模電反饋放大電路

1、第七章第七章 反饋放大電路反饋放大電路7.17.1 反饋的基本概念與分類反饋的基本概念與分類反饋的定義反饋的定義交流反饋和直流反饋交流反饋和直流反饋負(fù)反饋和正反饋負(fù)反饋和正反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋 反饋的定義反饋的定義在放大電路中信號(hào)的傳輸是從輸入端到輸出端，在放大電路中信號(hào)的傳輸是從輸入端到輸出端，這個(gè)方向稱為正向傳輸。這個(gè)方向稱為正向傳輸。反饋就是將輸出信號(hào)取出一部分或全部送回到反饋就是將輸出信號(hào)取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號(hào)相加或相放大電路的輸入回路，與原輸入信號(hào)相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。減后再作用到

2、放大電路的輸入端。反饋信號(hào)的傳輸是反向傳輸。所以放大電路無(wú)反饋信號(hào)的傳輸是反向傳輸。所以放大電路無(wú)反饋也稱反饋也稱開環(huán)開環(huán)，放大電路有反饋也稱，放大電路有反饋也稱閉環(huán)閉環(huán)。 圖中：圖中： 是輸入信號(hào)，是輸入信號(hào)， 是反饋信號(hào)，是反饋信號(hào)， 稱為凈輸入稱為凈輸入 信號(hào)。信號(hào)。 反饋概念方框圖iXfXiXfiiXXX 所以有所以有 交流反饋和直流反饋交流反饋和直流反饋 反饋信號(hào)只有交流成分時(shí)為交流反饋，反饋信號(hào)只有交流成分時(shí)為交流反饋，反饋信號(hào)只有直流成分時(shí)為直流反饋，既反饋信號(hào)只有直流成分時(shí)為直流反饋，既有交流成分又有直流成分時(shí)為交直流反饋。有交流成分又有直流成分時(shí)為交直流反饋。負(fù)反饋和正反饋負(fù)

3、反饋和正反饋負(fù)反饋負(fù)反饋加入反饋后，凈輸入信號(hào)加入反饋后，凈輸入信號(hào)| | X Xi i | | | | | | X Xi i | | ， 輸出幅度增加輸出幅度增加 。 正反饋和負(fù)反饋的判斷法之一：瞬時(shí)極性法 在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)對(duì)地的極性，可在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)對(duì)地的極性，可用用“ ”“ ”、“ ”“ ”或或“”、“”表示。按信號(hào)傳輸方表示。按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋

4、；反之為正反饋反之為正反饋。 (avi9-2.AVI)(avi9-2.AVI) 將輸出電壓將輸出電壓短路短路，若反饋信號(hào)為零，若反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋為電流反饋。 或?qū)⑤敵鲭娏骰驅(qū)⑤敵鲭娏鲾嗦窋嗦?，若反饋信?hào)為，若反饋信號(hào)為零，則為電流反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，零，則為電流反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電壓反饋則為電壓反饋。電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比 例的反饋稱為電壓反饋；例的反饋稱為電壓反饋；電壓反饋與電流反饋的判斷：電壓反饋與電流反

5、饋的判斷：電流反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比電流反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比 例的反饋稱為電流反饋。例的反饋稱為電流反饋。 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放的同一個(gè)電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。大電路輸入回路的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系是電流相加減的關(guān)系。 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系是電壓相加減的關(guān)系。 對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，反

6、饋信號(hào)與輸入信對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為號(hào)同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端一個(gè)加在反并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端一個(gè)加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。相輸入端則為串聯(lián)反饋。 對(duì)于三極管來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同對(duì)于三極管來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并時(shí)加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極另一個(gè)加在發(fā)射極則聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極另一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。為串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極，大電路輸入回路的同一個(gè)電極，

7、則為并聯(lián)反饋；則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路反之，加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。(動(dòng)畫9-1)例題例題7.1:7.1:試判斷如圖所示電路試判斷如圖所示電路 的反饋組態(tài)。的反饋組態(tài)。解解: : 根據(jù)瞬時(shí)極性法根據(jù)瞬時(shí)極性法，見圖中的紅色，見圖中的紅色“+”+”、“-” -” 號(hào)，可知經(jīng)號(hào)，可知經(jīng)電阻電阻R R1 1加在基極加在基極B B1 1上的上的是直流并聯(lián)負(fù)反饋。是直流并聯(lián)負(fù)反饋。因反饋信號(hào)與輸出電因反饋信號(hào)與輸出電流成比例，故又為電流成比例，故又為電流反饋。結(jié)論：是直流反饋。結(jié)論：是直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。流電流并聯(lián)負(fù)反饋。 經(jīng)經(jīng)R Rf f

8、 加在加在E E1 1上是交流負(fù)反饋。反饋信號(hào)和輸入上是交流負(fù)反饋。反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在信號(hào)加在T T1 1兩個(gè)輸入電極，故為串聯(lián)反饋。兩個(gè)輸入電極，故為串聯(lián)反饋。 結(jié)論：交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。結(jié)論：交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 例題例題7.2:7.2:試判斷圖所示電路試判斷圖所示電路 的反饋組態(tài)。的反饋組態(tài)。解解: : 根據(jù)瞬時(shí)極性根據(jù)瞬時(shí)極性法，見圖中的紅色法，見圖中的紅色“+”+”、“-” -” 號(hào)號(hào)，可知是負(fù)反饋。，可知是負(fù)反饋。 因反饋信號(hào)和因反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在運(yùn)放輸入信號(hào)加在運(yùn)放A A1 1的兩個(gè)輸入端，的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋故為串聯(lián)反饋。 因反饋信號(hào)與輸出電壓成比例，故為電壓反因

9、反饋信號(hào)與輸出電壓成比例，故為電壓反饋。結(jié)論：交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。饋。結(jié)論：交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋交直流電流并聯(lián)負(fù)反饋交直流電流并聯(lián)負(fù)反饋交直流電流并聯(lián)負(fù)反饋交直流電流并聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋7.2 7.2 閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式 ofXXFiofXXA 反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) 放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù) ioX

10、XAfiiXXXFAAXXXAXXA1fiiiofFA稱為環(huán)路增益。稱為環(huán)路增益。反饋深度反饋深度 稱為反饋深度稱為反饋深度 由由 有有 它反映了反饋對(duì)放大電路影響的程度?？煞譃橄滤从沉朔答亴?duì)放大電路影響的程度?？煞譃橄铝腥N情況列三種情況 (1)(1)當(dāng)當(dāng) 1 1時(shí)，時(shí)， ，相當(dāng)于負(fù)，相當(dāng)于負(fù)反饋反饋 (2)(2)當(dāng)當(dāng) 1 1時(shí)，時(shí)， ，相當(dāng)正反，相當(dāng)正反饋饋 (3)(3)當(dāng)當(dāng) =0 =0 時(shí)，時(shí)， = = ，相當(dāng)于輸入，相當(dāng)于輸入為零時(shí)仍有輸出，故稱為為零時(shí)仍有輸出，故稱為“自激狀態(tài)自激狀態(tài)”。FA1FA1fAAFA1FA1FA1fAAAfAfA環(huán)路增益環(huán)路增益 環(huán)路增益環(huán)路增益 是指放

11、大電路和反饋是指放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)所形成環(huán)路的增益，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)所形成環(huán)路的增益，當(dāng) 11時(shí)時(shí)稱為深度負(fù)反饋，與稱為深度負(fù)反饋，與 1+ 1+ 11相當(dāng)。相當(dāng)。于是閉環(huán)放大倍數(shù)于是閉環(huán)放大倍數(shù)FAFAFFAAA11fFAFA 也就是說(shuō)在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大也就是說(shuō)在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無(wú)關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源元件構(gòu)成參數(shù)基本無(wú)關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源元件構(gòu)成的，其穩(wěn)定性優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋的，其穩(wěn)定性優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋時(shí)的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。時(shí)的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。 在此還要注意的是在此還

12、要注意的是 、 和和 可以是可以是電壓信號(hào)，也可以是電流信號(hào)。電壓信號(hào)，也可以是電流信號(hào)。iXfXoX 1.1.當(dāng)它們都是電壓信號(hào)時(shí)，當(dāng)它們都是電壓信號(hào)時(shí)， 、 、 無(wú)量綱無(wú)量綱， 和和 是電壓放大倍數(shù)。是電壓放大倍數(shù)。 AfAFAfA 2.2.當(dāng)它們都是電流信號(hào)時(shí)，當(dāng)它們都是電流信號(hào)時(shí)， 、 、 無(wú)量綱無(wú)量綱， 和和 是電流放大倍數(shù)。是電流放大倍數(shù)。 AfAFAfA 3.3.當(dāng)它們既有電壓信號(hào)也有電流信號(hào)時(shí)，當(dāng)它們既有電壓信號(hào)也有電流信號(hào)時(shí)， 、 、 有量綱，有量綱， 和和 也有專門的放大倍數(shù)也有專門的放大倍數(shù) 稱謂。稱謂。fAAAfAF電壓反饋電壓反饋 電流反饋電流反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋并聯(lián)

13、反饋并聯(lián)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋 電壓增益電壓增益電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋 互阻增益互阻增益 電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋 互導(dǎo)增益互導(dǎo)增益 電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋 電流增益電流增益7.3 7.3 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 負(fù)反饋是改善放大電路性能的重要技術(shù)措施，負(fù)反饋是改善放大電路性能的重要技術(shù)措施，廣泛應(yīng)用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)之中。廣泛應(yīng)用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)之中。7.3.1 7.3.1 負(fù)反饋對(duì)增益的影響負(fù)反饋對(duì)增益的影響7.3.2 7.3.2 負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響7.3.3 7.3.3 負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響

14、負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響7.3.4 7.3.4 負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響7.3.5 7.3.5 負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響7.3.6 7.3.6 負(fù)反饋對(duì)噪聲、干擾和溫漂的影響負(fù)反饋對(duì)噪聲、干擾和溫漂的影響7.3.17.3.1負(fù)反饋對(duì)增益的影響負(fù)反饋對(duì)增益的影響 根據(jù)負(fù)反饋基本方程，不論何種負(fù)反饋，都可根據(jù)負(fù)反饋基本方程，不論何種負(fù)反饋，都可使反饋放大倍數(shù)下降使反饋放大倍數(shù)下降 1+1+AFAF 倍，只不過(guò)不同的反饋倍，只不過(guò)不同的反饋組態(tài)組態(tài)A A、F F的量綱不同而已，但的量綱不同而已，但AFAF無(wú)量綱。無(wú)量綱。 在負(fù)反饋條件下增益的穩(wěn)定性也得到了提高，

15、這在負(fù)反饋條件下增益的穩(wěn)定性也得到了提高，這里增益應(yīng)該與反饋組態(tài)相對(duì)應(yīng)里增益應(yīng)該與反饋組態(tài)相對(duì)應(yīng) 有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無(wú)反饋時(shí)提高了有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無(wú)反饋時(shí)提高了(1+(1+AFAF) )倍。倍。7.3.2 7.3.2 負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響 (1) (1) 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加 串聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所串聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所示。對(duì)串聯(lián)電壓負(fù)反饋和示。對(duì)串聯(lián)電壓負(fù)反饋和串聯(lián)電流負(fù)反饋效果相同。串聯(lián)電流負(fù)反饋效果相同。有反饋的輸入電阻有反饋的輸入電阻iiiiiiifiiiif)1 ( )1 ( RFAIVFAIF

16、AVVIVVIVRvvvvvvvvvvvv式中Ri =rid 。 負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓或電流反饋無(wú)關(guān)。即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓或電流反饋無(wú)關(guān)。(2)(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小 并聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所并聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所示。對(duì)電壓并聯(lián)負(fù)示。對(duì)電壓并聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋效果相同，只反饋效果相同，只要是并聯(lián)負(fù)反饋就要是并聯(lián)負(fù)反饋就可使輸入電阻減小?？墒馆斎腚娮铚p小。有反饋的輸入電阻有反饋的輸入電阻為為 電壓負(fù)反饋可以

17、使輸出電壓負(fù)反饋可以使輸出電阻減小，這與電壓負(fù)反饋電阻減小，這與電壓負(fù)反饋可以使輸出電壓穩(wěn)定是相一可以使輸出電壓穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻小，帶負(fù)載致的。輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，輸出電壓的降落就能力強(qiáng)，輸出電壓的降落就小，穩(wěn)定性就好。以串聯(lián)電小，穩(wěn)定性就好。以串聯(lián)電壓負(fù)反饋為例，有壓負(fù)反饋為例，有7.3.3 7.3.3 負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響(1) (1) 電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小 此處用此處用X XS S=0 =0 是因?yàn)榭紤]到電壓并是因?yàn)榭紤]到電壓并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，信號(hào)源內(nèi)阻不能為零，否聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，信號(hào)源內(nèi)阻不能為零，否則反饋信號(hào)將被信號(hào)源旁路。則

18、反饋信號(hào)將被信號(hào)源旁路。 X XS S=0 =0 ，說(shuō)明信號(hào)源內(nèi)阻還存在。說(shuō)明信號(hào)源內(nèi)阻還存在。負(fù)載開路負(fù)載開路(2) (2) 電流負(fù)反饋使輸出電阻增加電流負(fù)反饋使輸出電阻增加 電流負(fù)反饋可以使輸電流負(fù)反饋可以使輸出電阻增加。出電阻增加。 電流并聯(lián)負(fù)反饋為例電流并聯(lián)負(fù)反饋為例，如圖為求輸出電阻的等，如圖為求輸出電阻的等效電路。將負(fù)載電阻開路效電路。將負(fù)載電阻開路，在輸出端加入一個(gè)等效，在輸出端加入一個(gè)等效的電壓的電壓VVo o，并令輸入信號(hào)，并令輸入信號(hào)源為零，即源為零，即V VS S =0 =0?？傻?。可得 這與電流負(fù)反饋可以使輸出這與電流負(fù)反饋可以使輸出電流穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻大，電流

19、穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻大，負(fù)反饋放大電路接近電流源的特性，負(fù)反饋放大電路接近電流源的特性，輸出電流的穩(wěn)定性就好。輸出電流的穩(wěn)定性就好。7.3.4 7.3.4 負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響 放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了，如圖所示。帶卻加寬了，如圖所示。 無(wú)反饋時(shí)的通頻帶無(wú)反饋時(shí)的通頻帶 f f = = f f H Hf fL L f f H H有反饋時(shí)的放大電路高頻段的增益為有反饋時(shí)的放大電路高頻段的增益為Hmj1)j (AA 有反饋時(shí)的通頻帶有反饋時(shí)的通頻帶 f fF F = (1+= (1+AFAF) ) f fH H

20、負(fù)反饋放大電路擴(kuò)展通頻帶有一個(gè)重要的特性，負(fù)反饋放大電路擴(kuò)展通頻帶有一個(gè)重要的特性，即增益與通頻帶之積為常數(shù)即增益與通頻帶之積為常數(shù)：HmHmmmfHmf)1 ()1 (AFAFAAA7.3.5 7.3.5 負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響在深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)增益在深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)增益 主要取主要取決于反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)決于反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) （舉例如前）（舉例如前） FFAAA11f 負(fù)反饋可以改善放大電路的負(fù)反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。 因加入負(fù)反饋放大電路的輸出幅度下因加入負(fù)

21、反饋放大電路的輸出幅度下降，不好比對(duì)，因此必須要加大輸入信號(hào)降，不好比對(duì)，因此必須要加大輸入信號(hào)，使加入負(fù)反饋以后的輸出幅度基本達(dá)到，使加入負(fù)反饋以后的輸出幅度基本達(dá)到原來(lái)有失真時(shí)的輸出幅度才有意義原來(lái)有失真時(shí)的輸出幅度才有意義。 加入負(fù)反饋改善非線性失加入負(fù)反饋改善非線性失真，可通過(guò)如圖來(lái)加以說(shuō)明真，可通過(guò)如圖來(lái)加以說(shuō)明。失真的反饋信號(hào)，使凈輸。失真的反饋信號(hào)，使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補(bǔ)了放大電路本身的非線性補(bǔ)了放大電路本身的非線性失真。失真。(動(dòng)畫9-3)動(dòng)畫9-4 7.3.6 7.3.6 負(fù)反饋對(duì)噪聲、干擾和溫漂的影響負(fù)反饋對(duì)噪聲、干擾和溫漂的影響 原理同負(fù)

22、反饋對(duì)放大電路非線性失真的改善。原理同負(fù)反饋對(duì)放大電路非線性失真的改善。負(fù)反饋只對(duì)反饋環(huán)內(nèi)的噪聲和干擾有抑制作用，負(fù)反饋只對(duì)反饋環(huán)內(nèi)的噪聲和干擾有抑制作用，且必須加大輸入信號(hào)后才使抑制作用有效且必須加大輸入信號(hào)后才使抑制作用有效。 7.4 負(fù)反饋放大電路的分析方法負(fù)反饋放大電路的分析方法 1. 對(duì)于串聯(lián)電壓負(fù)反饋，在輸入端是輸入電壓對(duì)于串聯(lián)電壓負(fù)反饋，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以和反饋電壓相減，所以 反饋系數(shù)反饋系數(shù)：ioiofVVXXAvvvvvvvvFAA1ofofVVXXFvv對(duì)于左上圖對(duì)于左上圖：對(duì)于右上圖對(duì)于右上圖：e1fe1RRRFvv1f1RRRFvv2.2.對(duì)于電壓并

23、聯(lián)負(fù)反饋對(duì)于電壓并聯(lián)負(fù)反饋 具有電阻的量綱具有電阻的量綱 具有電阻的量綱具有電阻的量綱 具有電導(dǎo)的量綱具有電導(dǎo)的量綱iofIVAviivviviFAA1fofo1/RVRVFiv1f11f1ioiof1RRFRRARIVVVAivvivv而電壓增益為而電壓增益為: :ifi IIIio/IVAviiof/IVAviof/VIFiv 稱為互阻增益，稱為互阻增益， 稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)稱為互導(dǎo)反饋系數(shù), , 相乘無(wú)量綱。對(duì)于深度負(fù)反饋，互阻增益為相乘無(wú)量綱。對(duì)于深度負(fù)反饋，互阻增益為fviAivFivviFAivviFA1f 對(duì)上圖電路求其互導(dǎo)增益對(duì)上圖電路求其互導(dǎo)增益fivAviF1RIRIFvio

24、o3對(duì)于電流串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)于電流串聯(lián)負(fù)反饋 于是于是 1/1/R R ，這里忽略這里忽略了了R Rf f的分流作用。電壓增益為的分流作用。電壓增益為: :fivARRRARVIVVAivvvLLfLioiofof/=IIFiif22of2offf=0)(RRRIIFRIIRIiiof22fIRRRI4. 對(duì)于電流并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)于電流并聯(lián)負(fù)反饋電流反饋系數(shù)是電流反饋系數(shù)是 顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的參數(shù)有關(guān)，與運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)無(wú)關(guān)。電壓放大倍參數(shù)有關(guān)，與運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)無(wú)關(guān)。電壓放大倍數(shù)為：數(shù)為： 例題例題: : 回答下列問題?；卮鹣铝袉栴}。求如圖求如圖 在靜在

25、靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓輸入電壓; ;若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋電壓反饋, , R Rf f 應(yīng)應(yīng)接向何處接向何處? ?要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓負(fù)反饋壓負(fù)反饋, ,運(yùn)放運(yùn)放的輸入端極性如的輸入端極性如何確定？何確定？求引入電壓串求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)環(huán)電壓放大倍數(shù)。解：解：靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時(shí)T1和和T2的集電極的集電極 電位。電位。 Ic1 = Ic2 = Ic3 /2V7 . 97 . 09V9156V666241515BE3B3E3EER2B3221EECCR2VVVVVVRRRVVVV

26、5mA5 . 0mA13 . 5157 . 9c1C1CCC2C1C2C1e3EEE3C3RIVVVIIRVVI 解解 :可以把差動(dòng)放大電路看成運(yùn)放可以把差動(dòng)放大電路看成運(yùn)放A的輸入級(jí)。的輸入級(jí)。 輸入信號(hào)加在輸入信號(hào)加在T1的基極，要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)的基極，要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)必然要加在必然要加在B2。所以要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓。所以要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋反饋, 解解既然是串聯(lián)既然是串聯(lián)反饋反饋, , 反饋和輸反饋和輸入信號(hào)接到差放入信號(hào)接到差放的兩個(gè)輸入端。的兩個(gè)輸入端。要實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，要實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，必為同極性信號(hào)。必為同極性信號(hào)。差放輸入端的瞬差放輸入端的瞬時(shí)極性，見圖中時(shí)極性，見圖中紅色標(biāo)

27、號(hào)。根據(jù)紅色標(biāo)號(hào)。根據(jù)串聯(lián)反饋的要求，串聯(lián)反饋的要求，可確定可確定B B2 2的極性，的極性，見圖中綠色標(biāo)號(hào)，由此可確定運(yùn)放的輸入端極性。見圖中綠色標(biāo)號(hào)，由此可確定運(yùn)放的輸入端極性。R Rf f應(yīng)接向應(yīng)接向B B2 2。解解: :求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓增益，可求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓增益，可把差放和運(yùn)放合為一個(gè)整體看待。把差放和運(yùn)放合為一個(gè)整體看待。為了保證獲得運(yùn)為了保證獲得運(yùn)放綠色標(biāo)號(hào)的極放綠色標(biāo)號(hào)的極性，性，B B1 1相當(dāng)同相相當(dāng)同相輸入端，輸入端，B B2 2相當(dāng)相當(dāng)反向輸入端。為反向輸入端。為此該電路相當(dāng)同此該電路相當(dāng)同相輸入比例運(yùn)算相輸入比例運(yùn)算電路。所以電壓電路

28、。所以電壓增益為增益為2bf1RRAvv解解: :在求電壓放大在求電壓放大倍數(shù)表達(dá)式時(shí)，可倍數(shù)表達(dá)式時(shí)，可以把以把A A1 1和和A A2 2看成一看成一個(gè)運(yùn)算放大器，見個(gè)運(yùn)算放大器，見圖中棕色線框。圖中棕色線框。 因因A A1 1和和A A2 2 都是反都是反相輸入的，因此可相輸入的，因此可確定輸入信號(hào)確定輸入信號(hào)和和輸出信號(hào)之間的極性。該電路相當(dāng)同相比例運(yùn)算輸出信號(hào)之間的極性。該電路相當(dāng)同相比例運(yùn)算電路，所以電路，所以 （電壓串聯(lián)負(fù)反饋）電壓串聯(lián)負(fù)反饋）例例7.037.03：求圖電路的電壓放大倍數(shù)：求圖電路的電壓放大倍數(shù)。1 負(fù)反饋放大電路的自激條件負(fù)反饋放大電路的自激條件2 用波特圖判斷

29、負(fù)反饋放大電路的自激用波特圖判斷負(fù)反饋放大電路的自激 負(fù)反饋可以改善放大電路的性能指標(biāo)，但是負(fù)反饋引入不當(dāng)，會(huì)引起放大電路自激。為了使放大電路正常工作，必須要研究放大電路產(chǎn)生自激的原因和消除自激的有效方法。7.57.5 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定問題1 1 負(fù)反饋放大電路的自激條件負(fù)反饋放大電路的自激條件 根據(jù)反饋的基本方程，可知當(dāng)FA1= 0 時(shí)，相當(dāng)放大倍數(shù)無(wú)窮大，也就是不需要輸入,放大電路就有輸出，放大電路產(chǎn)生了自激。 AAAFf=1相位條件相位條件又可寫為又可寫為 幅度條件幅度條件1|FA AF= A+ F=(2n+1) n=0,1,2,3將 = 0 改寫為1FAFA1 AFAF是放大電路和

30、反饋電路的總附加相移，是放大電路和反饋電路的總附加相移，如果在中頻條件下，放大電路有如果在中頻條件下，放大電路有180180 的相移。的相移。在其它頻段電路中如果出現(xiàn)了附加相移在其它頻段電路中如果出現(xiàn)了附加相移 AFAF，且且 AFAF達(dá)到達(dá)到180180 ，使總的相移為，使總的相移為360360 ，負(fù)反饋，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?。如果幅度條件滿足要求，放大變?yōu)檎答?。如果幅度條件滿足要求，放大電路產(chǎn)生自激。電路產(chǎn)生自激。 在許多情況下反饋電路是由電阻構(gòu)成的，在許多情況下反饋電路是由電阻構(gòu)成的，所以所以 F F=0=0 ， AF AF = = A A+ + F F= = A A。 如左圖是一個(gè)同相比

31、例放大電路，其輸入、如左圖是一個(gè)同相比例放大電路，其輸入、反饋、凈輸入和輸出信號(hào)的相位關(guān)系如右圖所示。反饋、凈輸入和輸出信號(hào)的相位關(guān)系如右圖所示。因運(yùn)放輸出與輸入相移為因運(yùn)放輸出與輸入相移為0 0 ，若附加相移，若附加相移達(dá)到達(dá)到180180 ，則可形成正反饋。，則可形成正反饋。 同相比例運(yùn)算電路矢量圖同相比例運(yùn)算電路矢量圖同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路2 2 用波特圖判斷負(fù)反饋放大電路的自激用波特圖判斷負(fù)反饋放大電路的自激(1) (1) 波特圖的繪制波特圖的繪制(2) (2) 放大電路自激的判斷放大電路自激的判斷(3) (3) 環(huán)路增益波特圖的引入環(huán)路增益波特圖的引入(4) (4) 判斷自

32、激的條件判斷自激的條件(1) (1) 波特圖的繪制波特圖的繪制 有效地判斷放大電路是否能自激的方法，是用波有效地判斷放大電路是否能自激的方法，是用波特圖。波特圖的特圖。波特圖的Y Y 軸坐標(biāo)是軸坐標(biāo)是20lg20lgA A，單位是分貝，單位是分貝，X X 軸是對(duì)數(shù)坐標(biāo)，單位是赫茲。有一個(gè)三極點(diǎn)直接耦軸是對(duì)數(shù)坐標(biāo)，單位是赫茲。有一個(gè)三極點(diǎn)直接耦合開環(huán)放大電路的頻率特性方程式如下合開環(huán)放大電路的頻率特性方程式如下)10j1)(10j1)(10j1 (107645idofffVVAv其波特圖如下圖所示，頻率的單位為其波特圖如下圖所示，頻率的單位為HzHz。以以20lg|Av |為為Y坐標(biāo)的坐標(biāo)的波特

33、圖波特圖（動(dòng)畫（動(dòng)畫10-110-1） 根據(jù)給定的頻率特性方程，放大電路在高頻段有三個(gè)極點(diǎn)頻率fp1、fp2和fp3。105代表中頻電壓放大倍數(shù)（100dB），于是可畫出幅度頻率特性曲線和相位頻率特性曲線?？偟南囝l特性曲線是用每個(gè)極點(diǎn)頻率的相頻特性曲線合成而得到的。 相頻特性曲線的相頻特性曲線的Y Y坐標(biāo)是附加相移坐標(biāo)是附加相移 A A。當(dāng)當(dāng) A A= =180180 時(shí)時(shí)，即，即圖中的圖中的S S點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率稱為臨界頻率率稱為臨界頻率f fc c。當(dāng)當(dāng)f=f= f fc c時(shí)反饋信號(hào)時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相，負(fù)與輸入信號(hào)同相，負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答仯答佔(zhàn)兂闪苏答?，只要信?hào)幅度滿足要

34、只要信號(hào)幅度滿足要求，即可自激。求，即可自激。)10j1)(10j1)(10j1 (107645idofffVVAv(2) (2) 放大電路自激的判斷放大電路自激的判斷 加入負(fù)反饋后，加入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)降低，頻放大倍數(shù)降低，頻帶展寬，設(shè)反饋系帶展寬，設(shè)反饋系數(shù)數(shù)F F1 1=10=10-4-4，閉環(huán)波，閉環(huán)波特圖與開環(huán)的波特特圖與開環(huán)的波特圖交圖交P P點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的附加相移附加相移 A A= =9090 ，不滿足相位條件，不滿足相位條件，不自激。不自激。 進(jìn)一步加大負(fù)反饋量，設(shè)反饋系數(shù)F2=10-3，閉環(huán)波特圖與開環(huán)的波特圖交P點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的附加相移A=135，不滿足相位條件，不自激。

35、 此時(shí)A雖不是180，但反饋信號(hào)的矢量方向已經(jīng)基本與輸入信號(hào)相同，已進(jìn)入正反饋的范疇，因此當(dāng)信號(hào)頻率接近106Hz時(shí)，即P點(diǎn)時(shí)，放大倍數(shù)就有所提高。 再進(jìn)一步加大反饋量，設(shè)反饋系數(shù)F3=10-2，閉環(huán)波特圖與開環(huán)波特圖交P點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的附加相移A=180。當(dāng)放大電路的工作頻率提高到對(duì)應(yīng)P點(diǎn)處的頻率時(shí)，滿足自激的相位條件。 此時(shí)放大電路有 40 dB 的 增 益，AF=10010-2=1，正好滿足放大電路自激的幅度條件，放大電路產(chǎn)生自激。(3) (3) 環(huán)路增益波特圖的引入環(huán)路增益波特圖的引入 由于負(fù)反饋的自激條件是由于負(fù)反饋的自激條件是 ，所以將以，所以將以 20 為為Y坐標(biāo)的波特圖改變?yōu)橐宰鴺?biāo)的波特圖改變?yōu)橐?0 為為Y坐標(biāo)坐標(biāo)的波特圖，用于分析放大電路的自激更為方便。由的波特圖，用于分析放大電路的自激更為方便。由于于