电路基础与模拟电子技术(李树雄)第七章_负反馈放大电路

第七章放大电路反馈原理及其应用7.1反馈的基本概念与分类反馈在电子电路中应用极为广泛。按照极性的不同，反馈可分为负反馈和正反馈两种类型，它们在电子电路中的作用不同。在所有实用的放大电路中都要适当地引入负反馈，用以改善放大电路的一些性能指标。正反馈会造成放大电路的工作不稳定，但在波形产生（即振荡）电路中则要引入正反馈，以满足自激振荡的件。本节首先介绍反馈的基本概念及负反馈放大电路的类型，然后介绍负反馈放大电路的分析方法以及负反馈对放大电路性能的影响。反馈极性与反馈形式将放大电路输出回路中的某物理量（电压或电流）通过一定的反馈网络引回到放大电路的输入回路，并参与输入信号的控制作用，叫做反馈。iXfXdXoXΑF负反馈电路框图比较——负反馈基本放大电路反馈网络负反馈和正反馈反馈信号和输入信号叠加后使净输入信号幅度减小，为负反馈反馈信号和输入信号叠加后使净输入信号幅度增大，为正反馈判别反馈极性的方法判断正、负反馈的方法——瞬时变化极性法（简称瞬时极性法）。先假设输入信号在某一瞬时的极性为正（即相对于共同端而言有增加的趋势），用（+）号标出，并设信号的频率在中频区，然后根据各种基本放大（如共射、共集、差分放大电路及运算放大器等）的输出信号与输入信号间的相位关系，从输入到输出一级一级地标出放大电路中各有关点的电位的瞬时极性，或有关支路的电流的瞬时流向，以确定从输出回路到输入回路的反馈信号的瞬时极性，最后判断反馈信号是削弱还是增强了净输入信号，如果是削弱，则为负反馈，反之,则为正反馈。分立元件放大电路反馈极性的判断主反馈是电压串联负反馈主反馈是电流并联负反馈局部反馈和主反馈多级电路的末级向输入级的输入回路的反馈，构成了反馈环的主反馈。直流反馈和交流反馈在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，因而，必然有直流反馈与交流反馈之分。反馈信号中只含有直流分量的称为直流反馈。或者说存在于放大电路的直流通路中的反馈网络引入直流反馈。直流反馈影响电路的直流性能，如静态工作点。反馈信号中只含有交流分量的称为交流反馈。或者说存在于交流通路中的反馈网络引入交流反馈。交流反馈影响电路的交流性能。本节主要是研究交流负反馈。在许多情况下，交、直流反馈是兼而有之。Rc3K0Rs500Vcc15VC110u12Q2Q2N2222Re1KVsinFREQ=1KHZVAMPL=10mvC222u12RL5.1KCe100u12Rb26KRb120K分压式电流负反馈偏置放大电路I1I2IBRe只有直流负反馈串联反馈和并联反馈根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联接方式的不同，将反馈分为串联反馈和并联反馈。若反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式相比较，则为串联反馈。若反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式相比较，则为并联反馈。fidUUUfidIII电压反馈和电流反馈根据反馈采样对象的不同，可将反馈分为电压反馈和电流反馈。因此，在放大电路输出端的取样方式有两种：一种是电压取样，这时反馈信号是输出电压的一部分或全部，即反馈信号与输出电压成正比（），称为电压反馈，另一种是电流取样，这时反馈信号是输出电流的一部分或全部，即反馈信号与输出电流成正比（），称为电流反馈，oifIKXoufUKX判断是电压反馈还是电流反馈时，常用“输出短路法”：即假设负载短路（RL=0），使输出电压Vo=0，看反馈信号是否还存在，若还存在则说明反馈信号不是与输出电压成比例，而是和输出电流成比例，是电流反馈。7.2交流负反馈的基本组态根据交流负反馈在放大电路中的引入形式，可将它们归纳为四种基本组态，即：电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈1、电压串联负反馈ufouofe2efUKURRRU1具有稳定输出电压的作用。（如：RL增加时）2、电流串联负反馈oIeefIKIRU具有稳定输出电流的作用。（如：β增加时）Rb26K+UccRb120KRc3KRe1KC110u12Rs50Q2Ce100u120R'e1KVsin10mvC222u12RL5.1K3、电压并联负反馈+UccRcC112RsQ010mvC212RLRfoifofobefUKRURUUI)(具有稳定输出电压的作用。IfIbIi4、电流并联负反馈oIfIKIOi具有稳定输出电流的作用。值得注意：在采用串联负反馈时，由于是采用电压叠加方式，为了反馈作用的明显，信号源内阻越小越好（采用电压源）。同样在在采用并联负反馈时，由于是采用电流叠加方式，为了反馈作用的明显，信号源内阻越大越好（采用电流源）。四种反馈组态电路的方框图电压串联电压并联电流串联电流并联7.3负反馈对放大器性能的影响7.3.1负反馈使放大电路放大倍数下降1、闭环放大倍数的一般表达式iXfXdXoXΑF负反馈电路框图比较——负反馈基本放大电路反馈网络反馈系数：开环放大倍数：doXXAofXXFfidXXXiofXXA闭环放大倍数：fdoiofXXXXXAofdodddoXXXXXXXXFAA1FA1fAA三种情况：(1)当＞1时，＜，相当负反馈(2)当＜1时，＞，相当正反馈(3)当=0时，=∞，“自激状态”FA1FA1FA1fAAAfAfAFA1称为反馈深度FAAAf1反映反馈对放大电路影响的程度是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益环路增益FA深度负反馈：11FAFFAAFAAAf11foXXF1iofXXAfiXX0dX2、提高了闭环放大倍数的稳定性AdAAFAdAff11闭环增益稳定性比开环增益稳定性提高到（1＋AF）倍当深度负反馈时，即（1＋AF）1时FAFAAf11可见放大电路的闭环增益基本上等于反馈网络的反馈系数F3、减小了非线性失真；三极管、场效应管等有源器件具有非线性的特性，因而由它们组成的基本放大电路的电压传输特性也是非线性的，如图中的曲线1所示。当输入正弦信号的幅度较大时，输出波形就会产生非线性失真。引入负反馈后，将使放大电路的闭环电压传输特性曲线变平缓，线性范围明显展宽。在深度负反馈条件下，若反馈网络由纯电阻构成，则闭环电压传输特性曲线在很宽的范围内接近于直线，如图中的曲线2所示，输出电压的非线性失真会明显减小。FAf1另外，负反馈只能减小反馈环内产生的非线性失真，如果输入信号本身就存在失真，负反馈则无能为力。同时必须保证闭环和开环两种情况下，有源器件的工作范围相同（输出波形的幅度相同）因此，应使闭环时的输入信号幅度加至开环时的倍，如图中的A、B两点。另外，负反馈只能减小反馈环内产生的非线性失真，如果输入信号本身就存在失真，负反馈则无能为力。FA14、扩展了通频带；改善了低频和高频的特性。5、对输入电阻的影响(1)串联负反馈馈使rif增加iididiiifrFAIUFAUIUUIUrdf)(1仅与输入反馈类型有关电压比较方式(2)并馈负反馈使rif减小FArFAIUIFAIUIIUIUrd1(1ididifdiiiif)电流比较方式6、对输出电阻的影响(1)电压负反馈使Ro减小仅与输出反馈类型有关(2)电流负反馈使Ro增加——稳定输出电压——稳定输出电流注意：负反馈可以改善放大电路的性能，改善程度取决于反馈深度，但要牺牲放大倍数！只能改善反馈环内的性能！作业：