《模擬電子技術(shù)-》課件5.1 反饋的基本概念

1第五章負反饋放大電路5.1反饋的基本概念5.2負反饋對放大器性能的影響5.3負反饋放大器的指標(biāo)計算5.4負反饋放大器的自激振蕩2輸入量：Vi、VBE、iB反饋——將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過程。輸出量：VO、VCE、iC正向傳輸——信號從輸入端到輸出端的傳輸TUBEICICUEIB反饋的例子——穩(wěn)定工作點電路35.1反饋的基本概念5.1.1反饋的定義

在放大電路中信號的傳輸是從輸入端到輸出端，這個方向稱為正向傳輸。

信號從輸出端到輸入端的傳輸，稱為反向傳輸。反饋

—

將電路的輸出量(電壓或電流)的部分或全部，通過一定的元件，以一定的方式回送到輸入回路并影響輸入量(電壓或電流)和輸出量的過程。2.

信號的兩種流向正向傳輸：輸入輸出反向傳輸：輸出輸入

—

開環(huán)—

閉環(huán)輸入輸出

放大電路

反饋網(wǎng)絡(luò)放大電路無反饋—開環(huán)，放大電路有反饋—閉環(huán)。反饋放大器:（閉環(huán)放大器）－－具有反饋網(wǎng)絡(luò)的放大電路。4xi—輸入信號(

ii或ui)。xid—

凈輸入信號(

iid或uid)。xo—輸出信號(

io或uo)。xf—

反饋信號(

if或uf)。A+–比較環(huán)節(jié)基本放大電路F反饋網(wǎng)絡(luò)正向傳輸反向傳輸5.1.2反饋放大器的方框圖5圖中，各量既可為電壓，又可為電流，因此一般用加相應(yīng)的下標(biāo)表示。A是基本放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)，F(xiàn)是反饋系數(shù)。A+–比較環(huán)節(jié)基本放大電路F反饋網(wǎng)絡(luò)5.1.3反饋放大電路的基本關(guān)系式1.開環(huán)放大倍數(shù)2.反饋系數(shù)3.閉環(huán)放大倍數(shù)6xid=xi-

xf—

負反饋方程。A+–比較環(huán)節(jié)基本放大電路F反饋網(wǎng)絡(luò)開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)4.閉環(huán)增益與開環(huán)增益的一般表達式7A+–比較環(huán)節(jié)基本放大電路F反饋網(wǎng)絡(luò)開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)5.環(huán)路增益

AF表示從輸入端的凈輸入量xid經(jīng)正向通道A和反向通道F，沿反饋形成的閉合環(huán)路繞行一周后，作為反饋量出現(xiàn)在輸入端的信號傳輸系數(shù)，通常叫做“環(huán)路增益”。8|1+AF|—是開環(huán)增益與閉環(huán)增益幅值之比，它自然反映了反饋對放大電路的影響程度。我們把|1+AF|

叫做“反饋深度”。6.反饋深度由式可得：91）如果，則。這就是負反饋的情況，因為它表示反饋的引入削弱了輸入量的作用，使閉環(huán)增益下降。因為

可見負反饋的作用是使真正加到放大電路輸入端的凈輸入量減小到無反饋時的

，從而使閉環(huán)增益下降。102）如果，則。這是正反饋的情況，表明反饋的引入加強了輸入量的作用，使閉環(huán)增益加大。3）當(dāng)時，閉環(huán)增益。這意味著即使沒有輸入量也仍然有輸出量。這種工作狀態(tài)叫做放大電路的“自激”。在自激時，放大電路已失去正常的放大功能，因而一般是必須加以消除的。但是，有時又要對自激狀態(tài)加以利用。114）當(dāng)時，就變?yōu)?，說明此時反饋放大電路的閉環(huán)增益將只取決于反饋系數(shù)。因為反饋網(wǎng)絡(luò)通常由無源元件組成，這些元件性能非常穩(wěn)定，所以在這種情況下反饋放大電路的工作也將非常穩(wěn)定，不受除輸入量以外的干擾因素的影響。因為，

，所以叫做“深度反饋”。反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大、反饋、疊加。125.1.4反饋類型及其判定(1)電壓反饋：圖5–2電壓反饋示意圖1.電壓反饋與電流反饋根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋和電流反饋的區(qū)別在于輸出端取樣方式的不同。電壓反饋的特點是反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大器輸出端以及負載電阻三者是并聯(lián)關(guān)系,如圖5-2所示,于是反饋信號與輸出電壓成正比。有時也將這種取樣方式稱為并聯(lián)取樣。反饋信號取自輸出電壓，即Xf正比于輸出電壓，Xf反映的是輸出電壓的變化，所以稱之為電壓反饋。13RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：采樣電阻很大14(2)電流反饋：圖5–3電流反饋示意圖電流反饋的特點是反饋網(wǎng)絡(luò)串接在基本放大器的輸出回路中,也就是說反饋網(wǎng)絡(luò)、基本放大器的輸出端以及負載電阻三者之間是串聯(lián)關(guān)系,如圖5－3所示。這樣,反饋信號與輸出電流成正比,這種取樣方式也稱為串聯(lián)取樣。反饋信號取自輸出電流，正比于輸出電流，反映的是輸出電流的變化，所以稱之為電流反饋。15電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf采樣電阻很小16(3)電壓反饋和電流反饋的判定：

假設(shè)輸出端交流短路（RL=0），即UO=0，若反饋信號消失了，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。因為輸出端對交流短路后,輸出交變電壓為零,若反饋信號隨之消失,則說明反饋信號正比于輸出電壓,故為電壓反饋；若反饋信號依然存在,則說明反饋信號不正比于輸出電壓,故不是電壓反饋,而是電流反饋。判定方法之一——輸出短路法。在交流通路中,若放大器的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣端處在同一個放大器件的同一個電極上,則為電壓反饋；否則是電流反饋。判定方法之二——按電路結(jié)構(gòu)判定：17

當(dāng)負載電阻一定時,輸出電流一定正比于輸出電壓,這時反饋信號既和輸出電流成正比,也和輸出電壓成正比。然而,在一般情況下,負載并不是始終保持不變的（如負載是一阻抗,它將隨頻率的變化而變化）,這時輸出電流和輸出電壓就不成正比例關(guān)系,因此電壓反饋與電流反饋是不一樣的。

無論是電壓反饋還是電流反饋,反饋信號可以是反饋電壓,也可以是反饋電流,這就要看輸入端比較電路的形式了。182.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋(1)串聯(lián)反饋：圖5–5串聯(lián)反饋示意圖串聯(lián)反饋的特點是反饋網(wǎng)絡(luò)和信號源以及基本放大器的輸入端三者構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系,如圖5－5所示。根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。

對交流信號而言，輸入信號、基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是串聯(lián)連接，則稱為串聯(lián)反饋。即輸入信號與反饋信號在輸入端串聯(lián)連接。19uid

=

ui

uf特點：信號源內(nèi)阻越小，反饋效果越明顯。RSAFuiuidufus串聯(lián)反饋要求信號源趨近于恒壓源，若信號源是恒流源，則串聯(lián)反饋無效。

在串聯(lián)反饋電路中，反饋信號和原始輸入信號在輸入端以電壓的形式進行電壓相減，產(chǎn)生凈輸入電壓信號，即：

20(2)并聯(lián)反饋：

對交流信號而言，輸入信號、基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是并聯(lián)連接，則稱為并聯(lián)反饋。即輸入信號與反饋信號在輸入端并聯(lián)連接。圖5–6并聯(lián)反饋示意圖

在并聯(lián)反饋時,反饋信號一定是反饋電流If,

反饋的作用是將反饋電流If和輸入信號電流Ii進行比較。21在并聯(lián)反饋電路中，反饋信號和原始輸入信號在輸入端以電流的形式進行電流相加減，產(chǎn)生凈輸入電流信號，即：并聯(lián)反饋要求信號源趨近于恒流源，若信號源是恒壓源，則并聯(lián)反饋無效。iid

=

ii

ifAFiiifisiidRS特點：信號源內(nèi)阻越大，反饋效果越明顯。22對于交變分量而言,若信號源的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的比較端接于同一個放大器件的同一個電極上,則為并聯(lián)反饋；否則,為串聯(lián)反饋。(3)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判定方法：

將信號源的交流短路，如果反饋信號依然能加到基本放大器中，則為串聯(lián)反饋，否則為并聯(lián)反饋。方法之二：交流短路法方法之一：23iifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋24例題:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。25直流反饋：若反饋環(huán)路內(nèi),只有直流分量可以流通,則該反饋為直流反饋。

有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。3.直流反饋和交流反饋交流反饋：若反饋環(huán)路內(nèi),只有交流分量可以流通,則該反饋為交流反饋。交直流反饋：若反饋環(huán)路內(nèi)，直流分量和交流分量均可流通，則該反饋為交直流反饋。26若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。直流反饋主要用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流負反饋主要用來改善放大器的性能；交流正反饋主要用來產(chǎn)生振蕩。交流和直流反饋的判定，只要看反饋網(wǎng)絡(luò)能否通過交流和直流就可判定。27增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋作用。注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C28增加旁路電容C后，Rf只對直流起反饋作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE129按反饋極性分，可分為負反饋和正反饋。4.負反饋和正反饋若反饋信號使凈輸入信號減弱，則為負反饋。若反饋信號使凈輸入信號加強，則為正反饋。取+加強凈輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱凈輸入信號負反饋用于放大器放大器輸出輸入閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)±疊加反饋信號凈輸入信號－>實際要被放大的信號負反饋多用于改善放大器的性能；正反饋多用于振蕩電路。30正反饋和負反饋的判斷法之一：瞬時極性法

在放大電路的輸入端，假設(shè)一個輸入的正弦信號處于某一瞬時的對地極性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。然后沿信號傳輸方向，按照先放大、后反饋的正向傳輸順序，逐級推出電路中有關(guān)各點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。反饋網(wǎng)絡(luò)一般為線性電阻網(wǎng)絡(luò)，其輸入、輸出端信號的瞬時極性相同。最后判斷反饋到輸入回路信號的瞬時極性是增強還是減弱原輸入信號(或凈輸入信號)，增強者為正反饋，減弱者則為負反饋。31

由于在if的影響下,iB的變化極性與原設(shè)定的變化極性相反,表明反饋信號使凈輸入信號減弱,所以是負反饋。

按上述方法可以判定圖5-4(a)是負反饋。判定過程如下：因為是并聯(lián)反饋,所以設(shè)定一個增大的iB,則iB↑→iC↑→UC↓→if↑iB↓32

正反饋可使輸出幅度增加，負反饋則使輸出幅度減小。在明確串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋后，正反饋和負反饋可用下列規(guī)則來判斷：正反饋和負反饋的判斷法之二：

對三極管來說這兩點是基極和發(fā)射極，對運算放大器來說是同相輸入端和反相輸入端。對于串聯(lián)反饋：輸入量與反饋量作用在不同的兩點上，若反饋量的瞬時極性相同為負反饋，瞬時極性相反為正反饋。對于并聯(lián)反饋：輸入量與反饋量作用在同一點上，若反饋量的瞬時極性相反為負反饋，瞬時極性相同為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。33一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋

—

反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。判別法：使uo=0(RL短路)，若反饋消失則為電壓反饋。電流反饋

—

反饋信號取自輸出電流。判別法：使io=0(RL開路)，若反饋消失則為電流反饋。AFRLuo電壓反饋電流反饋iouoFARLio反饋類型及其判定法總結(jié)：輸出端：反饋信號在輸出端的取樣形式分為

取電壓和取電流兩種方式。34二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電壓相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。uid=

ui

uf特點：要求信號源為電壓源

信號源內(nèi)阻越小，

反饋效果越明顯。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電流相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。iid=

ii

if特點：要求信號源為電流源信號源內(nèi)阻越大，反饋效果越明顯。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus輸入端：反饋信號在輸入端的連接形式分為串聯(lián)

和并聯(lián)兩種方式。35負反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點一、負反饋的分類用于改善放大電路性能5.1.5負反饋放大器的四種基本組態(tài)36二、四種基本負反饋類型AFuiuidufusRSRLuo電壓串聯(lián)負反饋AFuiuidufusRSiouoRLio電流串聯(lián)負反饋FAiiifisiidRSRLuo電壓并聯(lián)負反饋FAiiifisiidRSiouoRLio電流并聯(lián)負反饋為什么在并聯(lián)負反饋電路中不加恒壓源信號？為什么在串聯(lián)負反饋電路中不加恒流源信號？375.1.6四種負反饋組態(tài)的判別方法分析步驟：3.是否負反饋？4.是負反饋！那么是何種類型的負反饋？（判斷反饋的組態(tài)）1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)（電阻）。2.是交流反饋還是直流反饋？38判斷方法：并聯(lián)：反饋量輸入量接于同一輸入端。接于不同的輸入端。串聯(lián)：反饋量輸入量電流：將負載短路，反饋量仍然存在。電壓：將負載短路，反饋量為零。39一、電壓反饋與電流反饋判別方法：電壓反饋一般從后級放大器的集電極采樣。電流反饋一般從后級放大器的發(fā)射極采樣。二、并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別方法：并聯(lián)反饋的反饋信號接于晶體管基極。串聯(lián)反饋的反饋信號接于晶體管發(fā)射極。注意：直流反饋中，輸出電壓指UCE，輸出電流指IE或IC。從輸出端看：按電路結(jié)構(gòu)、采樣形式、輸出端短路法分析。從輸入端看：按電路結(jié)構(gòu)、反饋信號性質(zhì)、比較形式分析。40三、正反饋與負反饋的判別方法——瞬時極性法假設(shè)輸出端信號有一定極性的瞬時變化，依次經(jīng)過反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸出信號與原輸出信號的變化極性相反，則為負反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時在輸入端也要反映出反饋信號與輸入信號的比較關(guān)系。41

為了使閉環(huán)增益Af與開環(huán)增益A滿足Af=A/(1+FA)的關(guān)系,應(yīng)作如下約定：在反饋放大器中，放大器的輸出信號有輸出電壓和輸出電流兩種形式，被取樣的輸出信號是其中之一。串聯(lián)反饋，其反饋信號一定以電壓的形式與原始輸入電壓進行比較，產(chǎn)生凈輸入電壓，反饋電流與原始輸入電流并不進行比較。并聯(lián)反饋，其反饋信號一定以電流的形式與原輸入電流進行比較，產(chǎn)生凈輸入電流。而反饋電壓和原始輸入電壓并不進行比較。負反饋放大電路的性能指標(biāo)約定：421.串聯(lián)電壓負反饋圖5–7串聯(lián)電壓負反饋放大器電路43稱作開環(huán)電壓放大倍數(shù),無量綱。稱作電壓反饋系數(shù),無量綱。稱作閉環(huán)電壓放大倍數(shù),無量綱。(1).性能指標(biāo)44基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò).AFAF⊕⊕⊕⊕vividvfvo（2）判斷方法因為：從輸入端看，有：vd=vi-vF

反饋電壓Vf與輸入電壓Vid是串聯(lián)關(guān)系，故為串聯(lián)反饋。反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。45瞬時極性法判斷正負反饋當(dāng)vi一定時：若

RL

vovfvidvo

電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓AFAF⊕⊕⊕⊕vividvfvo負反饋電壓串聯(lián)負反饋46例1：試分析該電路存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)。⊕⊕⊕⊕○

經(jīng)Rf加在發(fā)射極E1上的反饋電壓Vf與輸入電壓Vi是串聯(lián)關(guān)系，故為串聯(lián)負反饋。+vf-解：根據(jù)瞬時極性法判斷該電路為負反饋。輸出回路反饋信號與電壓成比例，是電壓反饋。輸入回路反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負反饋。電壓串聯(lián)負反饋47例2：試分析該電路存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)。○⊕⊕○○解:

根據(jù)瞬時極性法電路是負反饋。

反饋信號vf和輸入信號vi加在運放A1的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋。

反饋信號與輸出電壓成比例，故為電壓反饋。反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負反饋。交直流串聯(lián)電壓負反饋48例1：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rf此電路是電壓串聯(lián)負反饋，對直流不起作用。49

分析中用到了三極管的集電極與基極相位相反這一性質(zhì)。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rfubeube50

這里分析的是交流信號，不要與直流信號混淆。分析中用到的電壓、電流要在電路中標(biāo)出。并且注意符號的使用規(guī)則。如果反饋對交直流均起作用，可以用全量。

當(dāng)為交流反饋時，瞬時極性法所判斷的也是相位的關(guān)系。電路中兩個信號的相位不是同相就是反相，因此若兩個信號都上升，它們一定同相；若另一個信號下降而另一個上升，它們一定反相。51圖5–8串聯(lián)電流負反饋放大器2.串聯(lián)電流負反饋52稱作開環(huán)互導(dǎo)放大倍數(shù),其量綱是電導(dǎo)。稱作互阻反饋系數(shù),其量綱是電阻。稱作閉環(huán)互導(dǎo)放大倍數(shù),其量綱是電導(dǎo)。(1).性能指標(biāo)53因為反饋電壓：

Uf=ioRfvd=vi-vF又因為在輸入端有反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為串聯(lián)負反饋。（2）判斷方法IO

vF

vd

IO

瞬時極性判斷:RL

電流負反饋所以該電路為電流串聯(lián)負反饋引入電流負反饋的目的——穩(wěn)定輸出電流另：反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負反饋。AFAF⊕⊕vividvfθioθ54例：電流串聯(lián)負反饋試分析該電路存在的反饋，并判斷其反饋組態(tài)。反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時，瞬時極性相同為負反饋。解：根據(jù)瞬時極性法判斷55例5：判斷如圖電路中RE1、RE2的負反饋作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie電流串聯(lián)反饋RE2對交流反饋不起作用1.對交流信號：ieueube=ui-ueibieRE1：電流串聯(lián)負反饋。562.對直流信號：RE1、RE2對直流均起作用，通過反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點。反饋過程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UB–UEIBIE57例6：判斷如圖電路中RE3的負反饋作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=ui–ufuc1uc2ib3ie3電流串聯(lián)負反饋。583.并聯(lián)電壓負反饋圖5–9并聯(lián)電壓負反饋放大器59稱作開環(huán)互阻放大倍數(shù),其量綱是電阻。稱作互導(dǎo)反饋系數(shù),其量綱是電導(dǎo)。稱作閉環(huán)互阻放大倍數(shù),其量綱是電阻。(1).性能指標(biāo)60

因為反饋電流：id=ii-iF從輸入端看有：輸出端的取樣是電壓，反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。輸入端Ii和If以并聯(lián)的方式進行比較故為并聯(lián)負反饋。（2）判斷方法電壓并聯(lián)負反饋AF....AF⊕voIiIidIf○○61例2：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif電壓反饋并聯(lián)反饋uoifib=i+ifuo此電路是電壓并聯(lián)負反饋，對直流也起作用。62+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif問題：三極管的靜態(tài)工作點如何提供？能否在反饋回路加隔直電容？不能！Rf為三極管提供靜態(tài)電流！Rf的作用：1.提供靜態(tài)工作點。2.直流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。3.交流負反饋，穩(wěn)定放大倍數(shù)。634.并聯(lián)電流負反饋圖5–10并聯(lián)電流負反饋放大器64稱作開環(huán)電流放大倍數(shù),無量綱。稱作電流反饋系數(shù),無量綱。稱作閉環(huán)電流放大倍數(shù),無量綱。(1).性能指標(biāo)65AF...⊕iiiidif○AF○反饋信號和輸入信號