第四章反放大器

第四章負(fù)反饋放大器§4.1反饋的基本概念§4.2負(fù)反饋放大器的分類§4.3負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響§4.4負(fù)反饋方框圖分析方法

小結(jié)§4.1反饋的基本概念單環(huán)反饋理想模型基本反饋方程式反饋的定義反饋的分類反饋的定義放大電路A輸入信號(hào)（Ui或Ii）輸出信號(hào)（Uo或Io）反饋網(wǎng)絡(luò)B反饋信號(hào)（Uf或If）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)相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。+反饋:正向傳輸反向傳輸放大電路有反饋也稱閉環(huán)放大電路無反饋也稱開環(huán)，反饋UiU0ReIBQIEQEcUEUB穩(wěn)定工作點(diǎn)的過程：T↑→UBE↓↑ICBO

↑→ICQ

↑→IEQ

↑→UE=IEQRe↑UBE=UB-UE↓IBQ

↓←ICQ

↓←UiUoReIeUfUBE基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)直流反饋反饋的分類反饋信號(hào)的極性正反饋：負(fù)反饋：反饋信號(hào)使放大器的凈輸入信號(hào)增強(qiáng)反饋信號(hào)使放大器的凈輸入信號(hào)減小反饋信號(hào)的屬性直流反饋交流反饋混合反饋反饋的取樣信號(hào)電壓反饋電流反饋反饋在輸入端的引入方式并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋XdiXi單環(huán)反饋的理想模型放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)B+Xo-Xf反饋環(huán)理想模型：正向傳輸反向傳輸只有一個(gè)反饋環(huán)稱單環(huán)反饋放大器1.正向傳輸信號(hào)只經(jīng)過放大電路A;2.反向傳輸信號(hào)只經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)B.基本反饋方程式開環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益負(fù)反饋放大器—基本反饋方程式Af<A反饋深度AB—環(huán)路增益在深度反饋的情況下：F>>1或AB>>1

在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無源元件構(gòu)成的，其穩(wěn)定性優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋時(shí)的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定反饋放大器方框圖XdiXi放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)B+Xo-Xf§4.2負(fù)反饋的放大器的分類電流并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路UoUiEC判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)即與輸入回路有關(guān)，又與輸出回路有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)?！猂eIoUfUdi2.判斷反饋的類型①判斷是電壓反饋還是電流反饋電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比例；電流反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比例。由電路知Uf=IoRe，與輸出電流Io成正比，因此是電流反饋簡(jiǎn)單的判斷方法：將輸出電壓‘短路’，若反饋回來的反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋。反饋信號(hào)與輸出電壓和電流的關(guān)系來判斷電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋的類型2.判斷反饋的類型②判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(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。

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。

對(duì)于三極管來說，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。UoUiECIoUfUdi

電路中輸入信號(hào)Ui加在基極，反饋信號(hào)Uf加在發(fā)射極，因此是串聯(lián)反饋瞬時(shí)極性法：在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)的電壓極性，可用“+”、“-”。按信號(hào)傳輸方向經(jīng)基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)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)電壓極性。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；反之為正反饋。電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋的類型2.判斷反饋的類型③判斷是正反饋還是負(fù)反饋UoUiECIoUfUdi+-+Udi=Ui-Uf<Ui即由于反饋的引入削弱了凈輸入信號(hào)，因此是負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋的類型2.判斷反饋的類型④判斷是直流反饋還是交流反饋電容觀察法：反饋通路如存在隔直電容，則為交流反饋反饋通路如存在旁路電容，則為直流反饋反饋通路不存在電容，則為交直流混合反饋UoUiECIoUfUdi顯然，反饋為交直流混合反饋綜合前面分析可知：該電路反饋元件Re引入的是交直流、電流串聯(lián)負(fù)反饋UoUiUfUdi電流串聯(lián)負(fù)反饋方框圖+-UiRbBRRe+-UfAG+-UdiRc由交流通路得到UoUiECIoUfUdi增益及反饋系數(shù)

電流串聯(lián)負(fù)反饋是利用輸出電流Io取得反饋，在輸入端以電壓的形式來調(diào)節(jié)輸入，因此采用輸出電流Io和輸入電壓來描述該反饋組態(tài)的增益為佳。Io電流串聯(lián)負(fù)反饋增益及反饋系數(shù)+-UiRbBRRe+-UfAG+-UdiRcIo開環(huán)增益具有電導(dǎo)的量綱稱互導(dǎo)增益閉環(huán)增益反饋系數(shù)具有電阻的量綱稱互阻反饋系數(shù)反饋方程式反饋深度電壓增益無量綱電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)—Rf和Re12.判斷反饋的類型+-Uf+-Udi①將輸出對(duì)地短路，反饋消失，因此是電壓反饋。②輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在三極管的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋③假定輸入電壓的瞬時(shí)極性為正，反饋電壓的瞬時(shí)極性也為正，Udi=Ui-Uf<Ui,因此是負(fù)反饋。+--++④電路中無電容，因此是交直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型Rf和Re1組成兩極放大電路的交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。Re1又是T1本級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反饋Re2是T2本級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反饋稱為極間反饋電路中存在三個(gè)反饋環(huán)，分析時(shí)以極間反饋?zhàn)鳛橹饕答伃h(huán)。+-Uf+-Udi電壓串聯(lián)負(fù)反饋方框圖+-UiRbAU+-UdiRc+-Uo-BURe+UfRf電壓串聯(lián)負(fù)反饋增益及反饋系數(shù)開環(huán)增益閉環(huán)增益反饋系數(shù)反饋方程式反饋深度+-UiRbAU+-UdiRc2+-Uo-BURe+UfRf無量綱電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)—Rf和Re22.判斷反饋的類型①將輸出對(duì)地短路，反饋仍存在，因此是電流反饋。②輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在三極管的同一輸入端，故為并聯(lián)反饋③由瞬時(shí)極性法可判斷：If的方向由輸入流入Rf，Idi=Ii-If<Ii，因此是負(fù)反饋。+---④電路中無電容，因此是交直流反饋IoIiIdiIf反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。電流并聯(lián)負(fù)反饋增益及反饋系數(shù)開環(huán)增益無量綱閉環(huán)增益反饋系數(shù)反饋方程式反饋深度+-UiAIIdiRc2BIRfRe2IoIiIfIoEC電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)—Rf2.判斷反饋的類型①將輸出對(duì)地短路，反饋消失，因此是電壓反饋。②輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在三極管的同一輸入端，故為并聯(lián)反饋③由瞬時(shí)極性法可判斷：If的方向由輸入流入Rf，Idi=Ii-If<Ii，因此是負(fù)反饋。+-④電路中無電容，因此是交直流反饋If反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。+-UiARIdiRc2BGRfIiIf+-Uo電壓并聯(lián)負(fù)反饋增益及反饋系數(shù)開環(huán)增益閉環(huán)增益反饋系數(shù)反饋方程式反饋深度具有電導(dǎo)的量綱稱互導(dǎo)反饋系數(shù)具有電阻的量綱稱互阻增益IoEC§4.3負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響負(fù)反饋對(duì)輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)增益的影響負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)負(fù)反饋放大器性能的影響負(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，都可使反饋放大倍數(shù)下降1+AB倍，只不過不同的反饋組態(tài)AB的量綱不同而已。反饋放大器的增益由于某種原因，使基本放大器的增益由A→A'

加入反饋后，閉環(huán)增益的變化律是開環(huán)增益變化率的1/（1+A'B),有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無反饋時(shí)提高了(1+A'B)倍。深度反饋情況下1+A'B>>1，可得：加深度反饋后，放大器的穩(wěn)定性更高。注：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)負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響f|AU(j)|幅頻特性曲線：放大器的增益AU與頻率f的關(guān)系曲線flfh低頻截止頻率高頻截止頻率BW=fh-fl通頻帶引入反饋后增益下降A(chǔ)Ufflffhf通頻帶加寬BWf=(1+AUB)BWAU由此可知：負(fù)反饋的引入使放大電路的通頻帶得到展寬負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響XdiXi放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)B+Xo-Xf結(jié)論1.負(fù)反饋改善波形失真的實(shí)質(zhì)是利用失真減小失真，但不能完全消除失真。2.負(fù)反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，如輸入信號(hào)本身就是失真的，負(fù)反饋則不能改善失真。負(fù)反饋對(duì)輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響

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)；而與輸出取樣無直接關(guān)系，即與電壓或電流反饋無關(guān)。1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增加無反饋時(shí)：ri=Udi/Ii有反饋時(shí)：rif=Ui/Ii電壓串聯(lián)負(fù)反饋Uf=BUUoUo=AUUdi+-UiRb+-UdiRL+-Uo-B+UfriAIirifr'ifIo輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增加電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋Uf=BRIoIo=AGUdi串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增加，增大的倍數(shù)等于反饋深度輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響2.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗減小+-UiRbIdiRL+-UoBIfriAIirifr'ifIo電流并聯(lián)負(fù)反饋無反饋時(shí)：ri=Ui/Idi有反饋時(shí)：rif=Ui/IiIi=If+IdiIf=BIIoIo=AIIdi電壓并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗減小，減小的倍數(shù)等于反饋深度輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響1.負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響只取決于反饋在輸入端的連接方式即串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋有關(guān)，而與輸出取樣信號(hào)即電壓反饋和電流反饋無關(guān)。輸出的取樣信號(hào)只影響A和B的下標(biāo)內(nèi)容。2.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗減小。增大或減小的倍數(shù)等于反饋的深度。輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響

負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響與輸出取樣的內(nèi)容有關(guān)，即與電壓或電流反饋有關(guān)；而與輸入端的連接方式無直接關(guān)系，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋無關(guān)。分析輸出阻抗的方法：1.將輸入電壓源短路，或?qū)⑤斎腚娏髟撮_路，但電源的內(nèi)阻必須保留。2.摘去負(fù)載RL,并在輸出端外加激勵(lì)電壓Uos,此時(shí)產(chǎn)生的電流為Ios.3.輸出阻抗rof=Uos/Ios4.當(dāng)考慮集電極負(fù)載Rc的影響時(shí)，輸出阻抗r'of=rof//Rc輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響1.電壓負(fù)反饋使輸出阻抗減小+-riUdiUf+-Rs+-AUoUdiro+-UosIos電壓串聯(lián)負(fù)反饋rof基本放大器輸出電阻AUo輸出開路電壓增益考慮Rs后基本放大器的開路電壓增益Uf=BUUosr'of=rof//Rc輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響1.電壓負(fù)反饋使輸出阻抗減小電壓并聯(lián)負(fù)反饋+-riUdiRs+-ARoIdiro+-UosIosrofIfIdiARo輸出開路互阻增益考慮Rs后基本放大器的開路互阻增益If=BGUosr'of=rof//Rc，穩(wěn)定輸出電壓輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響2.電流負(fù)反饋使輸出阻抗增加電流并聯(lián)負(fù)反饋+-UosIosrof+-riUdiRsIfIdi，穩(wěn)定輸出電流AIoIdiroIoAIo輸出短路電流增益考慮Rs后基本放大器的開路互阻增益If=BIIor'of=rof//RcIo=-Ios+-UosIosrofAGoUdiroIo+-riUdiUf+-Rs輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響2.電流負(fù)反饋使輸出阻抗增加電流串聯(lián)負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電流AGo輸出短路互導(dǎo)增益用類似的方法可推出：r'of=rof//Rc輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響1.負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響只取決于輸出取樣是電壓還是電流，與輸入端的連接方式無直接關(guān)系。2.電壓負(fù)反饋使輸出阻抗減小，電流負(fù)反饋使輸出阻抗增加。3.電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流。信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)負(fù)反饋放大器性能的影響輸入應(yīng)采用電壓源Us，Rs影響歸入基本放大器。當(dāng)Rs→∞時(shí)，AUs→0,串聯(lián)負(fù)反饋放大器對(duì)于串聯(lián)負(fù)反饋，信號(hào)源應(yīng)采用低內(nèi)阻Rs才能得到好的反饋效果失去負(fù)反饋的作用信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)負(fù)反饋放大器性能的影響輸入應(yīng)采用電流源Is，Rs影響歸入基本放大器。當(dāng)Rs→0時(shí)，AIs→0,并聯(lián)負(fù)反饋放大器對(duì)于并聯(lián)負(fù)反饋，信號(hào)源應(yīng)采用高內(nèi)阻Rs才能得到好的反饋效果失去負(fù)反饋的作用§4.4負(fù)反饋放大器的方框圖分析方法方框圖分析法具體反饋放大器的分析計(jì)算負(fù)反饋放大器的方框圖分析方法方框圖分析法將反饋放大器劃分為基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分，分別求出基本放大器的放大增益A和反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)B，然后利用反饋方程式求Auf。分析流程圖注意：求基本放大電路的放大增益時(shí)必須考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載作用判斷電路所屬的反饋類型確定輸出信號(hào)量電壓反饋：Xo=Uo電流反饋：Xo=Io

確定輸入信號(hào)量和反饋信號(hào)量

串聯(lián)反饋：Xi、Xf均為電壓信號(hào)并聯(lián)反饋：Xi、Xf均為電流信號(hào)求反饋系數(shù)B=Xf/Xo和基本放大器的放大增益A=Xo/Xi求反饋深度F=1+AB根據(jù)反饋方程式求Af繼續(xù)求其他指標(biāo)如rif

、rof等方框圖分析方法畫基本放大電路的原則為了考慮反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)基本放大器輸入端和輸出端的負(fù)載效應(yīng)，在畫基本放大電路時(shí)，應(yīng)遵循以下兩條原則：1.求輸入電路如果是電壓反饋，則令Uo=0，即將輸出端對(duì)地短路；如果是電流反饋，則令I(lǐng)o=0，即將輸出回路開路。2.求輸出電路如果是并聯(lián)反饋，則令Ui=0，即將輸入端對(duì)地短路；如果是串聯(lián)反饋，則令I(lǐng)i=0，即將輸入回路開路。具體反饋放大器的分析計(jì)算電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算1.判斷反饋類型反饋元件：Rf反饋類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋2.畫基本放大器電路反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入回路的負(fù)載作用If反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出回路的負(fù)載作用If3.基本放大器的計(jì)算rir0（1）輸入電阻ri=Rf//hie（2）輸出電阻ro=Rf反饋放大器的計(jì)算電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算3.基本放大器的計(jì)算（3）開環(huán)互阻增益的計(jì)算考慮RS的影響：（1）輸入電阻ri=Rf//hie（2）輸出電阻ro=Rf反饋放大器的計(jì)算電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算4.反饋放大器的計(jì)算并聯(lián)反饋使輸入阻抗減小，減小的倍數(shù)等于F（5）如考慮Rs的影響(7)輸出電阻考慮Rc的影響，在深度反饋的情況下AB>>1具體反饋放大器的分析計(jì)算電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算例：1.判斷反饋類型反饋元件：Re反饋類型：電流串聯(lián)負(fù)反饋解：UiU0Ec+++---晶體管的參數(shù)：hfe=100,hie=1K,hrehoe0Rs0,,Re=100Rb1=100K,Rb2=50K，Rc=2K，RL=2K試求：AGf,rif,rof和AUf已知單級(jí)電流負(fù)反饋電路，2.畫基本放大器電路反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入回路的負(fù)載作用反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出回路的負(fù)載作用反饋放大器的計(jì)算電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算UiU0Ec+++---riroIc3.基本放大器計(jì)算反饋放大器的計(jì)算電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算rirori=hie+Re=1.1Kro=1/hoe+Re∞4.反饋放大器計(jì)算反饋放大器的計(jì)算電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器的計(jì)算4.反饋放大器計(jì)算具體反饋放大器的分析步驟判斷反饋類型畫出基本放大器電路分別考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載作用基本放大器的參數(shù)計(jì)算A、ri、ro反饋放大器的計(jì)算BFAfrif和

rofr'if和r'of繼續(xù)求其它指標(biāo)方框圖分析方法畫基本放大電路的原則為了考慮反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)基本放大器輸入端和輸出端的負(fù)載效應(yīng)，在畫基本放大電路時(shí)，應(yīng)遵循以下兩條原則：1.求輸入電路如果是電壓反饋，則令Uo=0，即將輸出端對(duì)地短路；如果是電流反饋，則令I(lǐng)o=0，即將輸出回路開