模电第四章负反馈放大电路.ppt

第四章 负反馈放大电路,无反馈放大电路在实际应用中往往不能满足人们的特定需求，为此在电子线路中引入反馈尤其是负反馈来构成所谓的反馈放大电路，大大改善了放大电路的性能§1 反馈的基本概念与增益的一般表达式 §2 负反馈放大电路的四种组态 §3 负反馈对放大电路性能的影响 §4 负反馈放大电路的近似计算 §5 负反馈放大电路的稳定条件和措施,§1 反馈的基本概念与增益的一般表达式,反馈举例,直流负反馈稳定静态工作点一、反馈的概念,1、定义,指放大电路的输出量（输出电压或输出电流）或输出量的一部分，通过一定的方式反送到放大电路的输入回路中去一般地，欲想稳定放电电路中的某个电量，就设法将此电量反馈到输入回路中反馈网络,⊕,,,,,输出量,输入量,净输入 量,反馈量,2、判断反馈是否存在,（1）存在将输出回路与输入回路相连接的通路，即反馈通路2）反馈通路对放大电路的净输入量有影响无,无,有,一、反馈的概念,二、反馈放大电路的分类与判别,1、按反馈信号的极性分类,正反馈：,负反馈：,反馈信号增强了外加输入信号的作用，使放大电路净输入量增大，放大倍数提高反馈信号削弱了外加输入信号的作用，使放大电路净输入量减小，放大倍数降低。

输入信号极性,,净输入信号增大，正反馈,净输入信号减小，负反馈,,⊕,⊕,⊕,uD= u+ -u_,⊕,⊕,⊕,uD,uD,负反馈,负反馈,正反馈,uF,1、按反馈信号的极性分类,二、反馈放大电路的分类与判别,负反馈,1、按反馈信号的极性分类,二、反馈放大电路的分类与判别,2、按交、直流性质分类,直流反馈：,交流反馈：,反馈到输入端的信号仅包含直流成分反馈到输入端的信号仅包含交流成分主要用来稳定Q点，对动态特性没有影响主要用来改善动态性能有直流负反馈,无交流负反馈,直流通路,交流通路,二、反馈放大电路的分类与判别,3、按输入端的连接方式分类,串联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和，即二者串接于输入回路中并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和，即二者并接于输入回路中判断方法：,从电路结构上看，反馈信号与输入信号不接在放大电路的同一个输入端（或同一点），为串联负反馈；反馈信号与输入信号接在放大电路的同一个输入端（或同一点），为并联负反馈二、反馈放大电路的分类与判别,串联反馈,3、按输入端的连接方式分类,二、反馈放大电路的分类与判别,3、按输入端的连接方式分类,并联反馈,二、反馈放大电路的分类与判别,3、按输入端的连接方式分类,并联反馈,串联反馈,二、反馈放大电路的分类与判别,4、按输出端的取样方式分类,（1）电压反馈：反馈信号取自输出电压，即反馈信号正比于输出电压。

2）电流反馈：反馈信号取自输出电流，即反馈信号正比于输出电流电压负反馈的特点是稳定输出电压，降低输出电阻电流负反馈的特点是稳定输出电流，提高输出电阻二、反馈放大电路的分类与判别,,4、按输出端的取样方式分类,判断方法——短路法,假设将输出端交流短路，即 ，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈－,－,+,+,二、反馈放大电路的分类与判别,,4、按输出端的取样方式分类,判断方法——短路法,假设将输出端交流短路，即 ，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈VCC,+,_,Rc1,uO,,,,,,,,C1,+,,,,,,uI,+,_,,Re1,Rc2,Rb,,,,,,,,,,,,+,－,－,+,+,Re2,uf与输出信号无关，即反馈信号消失电压串联负反馈,二、反馈放大电路的分类与判别,三、反馈放大电路增益的一般表达式,,,,,+,－,净输入：,开环增益：,反馈系数：,闭环增益：,三、反馈放大电路增益的一般表达式,,,,,+,－,净输入：,开环增益：,反馈系数：,1、环路增益,表示在反馈放大电路中信号沿放大网络和反馈网络组成的环路传递一周后得到的放大倍数回路增益）,2、反馈深度,表示引入反馈后放大电路的放大倍数与无反馈时相比变化的倍数。

1）当 时,说明引入反馈后增益降低，为负反馈当 时,说明引入反馈后增益增大，为正反馈2、反馈深度,表示引入反馈后放大电路的放大倍数与无反馈时相比变化的倍数2）在负反馈前提下，若,——深度负反馈,此时闭环增益仅仅取决于 ，与 基本无关反馈网络常采用无源网络，受温度影响极小，因此 的值比较稳定，从而使 的稳定性也大大增强当反馈网络确定后， 越大反馈越深， 与 越接近所以常选用开环电压增益很高的集成运放，以便接成深度负反馈2、反馈深度,表示引入反馈后放大电路的放大倍数与无反馈时相比变化的倍数3）若,表示引入反馈后放大电路的放大倍数与无反馈时相比变化的倍数说明当 时， ——自激振荡,①自激振荡时，输出信号不受输入信号的控制，放大电路失去放大作用，不能正常工作②引入满足自激振荡条件的正反馈，从而产生各种波形的信号通常所说的负反馈放大电路是指中频段的反馈极性，可处理为实数；当频率进入低频段或高频段，负反馈电路可能产生正反馈，甚至产生自激振荡§2 负反馈放大电路的四种组态,输出端,反馈量取自,,输出电压,输出电流,：电压反馈,：电流反馈,（与 uo 有关）,（与 io 有关）,输入端,反馈量与输入量,,以电压方式相叠加,：串联反馈,（ui、uf）,以电流方式相叠加,：并联反馈,（ii、if）,电压串联、电压并联、电流串联、电流并联,一、电压串联负反馈,开环电压增益：,反馈系数：,净输入电压：,闭环电压增益：,一、电压串联负反馈,反馈电压 uf 取自输出电压 uo,反馈网络：R1、 R2,,例1,一、电压串联负反馈,例2,,二、电压并联负反馈,净输入电流：,开环互阻增益：,反馈系数：,闭环增益：,二、电压并联负反馈,反馈电流 if 取自输出电压 uo,例,三、电流串联负反馈,净输入电压：,开环互导增益：,反馈系数：,闭环增益：,三、电流串联负反馈,例,反馈电压 uf 取自输出电流 io,四、电流并联负反馈,净输入电流：,开环电流增益：,反馈系数：,,闭环电流增益：,四、电流并联负反馈,例2,反馈电流 if 取自输出电流 io,四种负反馈组态的电压放大倍数、反馈系数之比较,电压放大倍数,转移电阻,转移电导,电流放大倍数,为什么在并联负反馈电路中不加恒压源信号？ 为什么在串联负反馈电路中不加恒流源信号？,,,例题：判断电路中反馈的极性和组态。

电路中的电容足够大电压串联负反馈,+,－,+,+,－,+ ,,电流并联负反馈,,例题：判断电路中反馈的极性和组态电路中的电容足够大－,,电压并联负反馈,+,－,+,+,+,,电流串联负反馈,+ ,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反馈极性时，净输入电压常指输入级晶体管的b-e（e-b）间或场效应管g-s（s-g）间的电位差，净输入电流常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）或场效应管的栅极（源极）电流 在分立元件电流负反馈放大电路中，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§3 负反馈对放大电路性能的影响,放大倍数有所下降但其他性能得到改善提高放大倍数的稳定性； 减小非线性失真和抑制干扰； 展宽频带； 改变输入电阻和输出电阻一、提高放大倍数的稳定性,引入负反馈后，在输入信号一定的情况下，当电路参数变化、电源电压波动或负载发生变化时，放大电路输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关中频段有,引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了 ( 1 + AF ) 倍。

负反馈深度越大，放大倍数倍数越稳定① 估算反馈系数 和反馈深度 电压串联负反馈,② 估算放大电路的闭环电压放大倍数 ；,③如果开环差模电压放大倍数A的相对变化量为±10%，此时闭环电压放大倍数 Af 的相对变化量等于多少？,结论：当开环差模电压放大倍数变化  10% 时，电压放大倍数的相对变化量只有  0.000 1%，而稳定性提高了一万倍二、减小非线性失真和抑制干扰,,略大,略小,略小,略大,+,－,失真的反馈信号使净输入信号产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真二、减小非线性失真和抑制干扰,,略大,略小,略小,略大,+,－,如果将非线性失真看作在输出波形中除了基波成分外又增加某些谐波成分，则引入负反馈后，在保持基波成分不变的情况下降低了谐波成分，从而减小了非线性失真可以证明在非线性失真不太严重时，输出波形中非线性失真近似减少为原来的 二、减小非线性失真和抑制干扰,,略大,略小,略小,略大,+,－,负反馈只能抑制放大电路自身的非线性失真和噪声，如果干扰与输入信号同时混入，则负反馈不起作用同理，负反馈也可以抑制由载流子热运动产生的噪声，因为可以将噪声看成是放大电路产生的谐波电压，因此也可以大致被抑制为原来的 。

三、展宽频带,设反馈系数为 定值，当输入信号幅度不变时，随着其频率的升高或降低输出信号的幅度会减小，则取自输出信号的反馈信号也会同比例减小，于是净输入信号增大，是输出信号的相对下降量比无反馈时要小增益带宽积为定值，加入负反馈后，放大倍数降低，显然通频带会变宽在要求有较宽通频带的场合，采用负反馈是展宽通频带的一个有效措施无反馈时放大电路高频段增益为,引入负反馈，设反馈系数为,中频闭环增益,上限频率,变为原来的,变为原来的 倍,下限频率,变为原来的,对一般的放大电路而言，满足 ，即 变为原来的 倍解：,四、改变输入电阻和输出电阻,1、负反馈对 ri 的影响,（1）串联负反馈,当无反馈时,引入串联负反馈,结论：引入串联负反馈后，输入电阻增大为无反馈时的 倍四、改变输入电阻和输出电阻,1、负反馈对 ri 的影响,（2）并联负反馈,,,当无反馈时,引入并联负反馈,结论：引入并联负反馈后，输入电阻减小为无反馈时的 倍2、负反馈对 rO 的影响,四、改变输入电阻和输出电阻,（1）电压负反馈,,rO ↓,AO为RL开路时放大网络的放大倍数。

结论：引入电压负反馈后，输出电阻减小为无反馈时的 倍2、负反馈对 rO 的影响,四、改变输入电阻和输出电阻,（2）电流负反馈,,,rO ↑,结论：引入电流负反馈后，输出电阻增大为无反馈时的 倍结 论,1、反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小2、反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大3、负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有关放大电路中引入负反馈的一般原则,1、,稳定Q点,：直流负反馈；,改善动态性能,：交流负反馈；,2、,增大输入电阻,：串联负反馈；,减小输入电阻,：并联负反馈；,3、,稳定的输出电压,：电压负反馈；,稳定的输出电流,：电流负反馈；,，减小输出电阻,，增大输出电阻,,§4 负反馈放大电路的近似计算,负反馈放大电路的形式多种多样，而且反馈网络的存在为电路的动态分析带来一定难度，常用的负反馈放大电路动态分析方法有三种：,微变等效电路法：,仅适用于结构比较简单的电路。

方框图分析法：,深度负反馈计算法：,绝大多数较复杂的负反馈放大电路，如分立元件多级放大电路。