放大電路中的反饋

放大電路中的反饋第1頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.1反饋的基本概念3.1.1反饋的定義和分類1.什么是反饋將放大電路的輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，通過一定的電路或元件送回到放大電路的輸入端。從而使放大電路的輸入量不僅受到輸入信號的控制，而且受到放大電路輸出量的影響，這種連接方式叫做反饋。有反饋的放大電路稱為反饋放大電路。第2頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task62.反饋電路的一般方框圖

圖中Xi、Xid、Xf、Xo分別表示放大電路的輸入信號、凈輸入信號、反饋信號和輸出信號，它們即可以是電壓量，也可以是電流量。

沒有引入反饋時的基本放大電路叫開環(huán)電路，圖中的A是基本放大電路中的電壓放大倍數(shù)，也稱為開環(huán)增益。引入反饋后的放大電路叫做閉環(huán)電路，圖中的F是反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)，反饋網(wǎng)絡(luò)可以由電路或某些元件構(gòu)成。第3頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.負反饋和正反饋

若引入的反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，使放大電路的凈輸入信號減小，放大電路的放大倍數(shù)降低，而放大電路的其他性能指標(biāo)得到改善，這種反饋稱為

。負反饋

若引入的反饋信號增強了外加輸入信號的作用，使放大電路的凈輸入信號增加，放大電路的放大倍數(shù)提高，這種反饋稱為。正反饋

正反饋主要用于振蕩電路、信號產(chǎn)生電路，其他電路中則很少用正反饋。第4頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task64.直流反饋和交流反饋

反饋的信號是直流電流或電壓。直流反饋

直流負反饋可以穩(wěn)定放大電路中的Q點，對放大電路中的各種動態(tài)參數(shù)無影響。反饋的信號是交流電流或電壓。交流反饋

交流負反饋可以改善放大電路的各種動態(tài)參數(shù)，但不影響Q點。

若反饋信號中既有直流量，又有交流量，則稱為交、直流反饋。交、直流負反饋既可以穩(wěn)定放大電路中的Q點，又可以改善電路的動態(tài)性能。交、直流反饋第5頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task65.電壓反饋和電流反饋

若反饋信號屬于電壓量，則稱為電壓反饋。對于電壓反饋，一般反饋的采樣點與輸出電壓在相同端點，反饋信號Xf從電壓輸出端uo采樣，反饋信號Xf與輸出電壓成正比。判定是否是電壓反饋，可令uo=0，若反饋信號不再存在，則為電壓反饋。電壓反饋

如果在晶體管的集電極輸出電壓uo，反饋信號的采樣點也在集電極，則為電壓反饋。

若反饋信號屬于電流量，則稱為電流反饋。對于電流反饋，反饋的采樣點與輸出電壓在不同端點，反饋信號Xf正比于輸出電流，判定是否是電流反饋，仍可令uo=0，若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。電流反饋

如果從晶體管的集電極輸出電壓uo，反饋信號的采樣點在發(fā)射極，則為電流反饋。第6頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task66.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋

若反饋信號與輸入信號的疊加方式為串聯(lián)，則稱為串聯(lián)反饋。即反饋信號Xf與輸入信號Xi在輸入回路中以電壓的形式相加減，輸入信號Xi與反饋信號Xf在輸入回路的不同端點，則為串聯(lián)反饋。

若反饋信號與輸入信號的疊加方式為并聯(lián)，則稱為并聯(lián)反饋。即反饋信號Xf與輸入信號Xi在輸入回路中以電流的形式相加減，輸入信號Xi與反饋信號Xf在輸入回路的相同端點，則為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋第7頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task67.集成運放基本反饋電路集成運放即集成運算放大器，它的符號如圖3-2所示，它有兩個輸入端，分別為反相輸入端u-和同相輸入端u+，用“-”和“+”標(biāo)識；一個輸出端uo?？驁D內(nèi)的“

”表示信號傳輸方向，“∞”表示集成運放為理想化器件。所謂反相輸入端：是指若從該端輸入信號，則輸出信號與其相反，即輸出信號與反相輸入端輸入的信號反相位。所謂同相輸入端：是指若從該端輸入信號，則輸出信號與其相同，即輸出信號與同相輸入端的輸入信號同相位。集成運放符號第8頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6集成運放反饋電路

當(dāng)Rf從輸出端uo反饋到反相輸入端時，屬于電壓負反饋，當(dāng)Rf從輸出端uo反饋到同相輸入端時，屬于電壓正反饋；當(dāng)Rf與輸入信號ui在同一端點時，為并聯(lián)反饋，當(dāng)Rf與輸入信號ui在不同端點時，為串聯(lián)反饋，如上圖所示。集成運放是一個高增益放大電路，構(gòu)成線性放大時，必須加負反饋。第9頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.1.2基本負反饋電路分析1.單極電流串聯(lián)負反饋在上圖a、c所示的電路中，單級共射（共源）放大電路在發(fā)射極（源極）串接電阻，且電阻兩端未并聯(lián)旁路電容，輸出信號從集電極（漏極）輸出的均屬電流串聯(lián)負反饋電路。

在上圖b所示的圖中，RE分為兩部分，RE1和RE2，其中RE1兩端未并聯(lián)旁路電容，對交直流均有負反饋作用，RE2兩端并聯(lián)旁路電容CE，對交流無負反饋作用，對直流具有負反饋作用。直流負反饋電路能穩(wěn)定靜態(tài)工作點。第10頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task62.單極電壓串聯(lián)負反饋

上圖為單級共集（共漏）放大電路，在發(fā)射極（源極）串接電阻，輸出信號從發(fā)射極（源極）輸出的均屬電壓串聯(lián)負反饋電路。

比較1.和2.電路，其區(qū)別在于輸出端。發(fā)射極（原極）串接電阻均為串聯(lián)負反饋，從集電極輸出時為電流串聯(lián)負反饋，從發(fā)射極輸出時為電壓串聯(lián)負反饋。第11頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.單極電壓并聯(lián)負反饋右圖為單極共射（共源）放大電路，在集電極與基極之間并聯(lián)電阻，均屬電壓并聯(lián)負反饋電路。第12頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.1.3多級放大電路負反饋類型的判別1.負反饋類型的具體判別方法1）判定有無反饋

交流反饋和直流反饋的判定，可以通過畫反饋放大電路的交、直流通路來完成。在直流通路中，如果反饋回路存在，即為直流反饋。在交流通路中，如果反饋回路存在，即為交流反饋。如果在交、直流通路中反饋都存在，即為交、直流反饋。2）判定正、負反饋

常用電壓瞬時極性法判定回路的正、負反饋。先假定在某一瞬時放大電路的輸入信號極性為“+”，然后按照各級放大電路輸入、輸出相位關(guān)系，確定輸入端和反饋端的瞬時極性的正、負。若反饋信號和輸入信號作用于輸入回路同一極性點時，反饋信號極性與輸入信號極性相同為正反饋，反饋信號極性與輸入信號極性相反為負反饋。若反饋信號和輸入信號作用于輸入回路不同極性點時，輸入信號和反饋信號極性相同為負反饋，若二者的極性相反，則為正反饋。對分立元件組成的共射極電路，反饋信號饋入基極，極性相反為負反饋；饋入發(fā)射極，極性相同是負反饋。第13頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63）判定電壓、電流反饋

判定電壓、電流反饋的方法可將輸出端對地交流短路，若反饋信號消失，則為電壓反饋；若反饋信號仍存在，則為電流反饋。更直接的判定方法是看反饋信號的引出端，從輸出端（uo正極性端）引出的反饋信號屬于電壓反饋；從非直接輸出端引出的反饋信號屬于電流反饋。4）判定串聯(lián)、并聯(lián)反饋

判定串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的原則是根據(jù)反饋信號饋入輸入回路時與輸入信號的疊加方式來確定。若反饋信號與輸入信號在輸入回路的不同端點，為串聯(lián)反饋；若反饋信號與輸入信號在輸入回路的同一端點，為并聯(lián)反饋。

對多級放大電路中的晶體管來說，反饋信號與輸入信號同時加在基極或發(fā)射極時，為并聯(lián)反饋；如果一個加在基極，另一個加在發(fā)射極，則為串聯(lián)反饋。對于集成運放來說，反饋信號與輸入信號同時加在反相輸入端或同相輸入端，為并聯(lián)反饋；若一個加在反相輸入端，另一個加在同相輸入端，則為串聯(lián)反饋。第14頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task62.負反饋類型判別舉例例：

判定如圖下所示的放大電路中的反饋是直流反饋還是交流反饋。在圖(a)所示的直流通路中，RE1和RE2都具有負反饋作用，都是直流反饋。在圖a所示的交流通路中，只有RE1存在，RE2被電容CE短路掉，RE1為交流負反饋。因此可判定RE1為交、直流負反饋，RE2為直流負反饋。第15頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6

在圖(b)所示的電路中有兩條反饋回路：Rf1和RE1引入的反饋回路及Rf2和RE2引入的反饋回路。在直流通路中，因為隔直耦合電容C的作用，Rf1反饋回路不存在，只存在Rf2反饋回路。所以反饋元件Rf2和RE2引入的為直流負反饋。在交流通路中，隔直耦合電容C短路，Rf1反饋回路存在，Rf2反饋也存在，但因為電容CE的旁路作用，RE2被短路。所以反饋元件Rf1、

Rf2和RE1為交流負反饋。第16頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.1.4反饋放大電路的一般表達式1.閉環(huán)放大倍數(shù)Af基本放大電路（開環(huán)）的放大倍數(shù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)反饋放大電路（閉環(huán)）的放大倍數(shù)基本放大電路的凈輸入信號第17頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6閉環(huán)放大電路增益的一般表達式：2.反饋深度（1+AF）（1）定義（1+AF）為閉環(huán)放大電路的反饋深度。它是衡量放大電路反饋強弱

程度的一個重要指標(biāo)。閉環(huán)放大倍數(shù)Af的變化均與反饋深度有關(guān)。乘積AF稱為電路的環(huán)路增益。（2）若（1+AF）＞1，則有Af＜A，這時稱放大電路引入的反饋為負反饋。（3）若（1+AF）＜1，則有Af＞A，這時稱放大電路引入的反饋為正反饋。（4）若（1+AF）＝0，則有Af＝∞，這時稱反饋放大電路出現(xiàn)自激振蕩。（5）若（1+AF）>>1，則有，這時稱放大電路引入深度負反饋。第18頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.2負反饋對放大電路性能的影響3.2.1提高電路增益的穩(wěn)定性對反饋放大電路的一般表達式求微分，可得：對上式兩邊同時除以Af，得

上式表明，引入負反饋后，閉環(huán)放大電路增益的相對變化量是開環(huán)放大電路增益相對變化量的（1+AF）分之一。即負反饋電路的反饋越深，放大電路的增益也就越穩(wěn)定。第19頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.2.2減小非線性失真

假設(shè)放大電路的輸入信號是正弦信號xi，沒有引入負反饋時，開環(huán)放大電路產(chǎn)生如圖（a）所示的非線性失真，即輸出信號xo的正半周幅度變大，而負半周幅度變小。引負反饋后，由于反饋信號類似于非線性失真的輸出信號xo，與輸入信號疊加后，使得凈輸入信號xid產(chǎn)生相反的失真，正半周幅度小，負半周幅度大，正好在一定程度上補償了基本放大電路的非線性失真，使輸出信號xo接近于正弦波，如圖（b）所示。反饋深度越大，非線性失真改善的就越好。第20頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.2.3抑制環(huán)路內(nèi)的噪聲和干擾

在反饋環(huán)內(nèi)，放大電路本身產(chǎn)生的噪聲和干擾信號，也可以通過負反饋進行抑制，其原理與減小非線性失真的原理相同。但對反饋環(huán)外的噪聲和干擾信號，引入負反饋則無能為力。3.2.4擴展通頻帶

頻率響應(yīng)是放大電路的重要特性之一。在多級放大電路中，級數(shù)越多，增益越大，頻帶越窄。引入負反饋后，可使放大電路的通頻帶展寬。

負反饋的作用就是對電路輸出的任何變化都具有反相糾正作用，使上限截止頻率升高，下限截止頻率下降，如圖所示，從而使放大電路的通頻帶被展寬。第21頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.2.5改變輸入和輸出電阻1.負反饋對放大電路輸入電阻的影響

對于串聯(lián)負反饋：電路開環(huán)時，有uid=ui

，當(dāng)引入串聯(lián)負反饋后，有

uid=ui-uf，對于相同的輸入電壓ui來講，電路的輸入電流減小，從而引起輸入電阻增大。由分析可得：

式中Ri是基本放大電路的輸入電阻，上式表明，串聯(lián)負反饋電路的輸入電阻增加到未加反饋時的（1+AF）倍。第22頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6

對于并聯(lián)負反饋：在相同的ui下，當(dāng)引入并聯(lián)負反饋后，反饋電流在放大電路的輸入端并聯(lián)，輸入電流ii

=(iid+if

)增大，從而引起輸入電阻的減小。由分析可得：

式中Ri是基本放大電路的輸入電阻，上式表明，并聯(lián)負反饋電路的輸入電阻減小到未加反饋時的1/（1+AF）。

由此可見，串聯(lián)負反饋使放大電路的輸入電阻增大；而并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。第23頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task62.負反饋對放大電路輸出電阻的影響

電路中引入負反饋后，輸出電阻的變化只取決于反饋信號在輸出端的采樣方式是電壓還是電流。

電壓負反饋使輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓受負載的影響減小，相當(dāng)于電壓源的特性，而電壓源的電阻是非常小的，即放大電路的輸出電阻減小?？梢宰C明：式中RO是基本放大電路的輸出電阻，是基本放大電路輸出端開路時的電壓放大倍數(shù)。

第24頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6

電流負反饋使輸出電流穩(wěn)定，相當(dāng)于電流源的特性，而電流源的電阻是很大的，即電路的輸出電阻增大?？梢宰C明：式中RO是基本放大電路的輸出電阻，是基本放大電路輸出端短路時的電壓放大倍數(shù)。

由此可見，電壓負反饋使放大電路的輸出電阻減小，電流負反饋使放大電路的輸出電阻增大。第25頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.3深度負反饋電路的分析計算3.3.1引入負反饋的一般原則1.引入負反饋的一般原則（1）要穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點Q，應(yīng)該引入直流負反饋。（2）要改善放大電路的交流性能（如放大倍數(shù)、減小失真、

輸入和輸出電阻、擴展通頻帶等），應(yīng)該引入交流負反

饋。（3）要穩(wěn)定輸出電壓，減小輸出電阻，提高電路的帶負載能

力，應(yīng)該引入電壓負反饋。（4）要穩(wěn)定輸出電流，增大輸出電阻，應(yīng)該引入電流負反饋。（5）要增大輸入電阻，減小電路向信號源索取電流，應(yīng)該引

入串聯(lián)負反饋。第26頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6（6）要減小輸入電阻，應(yīng)該引入并聯(lián)負反饋。（7）要反饋效果好，信號源具有電壓源特性時，應(yīng)該引

入串聯(lián)負反饋。（8）要信號源具有電流源特性時，應(yīng)該引入并聯(lián)負反饋。2.引入負反饋應(yīng)注意的問題（1）為了確保引入負反饋，當(dāng)電路方案確定以后，要用

瞬時極性法標(biāo)注電路各處的瞬時極性，以使引入的

反饋極性滿足負反饋的要求。（2）引入負反饋的前提是放大倍數(shù)要足夠大，因為改善

電路性能是以降低放大倍數(shù)為代價的。第27頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6（3）電路性能的改善與反饋深度（1+AF）有關(guān)，負反饋越

深，放大性能越好。但反饋深度也要適度，如果反饋

太深，電路會在某些頻率下產(chǎn)生附加相移，有可能使

原來的負反饋變成正反饋，甚至?xí)a(chǎn)生自激振蕩。

在實際應(yīng)用中，為了獲得一個性能良好的放大電

路，往往先設(shè)計一個放大倍數(shù)很高的基本放大電路，

然后再施加深度負反饋，從而使閉環(huán)放大倍數(shù)降低到

規(guī)定的數(shù)值，使放大性能提高到所需要的程度。（4）引入負反饋是為了改善放大電路的放大性能，可以在

本級內(nèi)部，也可以在兩級或多級電路之間，可靈活掌

握。第28頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.3.2深度負反饋放大電路的特點1.深度負反饋當(dāng)反饋深度（1+AF）>>1時，負反饋放大電路的放大倍數(shù)為：一般當(dāng)（1+AF）≥10時，即可認為是深度負反饋。2.深度負反饋放大電路的特點（1）閉環(huán)放大倍數(shù)Af只取決于反饋系數(shù)F，和基本放大電路

的放大倍數(shù)A無關(guān)。第29頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6（2）因為閉環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)帶入式：可

得：即深度負反饋條件下有反饋量Xf近似等于輸入量Xi。（3）在深度負反饋條件下，反饋環(huán)路內(nèi)的參數(shù)可視為理想。

如：串聯(lián)負反饋，環(huán)路內(nèi)的輸入電阻可認為是無窮大；

并聯(lián)負反饋，環(huán)路內(nèi)的輸入電阻可視為零；電壓負反

饋，環(huán)路內(nèi)的輸出電阻可視為零。第30頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.3.3深度負反饋放大電路的估算

估算深度負反饋放大電路電壓增益，首先要確定放大電路的反饋組態(tài)。如果是串聯(lián)負反饋，反饋信號和輸入信號以電壓的形式相減，則有反饋電壓uf近似等于輸入電壓ui，其表現(xiàn)形式如下圖所示。第31頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用如果是并聯(lián)負反饋，反饋信號和輸入信號則以電流的形式相減，于是有反饋電流if近似等于輸入電流：其表現(xiàn)形式如下圖所示。深度并聯(lián)負反饋ii≈if第32頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.3.4負反饋放大電路的穩(wěn)定性問題反饋深度過大，會產(chǎn)生自激振蕩，使放大電路工作不穩(wěn)定1.產(chǎn)生自激振蕩的條件條件是：當(dāng)（1+AF）=0或AF=－1時由

式可

得

這表示當(dāng)放大電路無外加輸入信號（ui=0）時，輸出端仍有一定的信號輸出（uo≠0），這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。第33頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6寫成自激振蕩的幅度條件和相位條件：

為信號經(jīng)過基本放大電路時產(chǎn)生的附加相移為信號經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)時產(chǎn)生的附加相位移2.產(chǎn)生自激振蕩的原因

當(dāng)信號頻率處于放大電路通頻帶的低頻或高頻段時，電路中的極間電容或隔直耦合電容就會產(chǎn)生附加相移。當(dāng)其附加相移達到1800時，若同時反饋信號的幅值滿足≥1的條件，負反饋放大電路就會產(chǎn)生自激振蕩。第34頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task63.消除自激振蕩的常用方法1）電容補償法

在直接耦合多級放大電路中，在信號和地之間接一個小電容，就可以破壞電路的自激條件，使電路穩(wěn)定地工作。這個方法簡單易行，不足之處是，使放大電路的通頻帶變窄，如下圖所示。第35頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task62）RC補償法RC補償法是采用將電阻和電容串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)來取代電容補償法中的電容C，如下圖所示。這種方法不僅可以消除自激振蕩，而且可以使放大器的頻帶寬度較電容補償法有所改善。第36頁/共40頁模擬電子技術(shù)與應(yīng)用Task6本章小結(jié)1.將放大電路的輸出量（電壓或電流）的部分或全部，通過電路或元

件送回到放大電路的輸入端。從而使放大電路的輸入量不僅受到輸

入信號的控制，而且受到放大電路輸出量的影響，這種連接方式叫

做反饋。反饋