大学电子电路教程8

第八章负反馈放大器8.1负反馈的概念8.2负反馈的类型及分析方法8.3负反馈对放大电路的影响8.1负反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。放大器输出输入取+加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器开环闭环负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络±叠加反馈信号实际被放大信号反馈框图：反馈电路的三个环节：放大：dooXXA反馈：ofXXF叠加：fidXXX负反馈框图：基本放大电路AodXoX反馈回路FfXiX+–输出信号输入信号反馈信号差值信号基本放大电路AodXoX反馈回路FfXiX+–dooXXA——开环放大倍数ioFXXA——闭环放大倍数ofXXF——反馈系数负反馈放大器的一般关系：基本放大电路AodXoX反馈回路FfXiX+–oodofdfoioFAFXXXXXXXXXA111FAAoo1FAo1反馈深度定义：负反馈放大器的闭环放大倍数当AoF1时，结论：当AoF1很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。FAAAooF1FAF1ufud例：Rf、RE1组成反馈网络，反馈系数：fEEofRRRUUF11+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rf8.2负反馈的类型及分析方法8.2.1负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。假设输出端短路，即Uo=0，若反馈仍存在，说明反馈与Uo不是成正比关系，故应为电流反馈；若Uo=0，反馈也不存在了，则为电压反馈。RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：采样电阻很大电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf采样电阻很小根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。二、串联反馈和并联反馈iifibib=i-if并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈三、交流反馈与直流反馈交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1负反馈交流反馈直流反馈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稳定静态工作点负反馈的分类小结8.1.2反馈的分类和判断一、按反馈的极性分类二、按交直流性质分类直流反馈。若反馈到输入回路的信息是直流成分，则称为直流反馈。直流负反馈主要用于稳定直流工作点。交流反馈。反馈到输入回路的信号是交流成分，则称为交流反馈。交流负反馈主要用于放大电路的性能改善。三、按输出端取样对象分类电压反馈。在反馈电路中，反馈信号的取样对象是输出电压，通称为电压反馈。其特点是反馈信号与输出电压成正比关系，也可以说电压反馈是将输出电压的一部分或全部按一定方式反馈回输入端。电流反馈。反馈信号取样对象为输出电流，其特点是反馈信号与输出电流成正比，也可以说电流反馈是输出电流的一部分或全部，按一定方式反馈到输入回路。四、按接入端连接方式分类串联反馈。反馈信号以电压形式串接在输入回路中，以电压形式叠加决定净输入电压信号，即U'i=Ui-Uf。从电路结构上看，反馈电路与输入端串接在输入回路，换句话，反馈端与输入端不在三极管同一极。并联反馈。反馈信号是并接在输入回路中，以电流形式在输入端叠加决定净输入电流信号，即I'i=Ii-If。从电路结构上看，反馈电路与输入端在三极管同一极。8.2负反馈的四种组态8.2.2串联电压负反馈8.2.3串联电流负反馈8.2.4并联电压负反馈8.2.5并联电流负反馈8.2.2负反馈的分析方法分析步骤：3.是否负反馈？4.是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）1.找出反馈网络（电阻）。2.是交流反馈还是直流反馈？一、反馈类型的判断电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。注意：直流反馈中，输出电压指UCE，输出电流指IE或IC。判断负反馈的方法——瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rf此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rfubeube这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用，可以用全量。当为交流反馈时，瞬时极性法所判断的也是相位的关系。电路中两个信号的相位不是同相就是反相，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？不能！Rf为三极管提供静态电流！Rf的作用：1.提供静态工作点。2.直流负反馈，稳定静态工作点。3.交流负反馈，稳定放大倍数。例3：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2例4：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2例5：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie电流串联反馈RE2对交流反馈不起作用1.对交流信号：ieueube=ui-ueibieRE1：电流串联负反馈。2.对直流信号：RE1、RE2对直流均起作用，通过反馈稳定静态工作点。反馈过程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UB–UEIBIE恒定CCBBBBURRRU212例6：判断如图电路中RE3的负反馈作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=ui–ufuc1uc2ib3ie3电流串联负反馈。二、负反馈放大电路的放大倍数方法一：当电路比较简单时，可直接用微变等效电路分析。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEbeLor'RA开环：11EbeLFR)(r'RA闭环：例：放大倍数稳定性的比较：=60时,Ao=-93=50时,Ao=-77=60时,AF=-19.4=50时,AF=-18.6无负反馈时：beLor'RA有负反馈时：11EbeLFR)(r'RARB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k性能比较：结论:(1)输入电阻提高了。(2)放大倍数减小了，但稳定了，即受晶体管的影响减小。无RF有RF放大倍数-93-19.4输入电阻1.52k5.9k输出电阻5k5kRB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k方法二：从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。FAAAooF11.先计算Ao和F。2.计算AF。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：'RR'RIIRUUFLELceEof11beLor'RAF-0.1/(5//5)=-0.04RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k6926215260...r'RAbeLo71904069216921....FAAAooF41911.R)(r'RAEbeLF与方法一的计算结果基本相同。方法三：放大倍数的近似计算。FAAAooF1FAF1RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例1：25111ELEbeLFR'RR)(r'RA若（1+）RFrbe,则251FAF与方法一比较：在深度负反馈下，两种方法结果一致。RB+ECC1C2RERLuiuo例2：射极跟随器性能：（1）放大倍数1（2）输入电阻大（3）输出电阻小反馈形式：电压串联负反馈放大倍数的近似计算：若（1+）R´Lrbe,则AF1因为uf=uo，所以F=uf/uo=1（1）用公式：LbeLuR)(rR)(A11（2）用反馈放大器进行计算：FAF1AF=1/F18.3负反馈对放大电路的影响基本放大电路AodXoX反馈回电路FfXiX+–dooXXAofXXFfidXXX反馈电路的基本方程一、对放大倍数的影响dooXXAofXXFfidXXXFAAXXAooioF1Ao开环放大倍数AF闭环放大倍数FAo1反馈深度定义：dfXX、同相，所以0||FAo则有：oFAA负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。FAAAooF1FAAAdAAdoooFF11(2)FAAAooF1中，dfofdooXXXXXXFA(1)(3)若1FAo称为深度负反馈，此时FAF1在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。二、改善波形的失