiiiiifIFAIUIIUIURFARR1iif得：结论：引入并联负反馈后，输入电阻减小为无负反馈时的1/。)1(FA图6.2.6并联负反馈对Ri的影响二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈使输出电阻减小RcfLi,0oooRXIURoffiiUFXXXX放大电路的输出电阻定义为：时当0iXooooioooUFARIXARIU得：FARIURooooof1结论：引入电压负反馈后，放大电路的输出电阻减小到无反馈时的。)1(1FA图6.2.92.电流负反馈使输出电阻增大图6.2.9offiiIFXXXXooooiooooIFARUXARUI结论：引入电流负反馈后，放大电路的输出电阻增大到无反馈时的倍。)1(oFA综上所述1.反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小。2.反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。3.串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电流负反馈只增大反馈环路内的输出电阻。4.负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有关。第四节负反馈放大电路的分析计算FA1fifXX利用关系式估算闭环电压放大倍数利用关系式估算闭环电压放大倍数下页总目录对于电路结构简单的负反馈放大电路，可以利用微变等效电路法进行分析计算。对于比较复杂的反馈放大电路，用微变等效电路法求解可能比较麻烦。在实际的电子设备中，比较复杂的反馈放大电路的开环放大倍数比较大，可以作为深度负反馈放大电路来处理。下页上页首页1.利用关系式估算闭环电压放大倍数FA1fFA1f注意的含义和量刚Af只有电压串联负反馈的闭环电压放大倍数可表示为：uuuuf1FA下页上页2.利用关系式ifXX估算闭环电压放大倍数ofXXFiofXXA所以电路满足深度负反馈时,FA1fifXX净输入信号0fiiXXX首页iid≈0+-uid+-ufiiduid≈0电路中引入了串联负反馈。ifUUi'iifii+-ubeifII电路中引入了并联负反馈。下页上页+-A+-uoR1R2R3+-uiVT~RcReRsRF+VCCuo+-+-C1usC2i'i≈0ube≈0首页+-A+-+-uiuoR1R2RFu-=u+=0V电压并联负反馈ii≈if[例6.4.1]设各电路均理想运放深负反馈放大电路，试估算各电路的闭环电压放大倍数。iiifiidiid=ii-ifAuuf=uouiRFR1≈-uouiRFR1≈-+-u-u+下页上页二、举例分析负反馈放大电路首页电压串联负反馈ui≈uf+-uid+-ufuid=ui-ufuf≈R2+R3R3uoAuuf=uoui≈1+R2R3Fuu=ufuo≈R2+R3R3≈1+R2R3Auuf≈Fuu1+++uid≈0下页上页+-A+-uoR1R2R3+-ui首页+-A+-+-uiuoR1R2RFRLR3+--电流并联负反馈ii≈ifiiifiidiid=ii-ifioif≈RF+R3R3-iouiR1≈RF+R3R3-ioAuuf=uiuo≈RL（RF+R3）R1R3-ioRLuo=iid≈0虚地下页上页首页Fii=ifio≈RF+R3R3-Aii≈Fii1RF+R3R3-≈Auuf=uiuo≈ioRLifR1≈RL（RF+R3）R1R3-if≈RF+R3R3-io下页上页iiifiidio+-A+-+-uiuoR1R2RFRLR3+--≈0虚地首页电流串联负反馈ui≈uf+-uid+-ufuid=ui-ufiouf≈R3iouo≈R2ioAuuf=uoui≈R2R3uid≈0下页上页+-A+-uoR2R3+-ui首页电流并联负反馈ii≈if[例6.4.2]试估算各电路的闭环电压