电工学第三章反馈及反馈放大电路概要.ppt

第三章 放大电路中的反馈马稚昱仲恺农业工程学院1.￿反馈的基本概念￿￿￿￿反馈放大电路的方框图2.￿反馈的判断方法￿￿对放大电路性能的影响3.￿对反馈放大电路进行计算分析第三章放大电路中的反馈第三章放大电路中的反馈会判￿￿判断电路中有无反馈及反馈的性质会算￿估算深度负反馈条件下的放大倍数会引￿￿根据需求引入合适的反馈会判振￿￿消振电路是否能稳定工作，会消除自激振荡第三章放大电路中的反馈§3.1 反馈的概念及判断反馈的概念及判断§3.3 反馈对放大电路性能的影响反馈对放大电路性能的影响§3.4 负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的分析计算§3.5 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡§3.2 反馈对放大电路方框图及放大倍反馈对放大电路方框图及放大倍数的估算数的估算§§3.13.1 反馈的概念及判断一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念二、交流负反馈的四种组态二、交流负反馈的四种组态三、反馈的判断三、反馈的判断§§3.13.1 反馈的概念及判断企业省级总代理分销商专卖店经销商销售员信息员实际问题实例实际问题实例：：一、反馈的基本概念XOXi输输入入信信号号输出信号输出信号反反馈馈信信号号净输入信号净输入信号XFXd1. 什么是反馈一、反馈的基本概念§§3.13.1 反馈的概念及判断 放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。

引回到输入回路，影响输入，称为反馈要研究哪些问题？要研究哪些问题？怎样引回怎样引回是从输出是从输出电压还是电压还是输出电流输出电流引出反馈引出反馈多少多少怎样引出怎样引出 反馈放大电路可用反馈放大电路可用方框图表示方框图表示影响放大电路的输入影响放大电路的输入电压还是输入电流电压还是输入电流2. 正反馈和负反馈 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为的变化减小的为负反馈负反馈负反馈负反馈，否则为，否则为正反馈正反馈正反馈正反馈；；引入反馈后其变化引入反馈后其变化是增大？还是减小是增大？还是减小？？引入反馈后其变化是引入反馈后其变化是增大？还是减小？增大？还是减小？ 或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反负反负反负反馈馈馈馈，否则为，否则为正反馈正反馈正反馈正反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断3. 直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为交流反馈路中存在的反馈称为交流反馈引入交流负反馈引入交流负反馈引入直流负反馈引入直流负反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断4. 局部反馈和级间反馈 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈。

入回路的称为级间反馈通过通过R3引入的是局部反馈引入的是局部反馈通过通过R4引入的是级间反馈引入的是级间反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断 将输出电压的一部分或全将输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈，即输入量的为电压反馈，即 将输出电流的一部分或全将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈，即输入量的为电流反馈，即 描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象反馈网络的取样对象5. 电压反馈和电流反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断6. 串联反馈和并联反馈 描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系串联负反馈--并联负反馈+_负反馈负反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断7、交流负反馈的四种组态二、反馈的判断 “找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。

馈，否则无反馈有反馈吗？有反馈吗？将输出电压全将输出电压全部反馈回去部反馈回去无反馈无反馈1. 有无反馈的判断即在输入回路即在输入回路又在输出回路又在输出回路§§3.13.1 反馈的概念及判断2. 直流反馈和交流反馈的判断“看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路即看反馈是存在于直流通路还是交流通路设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路仅有直仅有直流反馈流反馈仅有交流反馈仅有交流反馈交、直流反馈共存交、直流反馈共存仅有直仅有直流反馈流反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断3. 正、负反馈（反馈极性）的判断“看反馈的结果看反馈的结果” ，即净输入量是被增大还是被减小即净输入量是被增大还是被减小瞬时极性法：瞬时极性法： 给定给定 的瞬时极性，并的瞬时极性，并以此为依据分析电路中各电流以此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而得到、电位的极性从而得到 的的极性；极性；的极性的极性→ 的极性的极性→ 、、 、、 的叠加关系的叠加关系－－正反馈－－正反馈－－负反馈－－负反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断3. 正、负反馈的判断反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。

§§3.13.1 反馈的概念及判断反馈通路反馈通路反馈量反馈量反馈电流反馈电流反馈量仅决定于输出量净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流净输入电流增大，引入增大，引入了正反馈了正反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断 在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电流指的是同相输入指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电流指的是同相输入端或反相输入端的电流端或反相输入端的电流4. 电压反馈和电流反馈的判断电路引入了电压负反馈电路引入了电压负反馈 令输出电压为令输出电压为0，若反馈量随之为，若反馈量随之为0，则为电压反馈；，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈若反馈量依然存在，则为电流反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法( (输出短路法）输出短路法）4. 电压反馈和电流反馈的判断电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈反馈电流反馈电流 引入电压负反馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定输出电流！引入电压负反馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定输出电流！仅受基极电流的控制仅受基极电流的控制§§3.13.1 反馈的概念及判断5. 串联反馈和并联反馈的判断 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为加，为串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈；以电流的方式叠加，为；以电流的方式叠加，为并联反馈并联反馈并联反馈并联反馈。

引入了并联反馈引入了并联反馈引入了串联反馈引入了串联反馈§§3.13.1 反馈的概念及判断§§3.13.1 反馈的概念及判断6、交流负反馈的四种组态电压串联§ 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（（KVLKVL））：： v vidid= =v vi i- - v vf f § 稳定输出电稳定输出电压压特点：特点：§ 电压控制的电压源电压控制的电压源§§3.13.1 反馈的概念及判断6、交流负反馈的四种组态电压并联§ 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（（KCL））：：￿ ￿iid=ii-if§ 稳定输出电压稳定输出电压§ 电流控制的电压源电流控制的电压源特点：特点：§§3.13.1 反馈的概念及判断6、交流负反馈的四种组态§ 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（（KVL））：：￿ ￿vid=vi- vf § 稳定输出电流稳定输出电流§ 电压控制的电流源电压控制的电流源特点：特点：电流串联u uf f = =R R1 1i io o §§3.13.1 反馈的概念及判断6、交流负反馈的四种组态电流并联§ 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（（KCL））：：￿ ￿iid=ii-if§ 稳定输出电流稳定输出电流§ 电流控制的电流源电流控制的电流源特点：特点：电压负反馈：电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：串联反馈：输入端电压求和输入端电压求和（（KVL））电流负反馈：电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：并联反馈：输入端电流求和输入端电流求和（（KCL））特点小结：特点小结：6、交流负反馈的四种组态§§3.13.1 反馈的概念及判断分立元件放大电路中的净输入量和输出电流•在判断分立元件反馈放大电路的在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性反馈极性时，时，净输入电压净输入电压常指输常指输入级晶体管的入级晶体管的b-eb-e（（e-be-b）间或场效应管）间或场效应管g-sg-s（（s-gs-g）间的电位差，）间的电位差，净输入电流净输入电流常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）或场效应常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）或场效应管的栅极（源极）电流。

管的栅极（源极）电流•在分立元件在分立元件电流负反馈电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于输出级晶体放大电路中，反馈量常取自于输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输出电流，反馈的结果出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输出电流，反馈的结果将稳定该电流将稳定该电流§§3.13.1 反馈的概念及判断+--(+)(-)+-+(-)(+)(-)例题例题: :试判断试判断图所图所示电路的反馈组态示电路的反馈组态解解: 根根据据瞬瞬时时极极性性法法，，见见图图中中的的红红色色“+”、、“- -” 号号，，可可知知经经电电阻阻R1加加在在基基极极B1上上的的是是直直流流并并联联负负反反馈馈因因反反馈馈信信号号与与输输出出电电流流成成比比例例，，故故又又为为电电流流反反馈馈结结论论：：是是直流电流并联负反馈直流电流并联负反馈 经经Rf 加在加在E1上是交流负反馈反馈信号和输入信号上是交流负反馈反馈信号和输入信号加在加在T1两个输入电极，故为串联反馈两个输入电极，故为串联反馈。

结论：交流电压结论：交流电压串联负反馈串联负反馈§§3.23.2 负反馈放大电路的方框图及放大倍数的估算一、负反馈放大电路的方框图一、负反馈放大电路的方框图二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式三、深度负反馈的实质三、深度负反馈的实质四、基于反馈系数的放大倍数的估算方法四、基于反馈系数的放大倍数的估算方法第三章放大电路中的反馈一、负反馈放大电路的方框图决定反馈量和输出量关系决定反馈量和输出量关系的所有元件所组成的网络的所有元件所组成的网络负反馈放大电路负反馈放大电路的基本放大电路的基本放大电路反馈网络反馈网络方框图中信号是单向流通的方框图中信号是单向流通的基本放大电路的放大倍数基本放大电路的放大倍数反馈系数反馈系数反馈放大电路的放大倍数反馈放大电路的放大倍数二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式反馈组态反馈组态功能功能电压串联电压串联电压控制电压电压控制电压电压并联电压并联电流控制电压电流控制电压电流串联电流串联电压控制电流电压控制电流电流并联电流并联电流控制电流电流控制电流三、深度负反馈的实质净输入量净输入量忽略不计忽略不计环路放环路放大倍数大倍数四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法1. 电压串联负反馈电路2. 电压并联负反馈电路Rif很小很小为什么为什么?四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法为什么为什么?2. 电压并联负反馈电路令令uN=0四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法3. 电流串联负反馈电流四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法4. 电流并联负反馈电路四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法+- -RLRR1R2RF+A–+- -深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数反馈组态反馈组态电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联与负载无关与负载无关与总负载成与总负载成线性关系线性关系四、基于反馈系数的电压放大倍数的估算方法§§3.3 反馈对放大电路性能的影响一、降低了放大倍数一、降低了放大倍数二、提高了放大倍数的稳定性二、提高了放大倍数的稳定性三、减小非线性失真三、减小非线性失真四、改变输入电阻和输出电阻四、改变输入电阻和输出电阻第三章放大电路中的反馈40故故基本放大器放大倍数（开环）基本放大器放大倍数（开环）: :反馈系数：反馈系数：基本放基本放基本放基本放大器大器大器大器反馈电路反馈电路反馈电路反馈电路XOXiXFXdFA3.3 负反馈对放大电路工作性能的影响1、降低了放大倍数、降低了放大倍数降低放大倍数，换来四大性能改善。

降低放大倍数，换来四大性能改善降低放大倍数，换来四大性能改善降低放大倍数，换来四大性能改善41加反馈后加反馈后放大倍数（闭环）：倍数（闭环）：分子分分子分母同除母同除基本放基本放基本放基本放大器大器大器大器反馈电路反馈电路反馈电路反馈电路XOXiXFXdFA3.3 负反馈对放大电路工作性能的影响42结论：1、加入负反馈后，放大倍数下降了当当1+1+AFAF>>1>>1时时 2、深度负反馈时，放大倍数取决于反馈网络，与基本放大电路无关反馈网络为无源网络，受Ta影响小，Af稳定3、反馈网络函数F，最大为14、 称为反馈深度反映了反馈对放大电路的影响程度3.3 负反馈对放大电路工作性能的影响2、提高了放大倍数的稳定性F反馈电路反馈电路反馈电路反馈电路XO+ +- -XiXFXid引入负反馈后，电路的闭环增益仅取决于反馈系数F,与外界的变化因素无关3.3 负反馈对放大电路工作性能的影响44XiX'i加反加反加反加反馈馈后后后后XO大大略小略小略大略大小小接近正弦波接近正弦波正弦波正弦波Xi略小略小略大略大XFOXA基本放大器基本放大器基本放大器基本放大器F反馈电路反馈电路反馈电路反馈电路+ +- -加反加反加反加反馈馈前前前前A基本放大器基本放大器基本放大器基本放大器①①①①只能减小电路内部的非线性失真。

只能减小电路内部的非线性失真只能减小电路内部的非线性失真只能减小电路内部的非线性失真②②②②非线性失真不能太大非线性失真不能太大非线性失真不能太大非线性失真不能太大注意:3、减小非线性失真、减小非线性失真454、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻（（（（1 1）串联负反馈增大输入电阻）串联负反馈增大输入电阻）串联负反馈增大输入电阻）串联负反馈增大输入电阻r rif ifrifRE2RCRSRBRLuS+UCCC1C2ui+ +- -uo+ +- -uF+_ 负反馈对输入电阻的影响取决于反馈加入的方式对负反馈对输入电阻的影响取决于反馈加入的方式对负反馈对输入电阻的影响取决于反馈加入的方式对负反馈对输入电阻的影响取决于反馈加入的方式对输出电阻的影响取决于反馈取样的方式输出电阻的影响取决于反馈取样的方式输出电阻的影响取决于反馈取样的方式输出电阻的影响取决于反馈取样的方式定性分析：定性分析：定性分析：定性分析：从放大器输入从放大器输入从放大器输入从放大器输入端看进去，相当于在端看进去，相当于在端看进去，相当于在端看进去，相当于在r r r rbebebebe基础上多串一个电阻。

基础上多串一个电阻基础上多串一个电阻基础上多串一个电阻46（（（（2 2）并联负反馈减小输入电阻）并联负反馈减小输入电阻）并联负反馈减小输入电阻）并联负反馈减小输入电阻R Rif if+–uiuo+ +- -+UCCRSuSRCC1RFC2RLiF定性分析：从放大器输入端看进去，相当于在rbe基础上多并一个电阻Rif4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻47（（（（3 3）电压负反馈减少了输出电阻）电压负反馈减少了输出电阻）电压负反馈减少了输出电阻）电压负反馈减少了输出电阻r rofof 电压负反馈稳定了输出电压，相当恒压源，内阻小，即rof小roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路放大电路IiIorof相当恒压源相当恒压源相当恒压源相当恒压源4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻48（（（（4 4）电流负反馈增大输出电阻）电流负反馈增大输出电阻）电流负反馈增大输出电阻）电流负反馈增大输出电阻rofrof 电流负反馈稳定了输出电流，相当恒流源，内阻大，即rofof大roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路放大电路IiIo相当恒相当恒相当恒相当恒流源流源流源流源rof4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻49[ [ [ [例例例例3-6-1]:3-6-1]:3-6-1]:3-6-1]:已知：已知：已知：已知：图（图（图（图（a)a)a)a)为电流串联负反馈放大电路，为电流串联负反馈放大电路，为电流串联负反馈放大电路，为电流串联负反馈放大电路，R RF F为反馈电为反馈电为反馈电为反馈电阻，晶体管阻，晶体管阻，晶体管阻，晶体管β β＝＝＝＝6060，，，，r rbebe=1.8KΩ=1.8KΩ。

试计算试计算试计算试计算闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数A Af f和不接和不接和不接和不接反馈电阻反馈电阻反馈电阻反馈电阻R RF F时开环电压放大倍数时开环电压放大倍数时开环电压放大倍数时开环电压放大倍数A A0 0图(b)(b)(b)(b)为图为图为图为图(a)(a)(a)(a)的微变等效电路的微变等效电路的微变等效电路的微变等效电路RB2RCC1C2RB1CeRFRL++++UCCuIuo++––RE图图图图(a)(a)(a)(a)4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻50微变等效电路微变等效电路RoRi-+UiIbIeRLRCrbeRERB2RB1ICβIb+-Uo图图图图(b)(b)(b)(b)解：解：Ii4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻51R RF F＝＝＝＝0 0时的电压放大倍数为：时的电压放大倍数为：时的电压放大倍数为：时的电压放大倍数为：有反馈电阻有反馈电阻有反馈电阻有反馈电阻R RF F时的电压放大倍数为：时的电压放大倍数为：时的电压放大倍数为：时的电压放大倍数为：可见，引入负反馈后，电压放大倍数降低了。

可见，引入负反馈后，电压放大倍数降低了可见，引入负反馈后，电压放大倍数降低了可见，引入负反馈后，电压放大倍数降低了4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻52降低放大倍数，换来四大性能改善降低放大倍数，换来四大性能改善4 4 4 4、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻3 3 3 3、改善非线性失真、改善非线性失真、改善非线性失真、改善非线性失真2 2 2 2、稳定放大倍数、稳定放大倍数、稳定放大倍数、稳定放大倍数1 1 1 1、降低放大倍数、降低放大倍数、降低放大倍数、降低放大倍数代价代价改善改善性能性能归纳归纳也可抑制内部噪也可抑制内部噪声、温度漂移声、温度漂移串联串联串联串联————————R R R Ri i i i大　大　大　大　 并联并联并联并联————————R R R Ri i i i小　小　小　小　电压电压电压电压————————R R R RO O O O小小小小 电流电流电流电流————————R R R RO O O O大大大大。