chapter-5 反饋放大電路

1、第五章第五章 反饋放大電路反饋放大電路引言：引言：反饋在電子電路中應用極為廣泛。按反饋在電子電路中應用極為廣泛。按照極性的不同，反饋可分為照極性的不同，反饋可分為負反饋負反饋和和正反饋正反饋兩種類型。在所有實用的放大電路中都要適兩種類型。在所有實用的放大電路中都要適當?shù)匾胴摲答?，用以改善放大電路的一些當?shù)匾胴摲答?，用以改善放大電路的一些性能指標，在所有自動控制系統(tǒng)中都毫無例性能指標，在所有自動控制系統(tǒng)中都毫無例外地用到反饋系統(tǒng)達到自動控制的目的。外地用到反饋系統(tǒng)達到自動控制的目的。 本章只研究放大電路中的反饋，首先介本章只研究放大電路中的反饋，首先介紹紹反饋的基本概念反饋的基本概念及及負反

2、饋放大電路的類型負反饋放大電路的類型，然后介紹然后介紹負反饋放大電路的分析方法負反饋放大電路的分析方法、負反負反饋對放大電路性能的影響?zhàn)亴Ψ糯箅娐沸阅艿挠绊懀詈笥懻?，最后討論負反饋負反饋放大電路的穩(wěn)定性放大電路的穩(wěn)定性問題。問題。內(nèi)內(nèi) 容容教教 學學 要要 求求熟練熟練掌握掌握 正確正確理解理解 一般一般了解了解 反饋的概念及類型反饋的概念及類型反饋的基本概念反饋的基本概念 負反饋放大電路的一般表達式負反饋放大電路的一般表達式 負反饋放大電路的基本類型及負反饋放大電路的基本類型及判別方法判別方法 負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響 負反饋放大電路的分析及深度負反饋電路的近似

3、計算負反饋放大電路的分析及深度負反饋電路的近似計算負反饋放大電路的自激負反饋放大電路的自激振蕩及消除振蕩及消除自激振蕩的條件自激振蕩的條件 穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析 消除自激振蕩的方法消除自激振蕩的方法 教學內(nèi)容級教學要求教學內(nèi)容級教學要求本章的重點：本章的重點： 反饋的基本概念、反饋極性和類型的判反饋的基本概念、反饋極性和類型的判斷、負反饋對放大電路性能的影響、反饋的正斷、負反饋對放大電路性能的影響、反饋的正確引入和深度負反饋條件下放大電路的分析計確引入和深度負反饋條件下放大電路的分析計算。算。本章的難點：本章的難點： 反饋極性和類型的判斷、深度負反饋條件反饋極性和類型的判斷、深度負反饋條件下放

4、大電路的分析計算、負反饋放大電路自激下放大電路的分析計算、負反饋放大電路自激振蕩及其消除。振蕩及其消除。5.1 5.1 反饋（反饋（Feedback)Feedback)的概念和一般表達式的概念和一般表達式5.1.1 5.1.1 反饋放大器的組成反饋放大器的組成 將放大器輸出信號的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)將放大器輸出信號的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡回送到電路輸入端，并對輸入信號進行調(diào)整，絡回送到電路輸入端，并對輸入信號進行調(diào)整，所形成的所形成的閉合回路閉合回路放大器即反饋放大器。放大器即反饋放大器。一一 反饋放大器組成框圖反饋放大器組成框圖凈輸入信號凈輸入信號iifxxx 輸入信號輸入信號輸出信

5、號輸出信號反饋信號反饋信號基本放大器基本放大器反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡ixfx ox ix AF-+foiAxx 開環(huán)增益開環(huán)增益: :(open-loop gain)(open-loop gain)oiAxx 反饋系數(shù)反饋系數(shù): :(feedback factor)(feedback factor)foFxx 閉環(huán)增益：閉環(huán)增益：(closed-loop gain)(closed-loop gain)oifxxx 1AAF oifixxxx 1反饋深度反饋深度(feedback depth)(feedback depth)：1AF 1T 環(huán)路增益環(huán)路增益(loop gain)(loop gain)：

6、ffTxxAF反饋深度（或環(huán)路增益）是衡量反饋強弱的反饋深度（或環(huán)路增益）是衡量反饋強弱的一項重要指標。其值直接影響電路性能。一項重要指標。其值直接影響電路性能。二二 反饋放大器增益一般表達式反饋放大器增益一般表達式基本放大器基本放大器反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡ix fx ox ix AF-+凈輸入信號凈輸入信號: : l負反饋負反饋(negtive(negtive feedback): feedback):l正反饋正反饋(positive feedback):(positive feedback):三三反饋極性反饋極性iifxxx 若若 削弱了削弱了 ，使，使iixx fx ix負反饋負反饋若若 增強

7、了增強了 ，使，使iixx fx ix正反饋正反饋說明：說明：負反饋具有自動調(diào)整作用，可改善放大負反饋具有自動調(diào)整作用，可改善放大器性能。器性能。例例5.1-15.1-1：某原因：某原因ox fx iifxxx ox 正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。蕩器中。負反饋的自動調(diào)整作用是以犧牲增益為代價的負反饋的自動調(diào)整作用是以犧牲增益為代價的?；痉糯笃骰痉糯笃鞣答伨W(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡ixfx ox ix AF-+例例5.1-25.1-2：基本放大器，無：基本放大器，無反饋，凈輸入量反饋，凈輸入量u ubebe= =u ui i，電，電壓放大倍數(shù)為：壓放大倍數(shù)為

8、：LubeRAr (1)LubeeRArR 引入反饋后，凈輸入量引入反饋后，凈輸入量u ubebe = =u ui i- -u uf f ，電壓放大，電壓放大倍數(shù)為：倍數(shù)為：凈輸入量減小，放大凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小，所以是負倍數(shù)減小，所以是負反饋。反饋。+u-TRuLcCCob1+.RCb2Cb1+ViR-beu+-+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeIC直流反饋直流反饋: :若反饋電路將直流量反饋到輸入回路，若反饋電路將直流量反饋到輸入回路，則稱直流反饋。則稱直流反饋。 該電

9、路引入直流反饋的目的，是為了穩(wěn)定該電路引入直流反饋的目的，是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q Q。交流反饋交流反饋: :若反饋電路將若反饋電路將交流量反饋到輸入回路，交流量反饋到輸入回路，則稱交流反饋。（如去則稱交流反饋。（如去掉電容掉電容C Ce e）交流反饋，影響電路的交流反饋，影響電路的交流工作性能交流工作性能。直流反饋直流反饋交直流反饋交直流反饋四四直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋 解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流還是解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流還是直流還是同時存在，來進行判別。直流還是同時存在，來進行判別。例例5.1-35.1-3：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流判斷下圖中有哪

10、些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。反饋還是直流反饋。uu+1A+RfRoiC22R1C交、直流交、直流反饋反饋交流反饋交流反饋注意電容的注意電容的“隔直通交隔直通交”作用！作用！本級反饋本級反饋: :反饋只存在于某一級放大器中反饋只存在于某一級放大器中級間反饋級間反饋: :反饋存在于兩級以上的放大器中反饋存在于兩級以上的放大器中例例5.1-4:5.1-4:VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1級間反饋級間反饋本級反饋本級反饋本級反饋本級反饋五五本級反饋與級間反饋本級反饋與級間反饋5.1.2 5.1.2 負反饋放大電路的組態(tài)負反

11、饋放大電路的組態(tài)一一根據(jù)根據(jù)輸出輸出端連接方式（電壓端連接方式（電壓/ /電流反饋）電流反饋） 電壓反饋電壓反饋: :在輸出端，凡在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡與基本放大器反饋網(wǎng)絡與基本放大器并接并接，反饋信號取自負，反饋信號取自負載上輸出電壓的反饋稱載上輸出電壓的反饋稱為電壓反饋為電壓反饋 電流反饋電流反饋: :在輸出端，凡在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡與基本放大器反饋網(wǎng)絡與基本放大器串接串接，反饋信號取自負，反饋信號取自負載中輸出電流的反饋稱載中輸出電流的反饋稱為電流反饋。為電流反饋。二二 根據(jù)根據(jù)輸入輸入端連接方式（串聯(lián)端連接方式（串聯(lián)/ /并聯(lián)反饋）并聯(lián)反饋） 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋: :在輸入端，在輸入端，反

12、饋網(wǎng)絡與基本放大器反饋網(wǎng)絡與基本放大器串接串接，反饋信號以電壓，反饋信號以電壓v vf f 的形式出現(xiàn)，并在輸?shù)男问匠霈F(xiàn)，并在輸入端進行電壓比較。入端進行電壓比較。并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋: :在輸入端，在輸入端，反饋網(wǎng)絡與基本放大器反饋網(wǎng)絡與基本放大器并接并接，反饋信號以電流，反饋信號以電流i if f 的形式出現(xiàn)，并在輸?shù)男问匠霈F(xiàn)，并在輸入端進行電流比較。入端進行電流比較。 電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋 voiAvv / 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)電壓反饋系數(shù)/vfoFvv 閉環(huán)電壓增益閉環(huán)電壓增益/(1)vfvvvAAA F 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋 roiAvi / 開環(huán)互阻增益

13、開環(huán)互阻增益互導反饋系數(shù)互導反饋系數(shù)/gfoFiv 閉環(huán)互阻增益閉環(huán)互阻增益/(1)rfrrgAAA F 5.1.3 5.1.3 電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋 goiAiv / 開環(huán)互導增益開環(huán)互導增益互阻反饋系數(shù)互阻反饋系數(shù)/rfoFvi 閉環(huán)互導增益閉環(huán)互導增益/(1)gfggrAAA F 電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋 ioiAii / 開環(huán)電流增益開環(huán)電流增益電流反饋系數(shù)電流反饋系數(shù)/ifoFii 閉環(huán)電流增益閉環(huán)電流增益/(1)ifiiiAAA F 注意：不同反饋類型對應不同輸入、輸出電量，因注意：不同反饋類型對應不同輸入、輸出電量，因此不同類型反饋電路的此不同類型反饋電路的A A、F

14、 F 、A Af f含義不同。含義不同。一一 判斷是否為反饋電路判斷是否為反饋電路 看電路輸出與輸入之間是否通過元件（網(wǎng)看電路輸出與輸入之間是否通過元件（網(wǎng)絡）相連，若有則為反饋電路，該元件（網(wǎng)絡）相連，若有則為反饋電路，該元件（網(wǎng)絡）即為反饋元件（網(wǎng)絡）。絡）即為反饋元件（網(wǎng)絡）。viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例例5.1-55.1-5R Rf f為反饋元件。為反饋元件。例例5.1-65.1-6R RE E為反饋元件。為反饋元件。5.1.4 5.1.4 反饋極性與類型的判別反饋極性與類型的判別例例5.1-7:5.1-7:試判斷下圖電路中有哪些反饋支路，試判斷下

15、圖電路中有哪些反饋支路，各是直流反饋還是交流反饋？各是直流反饋還是交流反饋？+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C4 假設輸出端短路，若反饋信號假設輸出端短路，若反饋信號( (作用作用) )消失，則為電壓反饋；反之為電流反饋。消失，則為電壓反饋；反之為電流反饋。 判斷電壓與電流反饋判斷電壓與電流反饋 判斷串聯(lián)與并聯(lián)反饋判斷串聯(lián)與并聯(lián)反饋 假設輸入端短路，若反饋信號假設輸入端短路，若反饋信號( (作用作用) )消失，則為并聯(lián)反饋；反之為串聯(lián)反饋。消失，則為并聯(lián)反饋；反之為串聯(lián)反饋。二二判斷反饋類型判斷反饋類型 采用短路法采用短路法例例5.1-8:5.1-8:試判斷下列

16、電路中引入的反饋是電壓反試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。饋還是電流反饋。+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+用正負號表示電路中各點用正負號表示電路中各點電壓的瞬時極性，或用箭電壓的瞬時極性，或用箭頭表示各節(jié)點電流瞬時流頭表示各節(jié)點電流瞬時流向的方法稱向的方法稱瞬時極性法瞬時極性法。 ？三三判斷反饋極性判斷反饋極性 采用瞬時極性法采用瞬時極性法 設設 瞬時極性為瞬時極性為ix 判斷判斷經(jīng)經(jīng)F fx 判斷判斷經(jīng)經(jīng)A ox 比較比較 與與 的極性（的極性（ ）fx ix iifx

17、xx 若若 與與 同相，使同相，使 增大，為正反饋；增大，為正反饋；fx ix ix 若若 與與 反相，使反相，使 減小，為負反饋；減小，為負反饋；fx ix ix 例例5.1-95.1-9 判斷電路的反饋極性和反饋類型。判斷電路的反饋極性和反饋類型。 假設輸出端交流短路，假設輸出端交流短路，R Rf f引入的反饋消失引入的反饋消失電壓反饋。電壓反饋。 假設輸入端交流短路，假設輸入端交流短路，R Rf f 的反饋作用消失的反饋作用消失并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋。 分析：分析：v vi iV VCCCCR RC CR Rf fv vo o+ +- -+ +- -R Rf fR Rf f則則v vc c為

18、為 - - 假設假設v vi i瞬時極性為瞬時極性為 + + + + - -形成的形成的i if f 方向如圖示。方向如圖示。i ii ii if fi ib b因凈輸入電流因凈輸入電流 i ib b= = i ii i- - i if f i ii i負反饋。負反饋。 結(jié)論：結(jié)論： R Rf f引入電壓并聯(lián)負反饋引入電壓并聯(lián)負反饋v vi iR RC Cv vo o+ +- -+ +- -v vi iV VCCCCR RC Cv vo o+-+-R RE ER RB1B1R RB2B2例例5.1-105.1-10 判斷圖示電路的反饋極性和反饋類型判斷圖示電路的反饋極性和反饋類型 假設輸出端交

19、流短路，假設輸出端交流短路，R RE E上的反饋依然存在上的反饋依然存在 電流反饋。電流反饋。 假設輸入端交流短路，假設輸入端交流短路，R RE E上的反饋沒有消失上的反饋沒有消失串聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋。 分析：分析： 假設假設v vi i瞬時極性為瞬時極性為 + +因凈輸入電壓因凈輸入電壓 v vbebe= = v vi i- - v vf f v vi i負反饋。負反饋。 結(jié)論：結(jié)論： R RE E引入電流串聯(lián)負反饋引入電流串聯(lián)負反饋v vi iR RC Cv vo o+-+-R RE ER RB1B1R RB2B2 + +則則v ve e（即（即v vf f ）極性為極性為 + + + +例

20、例5.1-11 5.1-11 判斷下列電路的反饋極性和反饋類型判斷下列電路的反饋極性和反饋類型 viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo + + - - - -電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)正反饋電流串聯(lián)正反饋 + + - - - - - - + + - -電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋 + + + + + +viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1T2T3例例5.1-12 5.1-12 判斷下列電路的反饋極性和反饋類型判斷

21、下列電路的反饋極性和反饋類型 viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf + + - - - - + + + + + +電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋 + +電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋viVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2RfviVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2Rf例例5.1-13 5.1-13 判斷下列電路的反饋極性和反饋類型判斷下列電路的反饋極性和反饋類型 + + + + + + + + - -電壓并聯(lián)正反饋電壓并聯(lián)正反饋 - - + +電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋例例5.1-14:5.1-14:試判斷下列電路中引入的反饋是串試判斷下列電路

22、中引入的反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。VV+A+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4R + + + + - - - -電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋 + + - -電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋解解: :電壓并聯(lián)負反饋。電壓并聯(lián)負反饋。例例5.1-15:5.1-15:試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。+_V1fI12R12TiR2+uRTRRsR34RCCVVEEuoT35.2.1 5.2.1 負反饋放大電路的基本放大電路負反饋放大電路的基本放大電路基本放大電路：基本放大電路： 考慮了反饋網(wǎng)絡的負載效應的放大電路?？紤]了反饋網(wǎng)絡

23、的負載效應的放大電路。根據(jù)網(wǎng)絡理論：根據(jù)網(wǎng)絡理論：l反饋網(wǎng)絡對放大器輸入端的影響：反饋網(wǎng)絡對放大器輸入端的影響：令輸出量的作用為零；令輸出量的作用為零；l反饋網(wǎng)絡對放大器輸出端的影響：反饋網(wǎng)絡對放大器輸出端的影響：令輸入量的作用為零；令輸入量的作用為零；5.2 5.2 負反饋對放大器性能的影響負反饋對放大器性能的影響基本放大器基本放大器反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡ixfx ox ix AF-+1.1.找出反饋網(wǎng)絡；找出反饋網(wǎng)絡；2.2.求解反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的等效負載求解反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的等效負載l對電壓反饋，令對電壓反饋，令u uo o=0=0，即將輸出端短路；，即將輸出端短路；l對電流反

24、饋，令對電流反饋，令i io o=0=0，即將，即將i io o所在回路斷開；所在回路斷開；3.3.求解反饋網(wǎng)絡在放大電路輸出端的等效負載求解反饋網(wǎng)絡在放大電路輸出端的等效負載l對串聯(lián)反饋，令對串聯(lián)反饋，令i io o=0=0，即斷開放大電路輸入級與，即斷開放大電路輸入級與反饋網(wǎng)絡的連接處；反饋網(wǎng)絡的連接處；l對并聯(lián)反饋，令輸入端接地，以斷開輸入量對反對并聯(lián)反饋，令輸入端接地，以斷開輸入量對反饋網(wǎng)絡的作用。饋網(wǎng)絡的作用。例例5.2-15.2-1電流并聯(lián)電流并聯(lián)負反饋負反饋反饋網(wǎng)絡對輸出端的影響反饋網(wǎng)絡對輸出端的影響反饋網(wǎng)絡對輸入端的影響反饋網(wǎng)絡對輸入端的影響例例5.2-25.2-2電壓串聯(lián)電壓

25、串聯(lián)負反饋負反饋反饋網(wǎng)絡對輸出端的影響反饋網(wǎng)絡對輸出端的影響反饋網(wǎng)絡對輸入端的影響反饋網(wǎng)絡對輸入端的影響5.2.2 5.2.2 負反饋對放大器性能的影響負反饋對放大器性能的影響一一降低增益降低增益 反饋越深，電路增益越小反饋越深，電路增益越小 1fAAAF 由由得知：得知：二二減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性） /fffffAAffAAAAAASAAAAAA 定義：定義：11fAAAF 21(1)fAAAF 11fAASAF (2)(2) (1)(1)得得-(1)-(1)-(2)-(2)反饋越深，增益靈敏度越小。反饋越深，增益靈敏度越小。 例例5.2-35.2

26、-3設放大器開環(huán)增益設放大器開環(huán)增益A A為為10001000，求：，求：反饋系數(shù)反饋系數(shù)F F使放大器的閉環(huán)增益使放大器的閉環(huán)增益A Af f為為2020，閉環(huán)增益的精確值？當閉環(huán)增益的精確值？當A A變化變化2525時，時，A Af f變化多少？變化多少？1110.05201100019.611000 0.051125%0.5%501fffffAAFFAFAAAAFAAAAFA 由由：得得解：解： 1.1.輸入電阻：輸入電阻：取決于反饋網(wǎng)絡與取決于反饋網(wǎng)絡與基本放大器基本放大器在輸入的端連接方式在輸入的端連接方式。 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋+-AFRiRsvs+-+-vfvi +-viiixoii

27、fivRi iiivv AFi iiivAFRAFi (1)(1)/iiiRvi 基放輸入電阻基放輸入電阻fiTvvAF /環(huán)路增益環(huán)路增益反饋電路輸入電阻：反饋電路輸入電阻：ifivvi 引入串聯(lián)反饋，反饋越深，輸入電阻越大。引入串聯(lián)反饋，反饋越深，輸入電阻越大。結(jié)論結(jié)論三三 改變輸入、輸出電阻改變輸入、輸出電阻 并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋iifivRi 反饋電路輸入電阻：反饋電路輸入電阻：引入并聯(lián)反饋，反饋越深，輸入電阻越小。引入并聯(lián)反饋，反饋越深，輸入電阻越小。結(jié)論結(jié)論AFRiRsisifii +-viiixo基放輸入電阻基放輸入電阻iiivRi 環(huán)路增益環(huán)路增益fiiTAFi iiivii AF

28、 iiivRiAFAF 1(1)(1)iifvii 取決于反饋網(wǎng)絡與取決于反饋網(wǎng)絡與基本放大器基本放大器輸出的端連接方式輸出的端連接方式有關(guān)，與輸入端的連接方式無關(guān)。有關(guān)，與輸入端的連接方式無關(guān)。 電壓反饋電壓反饋R Ro o ：基放輸出電阻。：基放輸出電阻。由定義得由定義得R Rofof電路模型：電路模型：由圖由圖soivAxR () /sfxxFv 得得oofRvRiAF 1引入電壓反饋，反饋越深，輸出電阻越小，引入電壓反饋，反饋越深，輸出電阻越小，v vo o越穩(wěn)定。越穩(wěn)定。結(jié)論結(jié)論2.2. 輸出電阻輸出電阻令令x xs s=0=0i+- -v基基放放Roxfxs -AFv反饋反饋網(wǎng)絡網(wǎng)

29、絡+-VF基基放放Roxfxs Axs 反饋反饋網(wǎng)絡網(wǎng)絡+-RLxsvo+- -voF令令X Xs s=0=0；輸出端負載斷開，加電壓輸出端負載斷開，加電壓V V ; ;,sfxxFv R Ro o ：基放輸出電阻。：基放輸出電阻。由定義得由定義得R Rofof電路模型：電路模型：由圖由圖soviAxR ()sfxxF i 得得ofovRRAFi(1)引入電流反饋，反饋越深，引入電流反饋，反饋越深，輸出電阻越大，輸出電阻越大，i io o越穩(wěn)定。越穩(wěn)定。結(jié)論結(jié)論 電流反饋電流反饋令令X Xs s=0=0；輸出端負載斷開，加電壓輸出端負載斷開，加電壓V V ; ;,sfxxFi 令令xs=0i+

30、- -v基放基放Roxfxs -AFi反饋反饋網(wǎng)絡網(wǎng)絡F基放基放Roxsxfxs io A xs RL反饋反饋網(wǎng)絡網(wǎng)絡F1.1. 找出反饋網(wǎng)絡找出反饋網(wǎng)絡2.2. 根據(jù)反饋類型確定計算反饋系數(shù)根據(jù)反饋類型確定計算反饋系數(shù)F Fn 若串聯(lián)反饋：將輸入端交流開路；若串聯(lián)反饋：將輸入端交流開路；n 若并聯(lián)反饋：將輸入端交流短路；若并聯(lián)反饋：將輸入端交流短路；3.3. 求解基本放大電路輸入端的等效負載求解基本放大電路輸入端的等效負載n 對電壓反饋，令對電壓反饋，令u uo o=0=0，即將輸出端短路；，即將輸出端短路；n 對電流反饋，令對電流反饋，令i io o=0=0，即將，即將i io o所在回路

31、斷所在回路斷開；開；四四 求解負反饋放大電路的一般方法和步驟求解負反饋放大電路的一般方法和步驟四四減小頻率失真（或擴展通頻帶）減小頻率失真（或擴展通頻帶）由于負反饋降低了電路增益靈敏度，因此放大由于負反饋降低了電路增益靈敏度，因此放大器可在更寬的通頻帶范圍內(nèi)維持增益不變。器可在更寬的通頻帶范圍內(nèi)維持增益不變。設反饋網(wǎng)絡為純阻網(wǎng)絡，放大電路在高、低頻設反饋網(wǎng)絡為純阻網(wǎng)絡，放大電路在高、低頻段僅有一個拐點，其高、低頻段增益表示為：段僅有一個拐點，其高、低頻段增益表示為：mmhllhAAAAffjjff 11mhhmhfhmmhhAfjAfAAfA FAjA FFffjf 11111 mA 1 將將

32、分分子子分分母母同同除除以以（F F），得得：mhmhfhfmhhmhAAA FAfA F ffA FjA F f 1(1)11(1) ，放大器閉環(huán)高頻增益：放大器閉環(huán)高頻增益：mfhfmhAfA F f(1) 為為放放大大器器閉閉環(huán)環(huán)增增益益為為閉閉環(huán)環(huán)放放大大器器的的上上限限頻頻率率。llfmffA F 1 同同理理：hlhfhflfhfmBfffBfffA FB(1)放放大大器器帶帶寬寬：反反饋饋放放大大器器帶帶寬寬：帶帶寬寬注意：通頻帶的擴展是以降低增益為代價的。注意：通頻帶的擴展是以降低增益為代價的。五五減小非線性失真減小非線性失真 基本放大器基本放大器vovivfv i例如：一基本

33、放大器，例如：一基本放大器，引入負反饋引入負反饋反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡注意：負反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，若輸注意：負反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，若輸入信號本身產(chǎn)生失真，反饋電路無能為力。入信號本身產(chǎn)生失真，反饋電路無能為力。輸入正弦信號時，輸出產(chǎn)生失真。輸入正弦信號時，輸出產(chǎn)生失真。v vo o失真減小。失真減小。六六噪聲性能不變噪聲性能不變同減小非線性失真一樣，引入負反同減小非線性失真一樣，引入負反饋可減小噪聲饋可減小噪聲, ,負反饋在減小噪聲的同負反饋在減小噪聲的同時，有用信號以同樣的倍數(shù)在減小，其時，有用信號以同樣的倍數(shù)在減小，其信噪比不變。信噪比不變。因此，引入負反饋放大器噪聲性能不變。因

34、此，引入負反饋放大器噪聲性能不變。綜上所述，負反饋對放大器性能影綜上所述，負反饋對放大器性能影響主要表現(xiàn)為：響主要表現(xiàn)為： 降低增益降低增益 減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）減小增益靈敏度（或提高增益穩(wěn)定性）改變電路輸入、輸出電阻改變電路輸入、輸出電阻減小頻率失真（或擴展通頻帶）減小頻率失真（或擴展通頻帶）減小非線性失真減小非線性失真噪聲性能不變噪聲性能不變 5.3 5.3 放大器引入負反饋的原則放大器引入負反饋的原則 一一在電路輸出端在電路輸出端若要求電路若要求電路v vo o穩(wěn)定或穩(wěn)定或R Ro o小小應引入應引入電壓負反饋電壓負反饋。若要求電路若要求電路i io o穩(wěn)定或穩(wěn)定或R Ro

35、 o大大應引入應引入電流負反饋電流負反饋。二二在電路輸入端在電路輸入端若要求若要求R Ri i大大或索取信號源電流小或索取信號源電流小引入引入串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋。若要求若要求R Ri i小小或索取信號源電流大或索取信號源電流大引入引入并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋。三三反饋效果與信號源內(nèi)阻反饋效果與信號源內(nèi)阻R RS S的關(guān)系的關(guān)系若采用若采用R RS S較小的較小的電壓源激勵電壓源激勵應引入應引入串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋若采用若采用R RS S較大的較大的電流源激勵電流源激勵應引入應引入并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋5.4 5.4 深度負反饋放大電路的計算深度負反饋放大電路的計算一一 深度負反饋條件深度負反饋條件

36、 當電路滿足深度負反饋條件時：當電路滿足深度負反饋條件時：T1 1AF1 或或稱深度負反饋條件稱深度負反饋條件 將將串聯(lián)反饋電路輸入電阻：串聯(lián)反饋電路輸入電阻：ifiRRAF (1)并聯(lián)反饋電路輸入電阻：并聯(lián)反饋電路輸入電阻：ifiRRAF/(1)0電壓反饋電路輸出電阻：電壓反饋電路輸出電阻：電流反饋電路輸出電阻：電流反饋電路輸出電阻：ofoRRAF (1)ofoRRAF/(1)0fAAA FF 11增益：增益：增益為一常數(shù)，且只與增益為一常數(shù)，且只與F F 有關(guān)有關(guān)二二 深度負反饋條件下深度負反饋條件下A Av vf f的估算的估算2.2. 根據(jù)反饋類型確定根據(jù)反饋類型確定F F 的含義，并

37、計算的含義，并計算F F ：分析步驟分析步驟: : 若并聯(lián)反饋：將輸入端交流短路若并聯(lián)反饋：將輸入端交流短路若串聯(lián)反饋：將輸入端交流開路若串聯(lián)反饋：將輸入端交流開路則反饋系數(shù)則反饋系數(shù)3.3.計算計算A Af f=1/=1/F F ; ;4.4.確定確定A Af f(=x(=xo o/x/xs s) )含義含義，將將A Af f轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成A Av vf f= =v vo o/ /v vs sF = xf / xo計算此時計算此時x xo o產(chǎn)生的產(chǎn)生的x xf f1.1.找出反饋網(wǎng)絡找出反饋網(wǎng)絡vsRC1vo+-+-RE1RLRC2RfRST1T2+-vf例例5.4-1 5.4-1 圖示電路

38、，試在深度負反饋條件下估圖示電路，試在深度負反饋條件下估算算A Av vfsfs該電路為電壓串聯(lián)負反饋放大器。該電路為電壓串聯(lián)負反饋放大器。解：解：將輸入端交流開路，即將將輸入端交流開路，即將T T1 1管射極斷開：管射極斷開：則則fEvoEfvRFvRR 11因此因此vfsvfEAFRR 11/1/例例5.4-2 5.4-2 圖示電路，試在深度負反饋條件下圖示電路，試在深度負反饋條件下估算估算A Av vfsfs該電路為電流并聯(lián)負反饋放大器。該電路為電流并聯(lián)負反饋放大器。解：解：將輸入端交流短路，即將將輸入端交流短路，即將T T1 1管基極交流接地：管基極交流接地：則則iiRFiRR fE2

39、oE2f因此因此oi ssiiRAiFR f ff fE2E21 11 1isRC1vo+-RLRC2RfRST1T2ifRE2io ooC2LLfLffsssE2s(/)(1)v si ssviRRRRRAAvi RRRR例例5.4-3 5.4-3 圖示電路，試在深度負反饋條件下估圖示電路，試在深度負反饋條件下估算算A Av vfsfs該電路為電壓并聯(lián)負反饋。該電路為電壓并聯(lián)負反饋。(1)(1)解：解：將反相輸入端交流接地：將反相輸入端交流接地：則則gfofFivR /1/rfsgfAFR 1/因此因此 oofffs111r sv ssvvARAvi RRR該電路為電壓串聯(lián)負反饋。該電路為電

40、壓串聯(lián)負反饋。(2)(2)解：解：將反相輸入端交流開路：將反相輸入端交流開路：則則fvofvRFvRR 11因此因此vfsvfAFRR 11/1/-+AR1Rf+-vsvoif（圖（圖1）-+AR1Rf+-vsvo- - +vf（圖（圖2）例例5.4-4.5.4-4.分立元件組成的電流串聯(lián)負反饋分立元件組成的電流串聯(lián)負反饋閉環(huán)增益：閉環(huán)增益：閉環(huán)電壓增益：閉環(huán)電壓增益： (/)(1)cLubeeRRAr R解：解：反饋系數(shù)反饋系數(shù): :ferouFRi ogfreiiAuFR 11 (/)/cLcLooufeiiuiRRRRAuuR由第二章知，該電路閉環(huán)由第二章知，該電路閉環(huán)電壓增益電壓增益:

41、 :+-b2TRcVi-Cb2b1+uouRCCf-RC+Lb1RuioRe oefui R5.5 5.5 負反饋放大器的穩(wěn)定性負反饋放大器的穩(wěn)定性基本放大器基本放大器反饋網(wǎng)絡反饋網(wǎng)絡ixfx ox ix AF-+ iifxxx 中頻時：中頻時： iixx | | 高頻或低頻時高頻或低頻時, ,放大器產(chǎn)生附加相移達到放大器產(chǎn)生附加相移達到180180時時: :為負反饋。為負反饋。 iixx | | 變?yōu)檎答?。變?yōu)檎答仭?此時，若滿足此時，若滿足fixx | | 則則x xi i=0,=0,仍會有輸出信號。仍會有輸出信號。 5.5.1 5.5.1 判別穩(wěn)定性的準則判別穩(wěn)定性的準則負反饋放大器

42、頻率特性：負反饋放大器頻率特性：fA jAjT j ()()1() 若在某一頻率上若在某一頻率上T j ()1 放大器自激放大器自激自激振幅條件自激振幅條件 Tj ()1 Tj ()1 ()Tj自激相位條件自激相位條件 A F 1 幅值條件幅值條件 (21) 180afn相位條件相位條件( (附加相移附加相移) )n=0,1,2,n=0,1,2,一一負反饋放大器的不穩(wěn)定條件：負反饋放大器的不穩(wěn)定條件：幅值條件和相位條件同時滿足時，放大電路就會幅值條件和相位條件同時滿足時，放大電路就會產(chǎn)生自激。在產(chǎn)生自激。在 及及 時，更時，更加容易產(chǎn)生自激振蕩。加容易產(chǎn)生自激振蕩。 180afA F 1 A

43、F 1 幅值條件幅值條件 (21) 180afn相位條件相位條件( (附加相移附加相移) )n=0,1,2,n=0,1,2,放大器發(fā)生振蕩的起振條件：放大器發(fā)生振蕩的起振條件：A F 1 幅值條件幅值條件afn (21) 180相位條件相位條件( (附加相移附加相移) )n=0,1,2,n=0,1,2,負反饋放大器發(fā)生振蕩的平衡條件（自激）：負反饋放大器發(fā)生振蕩的平衡條件（自激）：反饋放大電路采用反饋放大電路采用直接耦合直接耦合方式，且反饋方式，且反饋網(wǎng)絡由網(wǎng)絡由純電阻純電阻構(gòu)成，則：構(gòu)成，則：只有可能產(chǎn)生高頻段的自激振蕩，而且附只有可能產(chǎn)生高頻段的自激振蕩，而且附加相移只可能由基本放大電路產(chǎn)

44、生。加相移只可能由基本放大電路產(chǎn)生。n一只管子組成的一只管子組成的負反饋負反饋放大電路：放大電路：不可能產(chǎn)生自激振蕩；不可能產(chǎn)生自激振蕩；n兩級兩級單管單管負反饋負反饋放大電路直接耦合的電路：放大電路直接耦合的電路：也不可能產(chǎn)生自激振蕩也不可能產(chǎn)生自激振蕩; ;n三級三級單管單管負反饋負反饋放大電路直接耦合的電路：放大電路直接耦合的電路：可能產(chǎn)生高頻自激振蕩?？赡墚a(chǎn)生高頻自激振蕩。二二不自激條件不自激條件 T ()1 ()T 當當或或TdB ()0 時時,T ()1 ()T 或當或當TdB ()0 時時,或或注意：只要設法破壞自激的振幅條件或相注意：只要設法破壞自激的振幅條件或相位條件之一，放

45、大器就不會產(chǎn)生自激。位條件之一，放大器就不會產(chǎn)生自激。 三三穩(wěn)定裕量穩(wěn)定裕量 要保證負反饋放大器穩(wěn)定工作，還需使它遠要保證負反饋放大器穩(wěn)定工作，還需使它遠離自激狀態(tài)，遠離程度可用穩(wěn)定裕量表示。離自激狀態(tài)，遠離程度可用穩(wěn)定裕量表示。gT ()1 當當時時,相位裕量相位裕量180()45ooTg ()T 當當時時,增益裕量增益裕量gdBTdB ()20lg()10 g g增益交界角頻率；增益交界角頻率； 相位交界角頻率。相位交界角頻率。四四相位裕量圖解分析法相位裕量圖解分析法 假設放大器施加的是電阻性反饋，假設放大器施加的是電阻性反饋，F(xiàn) F 為實數(shù)：為實數(shù)：gAF 20lg()20lg(1/)

46、得得ggTAF ()()1 由由2.2.根據(jù)根據(jù) g g在相頻曲線上在相頻曲線上找找 T T( ( g g) )3.3.判斷相位裕量判斷相位裕量 180()45ooTg 若若放大器穩(wěn)定工作放大器穩(wěn)定工作180()45ooTg 若若放大器工作不穩(wěn)定放大器工作不穩(wěn)定注：注：1/1/F F (dB)(dB)的水平線稱增益線。的水平線稱增益線。1.1. 在在 或或 波特圖上波特圖上找找 g gA() T() l在在 幅頻波特圖上，與水平軸幅頻波特圖上，與水平軸|T T( ( )|=0dB)|=0dB的交的交點，即點，即 g gT() l在在 幅頻波特圖上，作幅頻波特圖上，作1/1/F F(dB)(dB

47、)的水平線，交點的水平線，交點即即 g gA() 例例5.5-15.5-1 已知已知 波特圖，判斷電路是否自激。波特圖，判斷電路是否自激。(1/(1/F F )dB)dB g g T T( ( g g) )（1 1）在）在A A( ( ) )波特圖上作波特圖上作1/1/F F (dB)(dB)的水平線。的水平線。分析：分析：（2 2）找出交點，即）找出交點，即 g g（3 3）在在 T T( ( ) )波特圖上，找出波特圖上，找出 T T( ( g g) )（4 4）45o 因此電路穩(wěn)定工作，不自激。因此電路穩(wěn)定工作，不自激。由于由于A( )/dB o T( ) o- -180o- -90oA

48、() 例例5.5-25.5-2已知已知 波特圖，判斷電路是否自激。波特圖，判斷電路是否自激。 T( g)（1 1）由）由T T( ( ) )波特圖與橫軸的交點，找出波特圖與橫軸的交點，找出 g g分析：分析：（2 2）由）由 g g在在 T T( ( ) )波特圖上，找出波特圖上，找出 T T( ( g g) )（3 3）0o ，因此電路自激。，因此電路自激。由于由于T( )/dB o T( ) o- -180o g g T () 五五利用幅頻特性漸近波特圖判別穩(wěn)定性利用幅頻特性漸近波特圖判別穩(wěn)定性 一無零三極系統(tǒng)波特圖如下，一無零三極系統(tǒng)波特圖如下，分析分析 g g落在何處落在何處系統(tǒng)穩(wěn)定。

49、系統(tǒng)穩(wěn)定。0 0 p2p20.10.1 p1p11010 p3p3 A A( ( ) ) - 90- 90 p1p1 p3p3- 180- 180 - 270- 270 p2p2 p1p1A A ( ( ) )/dB/dB 2020404060600 0 p3p3-20dB/-20dB/十倍頻十倍頻-40dB/-40dB/十倍頻十倍頻-60dB/-60dB/十倍頻十倍頻8080放大器必穩(wěn)定工作。放大器必穩(wěn)定工作。只要只要 g g落在斜率為：落在斜率為：（-20dB/-20dB/十倍頻）的下十倍頻）的下降段內(nèi)，降段內(nèi)，或或 g落在落在 P1與與 P2之間之間 g g45o 則則 P2P2=10=

50、10 P1P1， P3 P3 =10=10 P2P25.5.2 5.5.2 相位補償技術(shù)相位補償技術(shù)解決方法：采用相位補償技術(shù)。解決方法：采用相位補償技術(shù)。在中頻區(qū)在中頻區(qū): :反饋系數(shù)反饋系數(shù)F F 越大，反饋越深，電路性越大，反饋越深，電路性能越好。能越好。在高頻區(qū)在高頻區(qū): :F F 越大，相位裕量越小，放大器工作越大，相位裕量越小，放大器工作越不穩(wěn)定；越不穩(wěn)定； 在中頻增益在中頻增益A Am m基本不變的前提下，設法拉基本不變的前提下，設法拉長長 P1P1與與 P2P2之間的間距，或加長斜率為之間的間距，或加長斜率為“-20 -20 dB/dB/十倍頻十倍頻”線段的長度，使得線段的長度

51、，使得F F 增大時，增大時，仍能獲得所需的相位裕量。仍能獲得所需的相位裕量。相位補償基本思想：相位補償基本思想：一一滯后補償技術(shù)滯后補償技術(shù) 1.1. 簡單電容補償簡單電容補償 降低降低 P1P1補償方法：將補償電容補償方法：將補償電容C C 并接在放大器產(chǎn)生第一并接在放大器產(chǎn)生第一個極點角頻率的節(jié)點上，使個極點角頻率的節(jié)點上，使 P1P1降低到降低到 d d 。AdiRCC 11PRC 1()dR CC P1P1降低到降低到 d d反饋增益線下移反饋增益線下移穩(wěn)定工作允許的穩(wěn)定工作允許的F F 增大。增大。 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3Avm d20lg(1/F) p2 p1A

52、 ( )/dB 0 0 p3Avm d20lg(1/Fv)2.2. d d與與F F 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：由圖由圖vmvPdAFdB 220 lg20 lg(1 /)20/lglg十倍頻十倍頻整理得整理得dPvmvA F 2/() F Fv v d d 反饋電路穩(wěn)定性反饋電路穩(wěn)定性 ，但，但 H H 。 F Fv v=1=1時，時，ddPvmA02/全補償全補償 ( (C C 用用C CS S表示表示) ) d0此時此時F Fv v無論取何值，電路均可穩(wěn)定工作。無論取何值，電路均可穩(wěn)定工作。例例5.5-3:5.5-3:一集成運放一集成運放A Av vm m =10 =105 5 ，f fP

53、1P1=200kHz=200kHz， f fP2P2=2MHz=2MHz， f fP3P3=200MHz=200MHz，產(chǎn)生產(chǎn)生f fP1P1節(jié)點上等效電路節(jié)點上等效電路R R1 1=200K=200K ，接成同相放大器，采用簡單電容補償。接成同相放大器，采用簡單電容補償。fp2fp1A Av vm m( (f f ) )/dB/dBf f0 0fp31001002020404060608080解：解：（1 1）求未補償前，同相放大器提供的最小增益）求未補償前，同相放大器提供的最小增益 ？根據(jù)題意，可畫出運放的幅頻漸近波特圖。根據(jù)題意，可畫出運放的幅頻漸近波特圖。未補償前，為保證穩(wěn)定工作未補償

54、前，為保證穩(wěn)定工作: :1/1/F Fv vA Av vfminfmin=10=104 41/1/F Fv v(dB)(dB) 80dB 80dB即即解：解：（2 2）若要求）若要求A Av vf f = =1010，求所需的，求所需的補償電容補償電容C C = =？由由 A Av vf f= 10= 10得得 F Fv v = 0.1 = 0.1則則 Pdvmvrad sA F 622522 1022 10/100.1由由 1111PR C 得得 PCpFR 1111411()dR CC 由由 得得 1110.4dCCFR （3 3）若要求）若要求A Av vf f = =1 1，求所需的，求所需的補償電容補償電容C CS S = =？解解：由由 A Av vf f =