第6章-負(fù)反饋放大電路

第六章負(fù)反饋放大器第一節(jié)負(fù)反饋的基本概念第二節(jié)負(fù)反饋放大器的分類及判斷方法第三節(jié)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響第四節(jié)負(fù)反饋放大器的分析法一反饋的定義第一節(jié)反饋的概念二單環(huán)反饋放大器的理想模型三基本反饋方程式（一）反饋的定義：反饋——是將輸出信號(hào)的一部分或全部通過一定的電路饋送回到放大電路的輸入端，并對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生影響。開環(huán)——放大電路無反饋也稱開環(huán)。閉環(huán)——放大電路有反饋也稱閉環(huán)。第一節(jié)反饋的基本概念

一反饋的基本概念：UiReRcUfUdiUo如圖所示反饋電路可分為兩部分：簡(jiǎn)化的反饋電路1.基本放大器A：可由單級(jí)或多級(jí)放大器組成。2.反饋網(wǎng)絡(luò)B：一般由無源網(wǎng)絡(luò)組成。上述反饋放大器的一般形式可由方框圖來概括（二）反饋放大器的構(gòu)成：圖反饋電路的方框圖反饋環(huán)——由基本放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)B構(gòu)成的閉合環(huán)路。所示圖為一單環(huán)反饋放大器的方框圖：XO基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)B-XfXdiXiB——反饋網(wǎng)絡(luò)；——比較器（相加點(diǎn)）Xi——是輸入信號(hào)；Xf——是反饋信號(hào)；Xdi

(=Xi－Xf)—為凈輸入信號(hào)；X——廣義信號(hào)量(電流或電壓)；

——帶傳輸方向的支路；A——基本放大器；反饋環(huán)XO基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)B-XfXdiXi正向傳輸反向傳輸理想模型的假定：（1）.正向傳輸:信號(hào)只經(jīng)過基本放大器，而不經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)。（2）.反向傳輸:信號(hào)只經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)，而不經(jīng)過基本放大器。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；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。（三）輸出取樣方式XiRCReRbX0UCC（四）與輸入連接方式反饋信號(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；否則，為串聯(lián)反饋。例如，對(duì)CE組態(tài)放大器來說:Xf并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋反饋信號(hào)Xf和Xi加到同一個(gè)電極（基極），則為并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)Xf和Xi未加到同一個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋Xf（五）反饋極性負(fù)反饋:加入反饋后，凈輸入信號(hào)|Xdi|<|Xi|，輸出幅度下降。正反饋:加入反饋后，凈輸入信號(hào)|Xdi|>|Xi|,輸出幅度增加。

（六）交流反饋和直流反饋1.反饋信號(hào)中只有交流成分時(shí)為交流反饋；3.反饋信號(hào)只有直流成分時(shí)為直流反饋；2.反饋信號(hào)中既有交流成分又有直流成分時(shí)為交直流反饋。二、基本反饋方程式基本反饋方程式：為分析反饋放大器的基本公式1.放大電路的開環(huán)增益：2.反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)：3.基本反饋方程式：A=Xo/XdiB=Xf/XoAf=A/(1+AB)=A/FXO基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)B-XfXdiXi推導(dǎo)過程根據(jù)信號(hào)的不同物理意義不同。Xi=Xdi+

Xf

=Xdi+ABXdi=(1+AB)Xdi所以Af=Xo/Xi=AXdi

/(1

+AB)Xdi

=A/(1+AB)=A/FXO基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)B-XfXdiXiXf=BX0=ABXdi因?yàn)锳=X0/Xdi;X0=

AXdi

推導(dǎo)過程索引4.反饋深度:深負(fù)反饋下，F(xiàn)1（或AB1），此時(shí)反饋方程式可簡(jiǎn)化為：因?yàn)镕=1+AB反映了反饋對(duì)放大電路影響的程度，所以F稱為反饋深度。三、基本反饋方程式其中，AB稱為環(huán)路增益。F越大，反饋深度越深；Af=A/(1+AB)A/AB=1/B當(dāng)F>1時(shí).使Af<A,為負(fù)反饋；當(dāng)

F1時(shí)，使AfA,為正反饋；當(dāng)

F=0時(shí).使Af=,為臨界自激。由于:Af=A/(1+AB)=1/F第二節(jié)負(fù)反饋的分類

負(fù)反饋類型有四種:

一電流串聯(lián)負(fù)反饋二電壓串聯(lián)負(fù)反饋三電流并聯(lián)負(fù)反饋四電壓并聯(lián)負(fù)反饋分析反饋的屬性、求電壓增益等動(dòng)態(tài)參數(shù)。判斷反饋類型（或組態(tài)）的方法1．判斷是電流反饋還是電壓反饋—用輸出電壓短路法：輸出電壓短路法：令輸出電壓u0=0,若Xf=0，則為電壓反饋；否則為電流反饋。2．判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋—用饋入信號(hào)連接方式法：饋入信號(hào)連接方式法：若反饋信號(hào)Xf串入輸入回路，則為串聯(lián)反饋；否則為并聯(lián)反饋。3．判斷是正反饋還是負(fù)反饋—用瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法：設(shè)定信號(hào)輸入端的瞬時(shí)極性，沿反饋回路（A入

A出

B入

B出）標(biāo)定瞬時(shí)極性,若Xf的極性使得凈輸入信號(hào)增大則為正反饋；否則為負(fù)反饋。一電流串聯(lián)負(fù)反饋（一）判斷反饋類型：1.找反饋網(wǎng)絡(luò)：存在反向傳輸渠道(Re)。2.電壓與電流反饋：令u0=0時(shí),Uf0，故為電流反饋3.串聯(lián)與并聯(lián)反饋：Uf串入輸入回路，故為串聯(lián)反饋。4.反饋極性：（瞬時(shí)極性法）Udi(=Ui-Uf)減小，故為負(fù)反饋結(jié)論：此電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋。UiUoUccUfRbRcRe++（步驟）AGUiUfReRcRbUdi+-+-IoBR電流串聯(lián)負(fù)反饋的一般形式（二）可將電流串聯(lián)負(fù)反饋電路寫成一般形式：（二）增益和反饋系數(shù)的表示方法：對(duì)于電流串聯(lián)負(fù)反饋:XoIo;Xf

Uf

；Xdi

Udi

。AG=

輸出電流／輸入電壓；具有電導(dǎo)量綱（mA/v），

——AG稱為互導(dǎo)增益。1.開環(huán)互導(dǎo)增益：2.閉環(huán)互導(dǎo)增益：3.反饋系數(shù)：AG=

Io／

Udi；AGf

=

Io／

Ui；BR=

Uf

／

Io；AGUiUfReRcRbUdi+-+-IoBR5．反饋深度：4．基本反饋方程式：本例中：F

=

1+BRAG；AGf

=

Io/UiBR=

Uf／Io=IoRe／Io=

Re；=AG/

(1+BRAG)無量綱轉(zhuǎn)換為電壓增益為：AUf

=

Uo/Ui=IoR’L

/Ui=AGf

R’LAGUiUfReRcRbUdi+-+-IoBR二電壓串聯(lián)負(fù)反饋（一）判斷反饋類型：（步驟）1.找反饋網(wǎng)絡(luò)：存在反向傳輸渠道(Re、Rf)。2.電壓與電流反饋：令Uo=0時(shí),Uf=0，故為電壓反饋。3.串聯(lián)與并聯(lián)反饋：4.反饋極性：（用瞬時(shí)極性法）結(jié)論：此電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路++-UiUo+UccUfRbRc1ReRc2Re+-RfUf串入輸入回路，故為串聯(lián)反饋。Udi(=Ui-Uf)減小，故為負(fù)反饋+AUUiUfReRcRbUdi+-+-UoBURf+-電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的一般形式（二）可將電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路寫成一般形式：（三）增益和反饋系數(shù)的表示方法：對(duì)于電壓串聯(lián)負(fù)反饋:Xo

Uo

;Xf

Uf

;Xdi

Udi。AU=

輸出電壓／輸入電壓；無量綱1.開環(huán)電壓增益：2.閉環(huán)電壓增益：3.反饋系數(shù)：AU=

Uo/UdiAUf

=

Uo/UiBU=

Uf／Uo無量綱AUUiUfReRcRbUdi+-+-UoBURf+-5.反饋深度：4.基本反饋方程式：本例中：F

=

1+AUBUAUfBU=Re1/(Re1+Rf

)=AU/

（1+AUBU）無量綱AUUiUfReRcRbUdi+-+-UoBURf+-AUf

=

Uo/Ui6.閉環(huán)電壓增益：三電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路--+（一）判斷反饋類型：（步驟）1.找反饋網(wǎng)絡(luò)：存在反向傳輸渠道(Re2

、Rf)。2.電壓與電流反饋：3.串聯(lián)與并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)以If出現(xiàn)，為并聯(lián)反饋。4.反饋極性：（用瞬時(shí)極性法）Idi(=Ii-If)減小故為負(fù)反饋結(jié)論：此電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋。令u0=0時(shí),If0，故為電流反饋UiUo+UccIfRbRc1Rc2Re2+-RfIiIdiIoIfAIUiIfRe2Rc2IiIdiIoBIRf電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的一般形式（二）可將電流并聯(lián)負(fù)反饋電路寫成一般形式：對(duì)于電流并聯(lián)負(fù)反饋:XoIo;XiIiXdi

Idi。AI=

輸出電流／輸入電流;無量綱1.開環(huán)電流增益：2.閉環(huán)電流增益：3.反饋系數(shù)：AI=

Io/IdiAIf=

Io/IiBI=

If／Io無量綱無量綱無量綱（三）增益和反饋系數(shù)的表示方法：5.反饋深度：4.基本反饋方程式：本例中：F

=

1+BIAI；AIf=

Io/IiBI=

If/Io=Re2/(Re2

+Rf

)；=AI/

（1+BIAI）無量綱轉(zhuǎn)換成電壓增益:Auf=Uo／Ui=－IoRL’／IiRif=－AIfRL’／Rif引入反饋后的輸入電阻UiUo+UccIfRbRc1Rc2Re2+-RfIiIdiIo四電壓并聯(lián)負(fù)反饋（一）判斷反饋類型：（步驟）1.找反饋網(wǎng)絡(luò)：存在反向傳輸渠道(Rf)。2.電壓與電流反饋：用前述的方法判斷(電壓反饋)。3.串聯(lián)與并聯(lián)反饋：用前述的方法判斷(并聯(lián)反饋)。4.反饋極性：用瞬時(shí)極性法判斷Idi(=Ii-If)減小，故為負(fù)反饋.結(jié)論：此電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路圖+-UiUoEc.RfRcIfAUUiRcIdiUoBR+-ARUiRcUoRf+ARIiIf電壓并聯(lián)負(fù)反饋的一般形式（二）可將電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路寫成一般形式：（三）增益和反饋系數(shù)的表示方法：對(duì)于電壓并聯(lián)負(fù)反饋:Xo

Uo

;XiIi;Xdi

Idi。AR=

輸出電壓／輸入電流；量綱(v/mA)，故稱為互阻增益。1.開環(huán)電壓增益：2.閉環(huán)電壓增益：3.反饋系數(shù)：AR=

Uo／Idi；ARf

=

Uo／Ii；BG=

If／Uo；無量綱電阻量綱電阻量綱5.反饋深度：4.基本反饋方程式：本例中：F

=

1+BGAR；ARf

=

Uo/IiBG=

If/Uo=-1/

Rf；=AR/

（1+BGAR）無量綱轉(zhuǎn)換成電壓增益為Auf＝Uo／Ui＝U0／IiRif＝Arf／Rif引入反饋后的輸入電阻UiUoEc.RfRcIfUo-IfRf

注意重點(diǎn)例題1:試判斷圖所示電路的反饋組態(tài)。解:

據(jù)瞬時(shí)極性法，見圖中的紅色“+”、“-”號(hào)，可知:1.

經(jīng)電阻R1加在基極B1上的是直流并聯(lián)負(fù)反饋。

例題1圖2.經(jīng)Rf

加在E1上的是交流負(fù)反饋。反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在T1兩個(gè)輸入電極，故為串聯(lián)反饋。

索引結(jié)論：是直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。因反饋信號(hào)與輸出電流成比例，故又為電流反饋。結(jié)論：交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。第三節(jié)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響二、負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響三、負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響四、負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響五、負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響六、信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)反饋放大器的影響一、負(fù)反饋對(duì)增益的影響七、負(fù)反饋對(duì)噪聲、干擾和溫漂的影響一負(fù)反饋可提高增益的穩(wěn)定性無論何種負(fù)反饋，閉環(huán)增益都比開環(huán)增益下降1+AB倍，但不同的反饋組態(tài)A、B的量綱不同。1.定性分析：由于各種因素的影響:Xf

Xdi

2.定量分析：X0

(Xi保持不變)AX0

A

有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無反饋時(shí)提高了(1+AB)倍。對(duì)基本反饋方程式求導(dǎo)有等式兩邊同時(shí)除以Af

，得到：二負(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，但通頻帶卻加寬了./Hz20lgA020406080/dB101010101010101234567f負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響通頻帶:

f=fH－fL

fH無反饋有反饋無反饋時(shí)，增益為80dB,頻帶寬度為

f

(如圖)加負(fù)反饋后,增益降到60dB,頻帶寬度變?yōu)闉?/p>

ff

(如圖)

f

ff三負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響負(fù)反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。

圖負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響AUUiU0UdiUiUfAUAUU0無反饋加負(fù)反饋四負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響

(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加串聯(lián)負(fù)反饋輸入端形式如圖：式中ri=rdi為無反饋時(shí)的電阻。串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān):有反饋的輸入電阻：則有：rif>ri

。并聯(lián)負(fù)反饋輸入端的形式如圖：并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小有反饋的輸入電阻：無反饋的輸入電阻：五負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響求輸出電阻的等效電路：1.將輸入信號(hào)源短路。2.將負(fù)載電阻RL’開路，在輸出端加一個(gè)測(cè)試電壓

Uot（產(chǎn)生測(cè)試電流Iot）。（一）電壓負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響USUfRcRLAUOUdiUdi++--1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋RLRcRofRof’Rof’=Rof//Rc畫求Ro的等效電路稱開路電壓增益.2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋求輸出電阻的等效電路如圖RSIfRiR0IdiAR0IdiU0UotIot++--稱開路互阻增益：Rof’=Rof//RcRof結(jié)論：電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小。與輸入端的連接方式無關(guān)(二)電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響1.電流并聯(lián)負(fù)反饋稱短路電流增益.Rof’=Rof//RcAI0IdiRof求輸出電阻的等效電路如圖1.電流串聯(lián)負(fù)反饋:Rof’=Rof//Rc同理可以推得：考慮RC的影響:結(jié)論：電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。與輸入端的連接方式無關(guān)其中（3）電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小。與輸入端的連接方式無關(guān)。（4）電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。與輸入端的連接方式無關(guān)。(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小，與取樣內(nèi)容無關(guān)。

(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加，與取樣內(nèi)容無關(guān)。結(jié)論：負(fù)反饋對(duì)輸入、輸出電阻的影響：六信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)反饋放大器的影響（1）.串聯(lián)反饋：信號(hào)源須采用低內(nèi)阻Rs,才能得到反饋效果。（2）.并聯(lián)反饋：信號(hào)源須采用高內(nèi)阻Rs,才能得到反饋效果。(同理)Ausf

=Aus/(1+AusBu)Aus=Au

ri

/(Rs+ri)AIsf

=AIs

/(1+AIs

BI)AIs

=AI

Rs/(Rs+ri)（Rs=

，Aus0，F(xiàn)=1失去反饋效果）七負(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)才使抑制作用有效。原理同負(fù)反饋對(duì)放大電路非線性失真的改善。5.4.1等效電路法等效電路法是不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的交流等效電路，列出電流電壓方程，再用電路分析的方法求解負(fù)反饋放大電路的性能指標(biāo)的一種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，不管電路多么復(fù)雜，只要等效電路正確，就能求出“精確的結(jié)果”。當(dāng)然，電路復(fù)雜時(shí)，計(jì)算工作量很大，單憑手工計(jì)算是很難完成的，需要借助于計(jì)算機(jī)輔助分析工具進(jìn)行。5.4.2方框圖分析法5.4.1等效電路法等效電路法是不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的交流等效電路，列出電流電壓方程，再用電路分析的方法求解負(fù)反饋放大電路的性能指標(biāo)的一種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，不管電路多么復(fù)雜，只要等效電路正確，就能求出“精確的結(jié)果”。當(dāng)然，電路復(fù)雜時(shí)，計(jì)算工作量很大，單憑手工計(jì)算是很難完成的，需要借助于計(jì)算機(jī)輔助分析工具進(jìn)行。5.4.2方框圖分析法方法：不考慮反饋放大電路的組態(tài)和類型，直接畫出電路的交流等效電路，列出電流電壓方程，再用電路分析的方法求解負(fù)反饋放大電路的性能指標(biāo)的一種方法。優(yōu)點(diǎn)：不管電路多么復(fù)雜，只要等效電路正確，就能求出“精確的結(jié)果”。缺點(diǎn)：電路復(fù)雜時(shí)，計(jì)算工作量很大，單憑手工計(jì)算是很難完成的，需要借助于計(jì)算機(jī)輔助分析工具進(jìn)行。一、等效電路法第四節(jié)負(fù)反饋放大器的分析方法基本思想：將負(fù)反饋放大器分為基本放大器A和反饋網(wǎng)絡(luò)B;求得基本放大器參數(shù);再考慮負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響，即可求得負(fù)反饋放大器的相應(yīng)參數(shù)（如Af、Rif、Rof）。二、方框圖分析法分析步驟：1.判斷反饋組態(tài)；2.畫基本放大器電路（需考慮反饋網(wǎng)絡(luò)B對(duì)基本放大電路輸入、輸出的負(fù)載作用）；3.由基放電路求A?

、Ri、Ro、B?等；4.求F=(1+A?S0B?)；5.求負(fù)反饋放大器的參數(shù)（Avf、Rif’、Rof’）。與反饋組態(tài)有關(guān)，例如對(duì)電流串聯(lián)負(fù)反饋：取AG、BR

1.求B網(wǎng)絡(luò)對(duì)基本放大器輸入回路的負(fù)載作用時(shí)：凡電壓反饋，令Uo=0，從輸入端看反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載作用。凡電流反饋，令I(lǐng)o=0，從輸入端看反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載作用。

2.求B網(wǎng)絡(luò)對(duì)基本放大器輸出回路的負(fù)載作用時(shí)：凡串聯(lián)反饋，令I(lǐng)i=0，從輸出端看反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載作用。凡并聯(lián)反饋，令

Ui=0，從輸出端看反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載作用?；痉糯笃麟娐返漠嫹ǎ豪弘妷捍?lián)負(fù)反饋的一個(gè)原理圖：（一）、判別反饋類型：屬電壓串聯(lián)負(fù)反饋；故采用電壓源信號(hào)。（二）、畫基本放大電路：UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC電壓串聯(lián)負(fù)反饋（電路圖）按上述原則可得：2.求輸出電路：1.求輸入電路：方框圖分析法例IsRsRe1RC2RL’RfT1UoT2RC1Re1RfUo1圖04.19電壓串聯(lián)負(fù)反饋（交流通路）3.求出拆除反饋網(wǎng)絡(luò)后等效電路：(三)、基本放大電路計(jì)算：1.T1級(jí)：電壓增益為：假定T1T2參數(shù)相同T1級(jí)等效負(fù)載：RL1=Rc1//hie2;

(忽略Dz影響)發(fā)射極電阻：RE1=Re1//RfIsRsRe1RC2RL’RfT1UoT2RC1Re1RfUo12.T2級(jí)：兩級(jí)開環(huán)總增益為：IsRsRe1RC2RL’RfT1UoT2RC1Re1RfUo12.反饋深度：3.基本反饋方程式：F

=

1+BUAU；AUf

1/BU=(Re1

+Rf

)/Re1BU=

Uf/Uo=Re1/(Re1

+Rf

)；AUf

=AU/

F(四)、反饋放大電路計(jì)算：1.反饋系數(shù)：UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC在深度反饋下：4.輸入阻抗：(1).基本放大器的輸入電阻：ri=

hie+(1+hfe)RE1(2).串聯(lián)反饋的輸入電阻：rif=

ri1(1+BUAU)(3).考慮偏置電阻時(shí)：rif’=

rif

//Rb可見串聯(lián)負(fù)反饋Rb

對(duì)輸入阻抗影響很大。UsT1+EcRbRc1Re1Rc2Dz+-RfT2RsRLC5.輸出阻抗：ro=(Re1+Rf)

//(1/hoe)

Re1+Rf因而：rof=

ro

/(1+AUSOBU)；r’of=

r