电子技术基础(第五版)康华光07反馈放大电路

17.1反馈的基本概念与分类7.3负反馈放大电路增益的一般表达式7.4负反馈对放大电路性能的影响7.5深度负反馈条件下的近似计算7.2负反馈放大电路的四种组态27.1反馈的基本概念与分类7.1.2直流反馈与交流反馈7.1.3正反馈与负反馈7.1.4串联反馈与并联反馈7.1.1什么是反馈7.1.5电压反馈与电流反馈3输出信号输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）反馈放大电路的一般框图基本放大A电路xIDxO反馈网络FxF–+xI7.1.1基本概念一、什么是反馈将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入回路，以影响输入电量的过程。47.1.1基本概念一、什么是反馈将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入回路，以影响输入电量的过程。TICIEVEVBEIBIChfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈5判断电路是否存在反馈通路反馈通路（本级）反馈通路（本级）反馈通路（级间）开环6直流反馈：存在于放大电路直流通路中的反馈，对直流分量起作用。直流负反馈的目的是稳定静态工作点。交流反馈：存在于放大电路交流通路中的反馈。交流负反馈的目的是改善放大电路的动态性能。1、交流反馈与直流反馈在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，按反馈信号来分，有直流反馈和交流反馈。二、电路中的反馈形式7RB1RCC1C2RB2RERL+++VCCvivo++––RSvs+–TC3+RB1RCC1C2RB2RERL+++VCCvivo++––RSvs+–T直流反馈交、直流反馈例：找出反馈元件，并判断该反馈是直流反馈还是交流反馈。8正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。2、正反馈与负反馈按反馈的作用效果来分，有负反馈与正反馈9判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某一时刻有关节点电压的极性，或有关支路电流的瞬时流向。反馈元件净输入量减小负反馈10净输入量增大正反馈反馈通路113、负反馈的类型串联串联反馈：反馈信号与输入信号以串联形式作用于净输入端，输入以电压形式求和vid=vi-vf并联反馈：反馈信号与输入信号以并联形式作用于净输入端，输入以电流形式求和iid=ii-if并联(1)按反馈信号与输入信号在输入端的连接方式来分，有串联反馈与并联反馈。12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13例：判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈并联反馈级间反馈通路xf(if)14例：判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈串联反馈级间反馈通路xf(vf)15电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fvo电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio并联结构串联结构(2)按反馈信号在输出端的取样方式来分，有电压反馈与电流反馈16判断方法：负载短路法将负载短路，反馈量仍然存在——电流反馈。将负载短路，反馈量为零——电压反馈。或者：#反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；#从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈。17——电流反馈RB1RCC1C2RB2RERL+++VCCvivo++––RSvs+–+vf–vf=ieRE≈icREvf取自输出电流+vbe–反馈通路例：判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈#从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈。18反馈通路电压反馈#反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈例：判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈197.2负反馈放大电路的四种组态负反馈的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负反馈组态的判别步骤：1)找出反馈网络（一般是电阻、电容）。2)判别是交流反馈还是直流反馈。3)判断反馈的组态。4)判断是否负反馈（瞬时极性法）。201、电压串联负反馈净输入信号：瞬时极性法：vID=vI-vF反馈信号vF削弱了净输入信号——负反馈在输入端，输入信号与反馈信号接不同的输入端——串联反馈vF取自输出电压——电压反馈21稳定输出电压特点：电压控制的电压源1、电压串联负反馈222、电压并联负反馈净输入信号：iID=iI-iF反馈信号iF削弱了净输入信号——负反馈在输入端，输入信号与反馈信号接相同的输入端——并联反馈反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈——电压反馈23稳定输出电压电流控制的电压源特点：2、电压并联负反馈243、电流串联负反馈净输入信号：vID=vI-vF反馈信号vF削弱了净输入信号——负反馈在输入端，输入信号与反馈信号接不同的输入端——串联反馈vF取自输出电流——电流反馈25稳定输出电流电压控制的电流源3、电流串联负反馈特点：264、电流并联负反馈净输入信号：iID=iI-iF反馈信号iF削弱了净输入信号——负反馈在输入端，输入信号与反馈信号接相同的输入端——并联反馈iF取自输出电流——电流反馈27稳定输出电流电流控制的电流源特点：4、电流并联负反馈28VCCRe1Rc1Cb1T1+vi+–vo+–Re2Rc2T2Cb2+Rf图(c)级间反馈通路电流并联负反馈交、直流反馈习题7.1.129VCCR1vIvOR3TR2-+R2vIvORLR1+-A1-+A2R3级间反馈通路图(d)电压串联负反馈交、直流反馈图(e)本级反馈通路电压并联负反馈交、直流反馈30vIR4R1+-A1R2R3+-A2R5RLR6级间反馈通路图(f)电压串联负反馈交、直流反馈317.3负反馈放大电路增益的一般表达式•反馈深度的讨论•表达式推导32输出信号输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）反馈放大电路的一般框图Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+Xi33X信号在四种反馈组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Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+Xi341.闭环增益表达式推导开环增益idoXXAofXXF反馈系数ioFXXA闭环增益因为idXiXfX所以ioFXXAfidoXXXFXAXXooo/已知FAAA1F即闭环增益的一般表达式Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+Xi35例：已知某电压串联负反馈放大电路在中频区的开环电压增益为Av=104，反馈系数Fv=0.01，输入信号vi=10mV。求该电路的闭环电压增益Avf、反馈电压vf和净输入电压vid。解:vvvvFAAA1f01.9901.01011044ofvFvvmV9.9ifvAFvvfiidvvvmV1.09.9-10362.反馈深度的讨论负反馈称为反馈深度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FA1F377.4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•为改善性能引入负反馈的一般原则387.4.1提高增益的稳定性闭环增益FAAA1F对该式子求导，整理得：只考虑幅值有AFAA1FAdAAFAdA11FF即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面在深度负反馈条件下FA1F即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。39例：某放大电路的|A|=1000，由于某一原因,使其变化率为，若电路的反馈系数|F|=0.009，则闭环电压放大倍数的变化率？=2%11＋0.009×1000=×20%[解]d|A||A|11＋|F||A|=d|AF||AF|d|A||A|=20%负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf、Arf、Agf、Aif）407.4.2减少非线性失真加入负反馈无负反馈FvfAvivo大小略小略大接近正弦波voviA+–vid略大略小vf41Af开环幅频响应7.4.3扩展通频带)1(HHFAFff上限频率扩展1+AF倍AFff1LLF下限频率降低1+AF倍闭环幅频响应HfHFfFA427.4.4对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈——增大输入电阻并联负反馈——减小输入电阻电压负反馈——减小输出电阻，稳定输出电压电流负反馈——增大输出电阻，稳定输出电流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。负反馈对放大电路性能的影响程度都与反馈深度(1+AF)有关：增大某项指标就是对应的开环指标乘以反馈深度(1+AF)；减小某项指标就是对应的开环指标除以反馈深度(1+AF)。43小结：为改善放大电路性能引入负反馈的一般原则•要稳定静态工作点——引入直流负反馈•要稳定交流分量——引入交流负反馈•要稳定输出电压——引入电压负反馈•要稳定输出电流——引入电流负反馈•要增大输入电阻——引入串联负反馈•要减小输入电阻——引入并联负反馈447.5负反馈放大电路的分析方法深度负反馈的特点举例深度负反馈条件下的近似计算451.深度负反馈的特点11FAAFAA1f则FAFA1Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+Xi反馈深度注意：负反馈的组态不同，求得的增益不同（Avf、Arf、Agf、Aif）即深度负反馈条件下，闭环增益可用公式估算FA1f46FA1f因为iofxxAofxxFifxx代入上式得输入量近似等于反馈量0fiidxxx净输入量近似等于零xo基本放大A电路xid反馈网络Fxf–+xi1.深度负反馈的特点47串联负反馈，输入端电压求和。0fiidvvv0iididrvi虚短虚断0fiidiii0iididriv虚短虚断并联负反馈，输入端电流求和。0fiidxxx即深度负反馈条件下，可根据基本放大电路“虚短”、“虚断”估算闭环增益。Xo基本放大A电路Xid反馈网络FXf–+Xi1.深度负反馈的特点48例1：电路如图所示，设电路满足深度负反馈条件，试求出该电路的闭环电压增益。解：电路为电压串联负反馈vf+–o211ofvvvRRRF211RRRF故又有，深度负反馈条件下FA1f12vf1RRA2.举例492.举例例2：电路如图所示，设电路满足深度负反馈条件，试求出该电路的闭环电压增益。解：忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。电路为电流串联负反馈利用虚短可知fivv闭环电压增益iovfvvAecRiRiececRR注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论RB1RCC1C2RB2RE+++VCCvivo++––RSvs+–TRSvsRCvivo++––+–REvf+–ieic50小结：分析负反馈放大电路的一般步骤(1)找出基本放大电路和反馈通路；(2)判断交、直流反馈；(3)判断是否负反馈及反馈组态；(4)标出输入量、输出量及反馈量；(5)估算深度负反馈条件下电路的闭环增益。51本章小结1、几乎所有实用的放大电路中都要引入负反馈。反馈是指把输出电压或输出电流的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的输入回路，以影响输入电量的过程。2、正确判断反馈的类型是正确分析和设计反馈放大电路的前提。负反馈放大电路有四种类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈及电流并联负反馈放大电路。它们的性能各不相同。3、负反馈对放大电路性能的改善是以牺牲增益为代价的。4、深度负反馈条件下可利用“虚短”、“虚断”的概念估算出放大电路的闭环增益。