模拟电子线路 第4章 放大器中的负反馈

4.1反馈的基本概念与分类4.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式4.3负反馈对放大电路性能的改善4.4负反馈放大电路的分析方法4.5负反馈放大电路的稳定问题4.1反馈的基本概念与分类反馈电路中的反馈形式类型四种阻态的判断方法4.1.1基本概念4.1.2四种类型的反馈阻态各种反馈类型的特点信号源对反馈效果的影响4.1.1基本概念1.反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈4.1.1基本概念1.反馈vIvO+-RLvIvO+-RLR2R1反馈通路——信号反向传输的渠道开环——无反馈通路闭环——有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输4.1.1基本概念2.电路中的反馈形式（1）正反馈与负反馈负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改变输入电阻、输出电阻；扩展通频带。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了，系统的增益提高了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了，系统的增益下降了。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放大器输出输入开环闭环反馈网络±叠加反馈信号净输入信号反馈框图：瞬时极性法:即在电路中，从输入端开始，沿着正向传输路径和反馈网络反向传输路径，逐次标出电压瞬时极性，确定反馈信号极性，然后根据输入信号和反馈信号的极性判断净输入信号的变化，凡使净输入信号减小的是负反馈，反之是正反馈。判别方法：例题1vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(电流)vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量(电压)负反馈正反馈vO-+R4R5R3-+vIR1R2反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量(电流)级间负反馈反馈通路本级反馈通路例题1R2R1-+vIvO(+)(+)净输入量(电压)vIvO-+R2R1(+)(+)(-)(-)净输入量(电压)负反馈正反馈vO-+R4RLR3-+vIR1R2反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)净输入量(电流)级间正反馈本级反馈通路(+)(+)(+)(+)反馈信号与输入信号接在放大器的同一输入端反馈信号与原输入信号相位相反负反馈反馈信号与输入信号接在放大器的不同输入端反馈信号与原输入信号相位相反正反馈反馈信号与原输入信号相位相同正反馈反馈信号与原输入信号相位相同负反馈4.1.1基本概念2.电路中的反馈形式（2）交流反馈与直流反馈例vIvO-+C2C1R1R2(+)(+)(+)(+)交、直流负反馈(+)交流正反馈交流反馈：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。-+R1R2vIvO-+R1R2例题2判断所示电路是否有反馈,是哪种反馈(交流或直流)?(1)(2)(3)(+)(+)(-)(-)(-)4.1.2四种类型的反馈阻态1.类型由此可组成四种阻态：输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。电压串联电压并联电流串联电流并联2.四种阻态的判断方法iX并联：反馈量和fX输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。iX串联：反馈量和fX输入量fXiXfXiXfXiXfXiX电流反馈：将负载短路，反馈量仍然存在。电压反馈：将负载短路，反馈量为零。（反馈网络串接在输入回路中，以电压形式求和）（反馈网络并接输入端，以电流形式求和）3电压串联负反馈连接方式(1)(2)电压负反馈的特点采样网络采取电压采样方式,反馈信号与输出电压成比例电压反馈：将负载短路，反馈量为零。判断方法令uo=0或RL=0,反馈不存在,则为电压反馈(3)串联负反馈的特点电压求和的方式反映反馈信号对输入信号的影响fiiuuuiufu净输入电压反馈电压fXiXfXiX(4)对信号源的要求要求信号源为电压源信号源内阻越小,串联负反馈的作用越强例4.1.2四种类型的反馈阻态电压串联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态+VCCC1C2RbReRLu0ui++--bRcR1C2CccViu0u(1)(2)4电流并联负反馈连接方式(1)(2)电流负反馈的特点采样网络采取串联电流采样方式,反馈信号与输出电流成比例电流反馈：将负载短路，反馈量仍然存在判断方法令Io=0或RL=∞,反馈不存在(3)并联负反馈的特点电流求和的方式反映反馈对输入信号的影响fiiiiiiifi净输入电压反馈电压(4)对信号源的要求要求信号源为电流源fXiXfXiX信号源内阻越大,并联反馈的作用越强例4.1.2四种类型的反馈阻态电流并联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态电流并联负反馈5电压并联负反馈连接方式(1)例4.1.2四种类型的反馈阻态电压并联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态电压并联负反馈6电流串联负反馈连接方式(1)例4.1.2四种类型的反馈阻态电流串联负反馈例4.1.2四种类型的反馈阻态电流串联负反馈4.1.2四种类型的反馈阻态A.电压串联RLvOvFvIDvO电压负反馈：稳定输出电压串联反馈：输入端电压求和（KVL）7.各种反馈类型的特点-vI+vID+vF=0输入端有vID=vI-vF即4.1.2四种类型的反馈阻态7.各种反馈类型的特点B.电流并联RLiOiFiIDiO电流负反馈：稳定输出电流并联反馈：输入端电流求和（KCL）其他两种阻态有类似的结论iI-iID-iF=0输入端有iID=iI-iF即4.1.2四种类型的反馈阻态串联反馈8.信号源对反馈效果的影响vID=vI-vF则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。4.1.2四种类型的反馈阻态并联反馈8.信号源对反馈效果的影响iID=iI-iF则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。RSvS+-end判断图示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。图（a）所示电路中引入了直流负反馈。例题3(+)(+)(+)(+)思考题图（b）所示电路中引入了直流负反馈131RRUUUUAufoiof图（c）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。（b）（c）(+)(+)(+)(+)电压放大倍数电压串联交、直流负反馈ofUUFofURRRU31112foiof1RRUUUUAu1foiofUUUUAu图（d）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。图（e）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。(e)(d)电压串联负反馈电压串联负反馈图（g）所示电路中引入了交、直流负反馈fRUIF1of4of1RUIF电压并联负反馈电压并联负反馈图（f）所示电路中引入了交、直流负反馈（f）（g）(+)(+)(-)(-)(+)(+)(-)(-)(-)fiRfRFIVA10SfSiffSiSusfRRRIRIRIVVVA00并联负反馈SifRR图（h）所示电路中引入了交、直流负反馈。（h）思考题电压串联负反馈fuAfsuA判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数或设图中所有电容对交流信号均可视为短路。(a)反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数为L31321f32131RRRRRRARRRRRFu式中RL为电流表的等效电阻。例题4图（a）所示电路中引入了电流串联负反馈(+)(+)(+)(+)}I032131)({RRRRRVffofoiouVRIVVVVALf(c)(b)反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数图（c）所示电路中引入了21RVIFof反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数11fuAF图（b）所示电路中引入了电压并联负反馈电压串联负反馈。(+)(+)(-)(-)(-)iouVVAfiiioVIIV111RF12RR图（d）所示电路中引入了正反馈。(d)(+)(-)(-)(-)(+)(-)(-)电流串联正反馈图（e）所示电路中引入了电压并联负反馈。ofuiFofuRi2思考题2Riufo21RFiuAfoRF1211RRRFuiiuuuAiiioiouffi图（f）所示电路中引入了电流串联反馈。66RRiRiRuuuuALooLfoioufofiuFofiRu661RuiuiAfoiogffu图（g）所示电路中引入了电压串联负反馈。ofVVFofVRRRV211思考题121RRVVVVAfoiofuVf图示电路中开环增益A很大.(1)指出反馈的类型;(2)写出输出电流的表达式;(3)说明该电路的功能.例题iIKΩΩKΩfI解:(1)R2R3引入了电流并联负反馈(2)在深度负反馈条件下,由虚短,虚断可知0PNuuifIIiiRV0323IRRRIfiVRRRRI31320KRR1021103R32RR1030iiVRVI(3)电路可视为压控电流源4.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式4.2.1负反馈放大电路的方框图4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式•环路增益•反馈深度的讨论•表达式推导•构成•信号的单向化传输4.2.1负反馈放大电路的方框图1.构成信号源输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+XiXs变换网络K2.信号的单向化传输Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+XiXs变换网络K信号的正向传输信号的反向传输4.2.1负反馈放大电路的方框图单向化4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式1.表达式推导开环增益XsXf–FXoAK+XiXididoXXAofXXF反馈系数ioFXXA闭环增益iX因为idXfX所以ioFXXAfidoXXXFXAXXooo/已知FAA1FAAA1F即闭环增益的一般表达式又因为siXKX所以soFSXXAKXX/ioFAK对信号源的增益XsXf–FXoAK+XiXid4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式1.表达式推导XsXf–FXoAK+XiXidX信号在四种反馈阻态中的具体形式电压串联电压并联电流串联电流并联idXiXfXoXidViVfVoVidIiIfIoIoVidViVfVoIidIiIfI2.反馈深度的讨论负反馈，放大倍数下降4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度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FFA1结论：当AoF1很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数只与反馈网络有关，即负反馈可以稳定增益。3.环路增益4.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式FAVVab环路电压增益=0iXffiidXXXXendaaOfXFAXAFXFXFAXXaf4.3负反馈对放大电路性能的改善•提高增益的稳定性•减少非线性失真•扩展频带•对输入电阻和输出电阻的影响•为改