現(xiàn)代電子線路反饋放大器

第四章：反饋放大器

本章內(nèi)容：§4.1反饋的基本概念與分類§4.2負(fù)反饋對(duì)放大器性能的改善§4.3深度負(fù)反饋放大器的分析方法(feedbackamplifier)2023/4/231§4.1反饋的基本概念與分類一、反饋的基本概念1、什么是反饋在電子電路中，將放大電路的輸出量（電壓或電流）的一部分或全部，通過一定的方式，反送到輸入回路中，從而去影響電路輸入量（電壓或電流）的措施稱為反饋。引入反饋的目的是通過輸出對(duì)輸入的影響來改善系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及控制效果。(feedback)2023/4/2322、反饋的一般框圖按照反饋放大器各部分電路的功能可將其分為基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分，其一般框圖如下：反饋放大器的一般框圖基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)輸入量?jī)糨斎肓糠答伭枯敵隽块_環(huán)增益：反饋系數(shù)：閉環(huán)增益：定義：(open-loopgain)(closed-loopgain)(feedbackfactor)2023/4/2333、反饋有無的判斷依據(jù)：反饋通路（反饋網(wǎng)絡(luò)）的有無。查看輸入端與輸出端是否構(gòu)成回路（反饋通路）；輸出回路、輸入回路的交叉支路一定是反饋通路。uo－＋Auiuo－＋AuiR1Rfuo－＋AuiRf無反饋無反饋有反饋(feedbackpath)2023/4/2341、正反饋與負(fù)反饋根據(jù)反饋極性（輸入量與反饋量如何合成凈輸入量的方式）的不同，反饋分為正反饋與負(fù)反饋兩種。正反饋：相加合成，反饋的結(jié)果使凈輸入量增大，即負(fù)反饋：相減合成，反饋的結(jié)果使凈輸入量減小，即(positivefeedback)(negativefeedback)二、反饋的分類與判別2023/4/235反饋極性的判別瞬時(shí)極性法：規(guī)定電路輸入信號(hào)在某一時(shí)刻對(duì)地的極性，由基本放大電路逐級(jí)分析出輸出信號(hào)的極性；根據(jù)輸出信號(hào)的極性判斷出反饋信號(hào)的極性；若反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)增大，說明引入的是正反饋；若反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小，說明引入的是負(fù)反饋。uo－＋AuiRfR1(+)(-)(-)正反饋負(fù)反饋uo－＋AuiR1Rf(+)(+)(-)iiidif2023/4/2362、直流反饋與交流反饋直流反饋：如果反饋量只含有直流量，稱為直流反饋，它僅在直流通路中存在，影響電路的直流特性，如靜態(tài)工作點(diǎn)。交流反饋：如果反饋量只含有交流量，稱為交流反饋，它僅在交流通路中存在，影響電路的交流特性，如放大倍數(shù)、輸入輸出電阻等。在很多放大電路中，交、直流反饋往往同時(shí)存在。根據(jù)反饋量的交、直流性質(zhì)劃分，反饋分為直流反饋與交流反饋。2023/4/237交、直流反饋的判別Cuo－＋AuiRfR1Cuo－＋AuiRfR1依據(jù)：反饋存在于交流通路還是直流通路。直流反饋交流反饋2023/4/2383、電壓反饋與電流反饋判別：負(fù)載短路法。將負(fù)載RL短路，即令uo＝0，考察反饋信號(hào)，如果反饋信號(hào)為0，即不存在反饋，則說明反饋信號(hào)取自輸出端電壓，為電壓反饋；如果反饋信號(hào)不為0，即反饋依然存在，則說明反饋信號(hào)取自輸出電流，為電流反饋。根據(jù)反饋量在放大電路輸出端的采樣方式劃分，反饋分為電壓反饋與電流反饋。電壓反饋：反饋量取自輸出端電壓。電流反饋：反饋量取自輸出電流。(currentfeedback)(voltagefeedback)2023/4/2394、串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋方法一：將凈輸入信號(hào)和反饋信號(hào)表示成電壓形式，考察它們的連接方式，串聯(lián)串饋，并聯(lián)并饋。方法二：輸入端短路法，令ui＝0，考察反饋信號(hào)能否影響凈輸入信號(hào)，如果能，為串聯(lián)反饋；如果不能，為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋量與輸入量以電壓方式疊加；并聯(lián)反饋：反饋量與輸入量以電流方式疊加。(seriesfeedback)(parallelfeedback)根據(jù)反饋量與輸入量在電路輸入端的疊加方式劃分，反饋分為串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋。判別：2023/4/2310三、負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)為便于定量分析，可按照反饋的極性、輸入量與輸出量的電性來對(duì)反饋進(jìn)行分類。反饋極性正反饋：凈輸入量增大；負(fù)反饋：凈輸入量減小。輸出量電壓反饋：反饋量取自輸出電壓；電流反饋：反饋量取自輸出電流。輸入量串聯(lián)反饋：反饋量與輸入量以電壓方式合成；并聯(lián)反饋：反饋量與輸入量以電流方式合成。2023/4/2311三種分類法排列組合，可得八種反饋類型，這里只討論負(fù)反饋得四種類型，它們是：電壓串聯(lián)負(fù)反饋：電壓并聯(lián)負(fù)反饋：電流串聯(lián)負(fù)反饋：電流并聯(lián)負(fù)反饋：2023/4/23121、電壓串聯(lián)負(fù)反饋uo－＋AuiRfR1(+)(+)(+)udufVCCuiuo(+)(+)(+)(-)(-)(+)(+)ufud++++2023/4/23132、電壓并聯(lián)負(fù)反饋uo－＋AuiR1Rf(+)(+)(-)iiidifVCCui(+)(+)(-)uoidifiiRf++2023/4/23143、電流串聯(lián)負(fù)反饋只有直流反饋，無交流反饋uo－＋AuiRLRf(+)(+)(+)udufioVCCuiuo(+)(+)(+)(-)(-)ufudRfIo+++2023/4/23154、電流并聯(lián)負(fù)反饋iiidifuo－＋AuiR1Rf(+)(-)RLio(-)VCCuiuo(+)(+)(-)(-)(+)(+)iiidifio(-)R1Rf++2023/4/2316§4.2負(fù)反饋對(duì)放大器性能的改善一、反饋條件與假定1、條件：串饋用壓源，并饋用流源。2、假定①、反饋網(wǎng)絡(luò)的正向傳遞可以忽略； 理由：F網(wǎng)絡(luò)的正向傳遞遠(yuǎn)小于A網(wǎng)絡(luò)的正向傳遞。②、基本放大電路的內(nèi)饋可以忽略； 理由：內(nèi)饋系數(shù)遠(yuǎn)小于反饋系數(shù)。③、反饋網(wǎng)絡(luò)為線性網(wǎng)絡(luò)，且與Rs、RL無關(guān)；④、放大器工作在中頻區(qū)。2023/4/2317二、穩(wěn)定放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)定義反饋深度：D表示引入負(fù)反饋的強(qiáng)度。上式對(duì)A求導(dǎo)，可見，閉環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化良為開環(huán)的1/D，亦即閉環(huán)放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了D倍。2023/4/2318式中AM為中頻增益，AH為高頻增益。則式中，三、擴(kuò)展通頻帶可見，閉環(huán)的fHF比開環(huán)增大了D倍，同理可得，閉環(huán)的fLF比開環(huán)減小了D倍。2023/4/2319引入負(fù)反饋后，通頻帶擴(kuò)展了D倍。另外，對(duì)比引入負(fù)反饋前后，有說明在引入負(fù)反饋前后，放大器的增益帶寬積保持不變，由此可知要使放大電路具有更大的帶寬，必須引入較強(qiáng)的負(fù)反饋，但這是以犧牲放大器的放大倍數(shù)為代價(jià)的。2023/4/2320AFxixoxfxixfxi’設(shè)經(jīng)放大后xo產(chǎn)生失真，xf與xo的失真情況相同，則閉環(huán)后xf與xi疊加得到xi’如圖，xi’經(jīng)過A放大后得到的xo’上的失真將有所改善。四、減小非線性失真2023/4/2321五、改變輸入、輸出電阻1、對(duì)輸入電阻Ri的影響串饋入阻增，并饋入阻減。指對(duì)基本放大電路Ri的影響①、串聯(lián)反饋AFuiudufRiRifii串聯(lián)反饋輸入電阻增大D倍。2023/4/2322②、并聯(lián)反饋AFuiRiRifiiidif并聯(lián)反饋輸入電阻減小D倍。2023/4/23232、對(duì)輸出電阻Ro的影響壓饋出阻減，流饋出阻增。①、電壓反饋AFuoioRoAsoxdRof計(jì)算輸出電阻時(shí)，將輸入信號(hào)源關(guān)閉，保留內(nèi)阻。將無負(fù)載時(shí)的基本放大電路的開環(huán)增益記為Aso。而2023/4/2324電壓反饋輸出電阻減小D倍。2023/4/2325②、電流反饋AFuoioRoAsoxdRof電流反饋輸出電阻增大D倍。2023/4/2326電壓串聯(lián)電流串聯(lián)電壓并聯(lián)電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器的主要特性表類型特性2023/4/2327六、負(fù)反饋放大器的自激與校正*1、負(fù)反饋放大器的自激由知，若，則此時(shí)即便沒有輸入信號(hào)，輸出也可能不為零——自激。(n=0,1,2…)相移基本放大和反饋網(wǎng)絡(luò)的附加相移達(dá)到了180°，負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答?，從而產(chǎn)生了自激振蕩（頻率很高）。2023/4/23282、負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作條件要使負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作，必須使放大器遠(yuǎn)離自激條件，即或通常要保證電路穩(wěn)定工作，還需要電路具有一定的穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度幅值裕度相位裕度其中f0為使的頻率，fc為使的頻率。2023/4/23293、負(fù)反饋放大器自激振蕩的消除方法滯后補(bǔ)償A1A2C加補(bǔ)償電容C，使幅頻特性提前下降，犧牲帶寬。超前補(bǔ)償uo－＋AuiR2R1C在反饋回路中加補(bǔ)償電容C，使相位超前，破壞自激振蕩條件。2023/4/2330§4.3深度負(fù)反饋放大器的分析方法一、深度負(fù)反饋放大電路的近似估算法在中，若深度負(fù)反饋條件：，則而，可見，深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)是計(jì)算中忽略凈輸入量。對(duì)于串聯(lián)反饋，忽略凈輸入電壓；對(duì)于并聯(lián)反饋，忽略凈輸入電流。(strongnegativefeedback)2023/4/2331二、分析深度負(fù)反饋的一般步驟1、判斷反饋類型（壓串、流串、壓并、流并）；2、計(jì)算反饋系數(shù)F（FU、FR、FG、FI）；3、由F計(jì)算AF（AUF、ARF、AGF、AIF）；

AF＝1/F4、再由AF求出AUF、AUSF。

找出電路的輸出、輸入電阻，將AF的分子、分母表示成電壓形式。2023/4/2332電壓串聯(lián)電流串聯(lián)電壓并聯(lián)電流并聯(lián)類型特性深度負(fù)反饋下反饋環(huán)路的輸出、輸入電阻分析電路的輸出、輸入電阻時(shí)，對(duì)于深度負(fù)反饋，反饋環(huán)路的輸出、輸入電阻可按下表近似。2023/4/2333例1、設(shè)圖示電路滿足深反饋條件，計(jì)算AUF。解：反饋類型：電流串聯(lián)負(fù)反饋。uo－＋AuiR1R2RL+VCCR3＋－iouf＋－i2i3則：2023/4/2334例2、設(shè)圖示電路滿足深反饋條件，計(jì)算AUF。R1R3T1T2+VCC-VEER2R4ui＋－IR5uo＋－T3解：反饋類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋。則：2