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1、7.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图信号源信号源输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）Xo基本放大基本放大A电路电路Xid反馈网络反馈网络FXf+XiXs变换网络变换网络K信号的正向传输信号的正向传输单向化单向化信号的反向传输信号的反向传输7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式开环增益开环增益XsXfFXoAK+XiXididoXXA ofXXF 反馈系数反馈系数ioFXXA 闭环增益闭环增益FAAA 1F闭环增益的一般表达式闭环增
2、益的一般表达式注意：在计算时，必须考虑反馈网络和外界负载的影响。注意：在计算时，必须考虑反馈网络和外界负载的影响。1. 表达式推导表达式推导2. 反馈深度的讨论反馈深度的讨论一般负反馈一般负反馈7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度称为反馈深度FA 1FAAA 1F时，时， 11 )1( FA， FAA 时，时， 11 )2( FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时， 11 )3( FA， FAA 自激振荡自激振荡时，时， 01 )4( FA， F A7.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性提高增益的稳定性
3、 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 对输入电阻的影响对输入电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 对输出电阻的影响对输出电阻的影响为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量要稳定直流量 引入直流负反馈引入直流负反馈要稳定交流量要稳定交流量 引入交流负反馈引入交流负反馈要稳定输出电压要稳定输出电压 引入电压负反馈引入电压负反馈要稳定输出电流要稳定输出电流 引入电流负反馈引入电流负反馈要增大输入电阻要增大输入电阻 引入串联负反馈引入串联负反馈要减小输入电阻要减小输入电阻 引入并联负反馈引入并联负反馈要增大输出电阻要增大
4、输出电阻 要减小输出电阻要减小输出电阻 引入电流负反馈引入电流负反馈引入电压负反馈引入电压负反馈7.4 深度负反馈条件下放大深度负反馈条件下放大电路的分析方法电路的分析方法(1) 找出信号放大通路和反馈通路找出信号放大通路和反馈通路(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈用瞬时极性法判断正、负反馈(3) 判断交、直流反馈判断交、直流反馈(4) 判断反馈组态判断反馈组态(5) 标出输入量、输出量及反馈量标出输入量、输出量及反馈量(6) 估算深度负反馈条件下电路的估算深度负反馈条件下电路的VFFAAF、分析负反馈放大电路的一般步骤分析负反馈放大电路的一般步骤1.1.深度负反馈的特点深度负反馈的特点即，深
5、度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 11 FA由于由于FAAA 1F则则FFAA1 又因为又因为ioFXXAofXXFifXX 代入上式，有代入上式，有得得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量0fiid XXX净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算foioXXXX1.1.深度负反馈的特点深度负反馈的特点串联负反馈串联负反馈，输入端电压求和。，输入端电压求和。0fiid VVV0iidid r
6、VI深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断0fiid III0iidid rIV虚短虚短虚断虚断并联负反馈并联负反馈，输入端电流求和。，输入端电流求和。0fiid XXXfIiIidIidV+-idIidV+-fIiIfViVidIidV+-fViVidIidV+-深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算2.2. 各种反馈阻态的近似计算各种反馈阻态的近似计算（1 1）电压串联负反馈）电压串联负反馈 利用利用虚短虚短和和虚断虚断的概念得知的概念得知0i IVs+RsVi+Vid+Vf+R1R2+IiVo+RLriAVOVidro+ofVVVF 211RRR 则反馈系数为则反
7、馈系数为ioVFVVA V1F 121RR 闭环电压增益闭环电压增益深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算2.2. 各种反馈阻态的近似计算各种反馈阻态的近似计算（2 2）电流并联负反馈）电流并联负反馈利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知RIIRI)(offf ofIIIF fRRR 反馈系数为反馈系数为ioIFIIA I1F RRf1 闭环增益闭环增益RsidIRf+RRLfIiIsIoIoV+-NPRssV+-闭环电压增益闭环电压增益soVFVVA siLoRIRI sLIFRRA sLf)1(RRRR 0PN VV则则深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算2.2
8、. 各种反馈阻态的近似计算各种反馈阻态的近似计算（3 3）电压并联负反馈）电压并联负反馈ofGVIF f1R 则反馈系数为则反馈系数为ioRFIVA G1F fR 闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益soVFVVA siioVIIV sRF1RA sfRR RSRfRL+idIfIiIsIoVPN+-RSsV+-0PN VV利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算2.2. 各种反馈阻态的近似计算各种反馈阻态的近似计算（4 4）电流串联负反馈）电流串联负反馈ofRIVF fR 则反馈系数为则反馈系数为ioGFVIA R1F f1R 闭环增益闭环
9、增益闭环电压增益闭环电压增益ioVFVVA ooioIVVI LGFRA fLRR 0PN II利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知RsRfiORL+oVNP+-sViVidVfV+深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算例例电路如图所示，近似计算它的电电路如图所示，近似计算它的电压增益。压增益。ofRIVF eR ioGFVIA R1F e1R 闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益ioVFVVA ooioIVVI )(cGFRA ecRR RcReRb1Rb2C1C2VCCvsRs+-+-vo解：解：交流通路如下图所示。交流通路如下图所示。电路为电路为电流串联负反馈电流串联负
10、反馈则反馈系数为则反馈系数为efIV 在深度负反馈条件下，利用在深度负反馈条件下，利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知0BE Vebec)1(RrR 例例求：求：(1)大环组态；大环组态； (2)二、三级局部组态；二、三级局部组态；闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用在深度负反馈条件下，利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知解：解：(1)电压并联负反馈电压并联负反馈则反馈系数为则反馈系数为(3)深度负反馈下大环的闭深度负反馈下大环的闭环电压增益环电压增益 。(2) T2 电流串联负反馈电流串联负反馈T3 电流串联负反馈电流串联负反馈T2和和T3级间电流串联正反馈级间电流串联正
11、反馈(3)0b1 IofGVIF f1R ioRFIVA G1F fR soVFVVA siioVIIV sRF1RA sfRR +-isib1iF+-ii例例求：求：(1)判断反馈阻态；判断反馈阻态；解：解：(1)电压串联负反馈电压串联负反馈 (2)深度负反馈下大环深度负反馈下大环的闭环电压增益的闭环电压增益 。+-+闭环电压增益闭环电压增益fiVV 则反馈系数为则反馈系数为o3878fVRRRV o3655NVRRRV o434pVRRRV ofVVVF 878565434RRRRRRRRR ioVFVVA V1F 865487543)()()(RRRRRRRRR 在深度负反馈条件下，在深
12、度负反馈条件下，利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知(2)7.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件1.1.自激振荡现象自激振荡现象Xo基本放大基本放大A电路电路XidXf+Xi反馈网络反馈网络F 在不加任何输在不加任何输入信号的情况下，入信号的情况下，放大电路仍会产生放大电路仍会产生一定频率的信号输一定频率的信号输出。出。2.2.产生原因产生原因 在高频区或低频区产生的在高频区或低频区产生的附加相移附加相移达到达到180180 ，使，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。一定的幅值条件
13、时，便产生自激振荡。FA和和7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题FAAA 1F自激振荡自激振荡时，时， 01 FA， F A7.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件3.3.自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度时，时， 01 FA即即1 FA为为环环路路增增益益）（ FA Vf反馈网络反馈网络F基本放大电路基本放大电路AVo1Vid又又)()()()(fa FAFA得自激振荡条件得自激振荡条件1)()(kk FA 180)12()()(kfkan 幅值条件幅值条件相位条件（附加相移）相位条件（附加相移）FAAA 1F闭环增益闭环增益7.5.1 自激
14、及稳定工作条件自激及稳定工作条件4.4.稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件1 FA 180fa 1 FA 180fa 或或1m GFA 180fa 1 FA 180mfa 或写为或写为其中其中 Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求，一般要求Gm -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45 保证可靠稳定，保证可靠稳定，留有余地。留有余地。0180Gm幅值裕度幅值裕度 m相位裕度相位裕度-7.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件5.5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析FAFA1lg20lg20lg20 环路增益的幅频响应写为环路增益的幅频响
15、应写为一般一般与频率无关，与频率无关，F则则F1lg20的幅频响应是一条水平线的幅频响应是一条水平线利用波特图分析利用波特图分析关键作出关键作出A的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图F1lg20水平线水平线Alg20 与与的交点为的交点为F1lg20Alg20 1 FA即该点满足即该点满足7.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件5.5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析(2) 作作F1lg20水平线水平线判断稳定性方法(1) 作出作出A的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图F1lg20在水平线在水平线Alg20 与与的交点作垂线交相频响应曲线
16、的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3) 判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕度 m 45 若该点若该点 135 a 满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于点点 135 a Alg20 若若点在点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。水平线之下，稳定；否则不稳定。F1lg20或或7.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件5.5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析基本放大电基本放大电 1点点 FA基本放大基本放大增大增大 F 反馈深度越深，反馈深度越深，越容易自激。越容易自激。F越大，水平线越大
17、，水平线下移，越下移，越F1lg20容易自激容易自激F越大，表明越大，表明反馈深度越深反馈深度越深P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。Alg20 7.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件思考思考 如果如果 在在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设 为无源网为无源网络）络）Alg20 FF最大为最大为 1，即，即dB 01lg20 F0dB线以上只有一个转折频率，则线以上只有一个转折频率，则在在0dB线以上的线以上的
18、Alg20 斜率为斜率为-20dB/十倍频程。十倍频程。无论反馈深度如何，无论反馈深度如何，P点都交在点都交在 的的-20dB/十倍频程处，十倍频程处，放大电路是稳定的。放大电路是稳定的。Alg20 小小 结结1、几乎所有实用的放大电路中都要引入负反馈几乎所有实用的放大电路中都要引入负反馈。 反馈反馈是指把输出电压或输出电流的一部分或全是指把输出电压或输出电流的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的输入回路，以影响输入电量的过程。输入回路，以影响输入电量的过程。 反馈网络与基本放大电路一起组成一个闭合环反馈网络与基本放大电路一起组成一
19、个闭合环路。通常假设反馈环内的信号是单向传输的，即信路。通常假设反馈环内的信号是单向传输的，即信号从输入到输出的正向传输只经过基本放大电路，号从输入到输出的正向传输只经过基本放大电路，反馈网络的正向传输作用被忽略；而信号从输出到反馈网络的正向传输作用被忽略；而信号从输出到输入的反向传输只经过反馈网络，基本放大电路的输入的反向传输只经过反馈网络，基本放大电路的反向传输作用被忽略。反向传输作用被忽略。判断、分析、计算反馈放大判断、分析、计算反馈放大电路时都要用到这个合理的设定电路时都要用到这个合理的设定。 小小 结结 有无反馈的判断方法有无反馈的判断方法是：看放大电路的输出是：看放大电路的输出回路
20、与输入回路之间是否存在反馈网络（或反馈通回路与输入回路之间是否存在反馈网络（或反馈通路），若有则存在反馈，电路为闭环的形式；否则路），若有则存在反馈，电路为闭环的形式；否则就不存在反馈，电路为开环的形式。就不存在反馈，电路为开环的形式。2、在熟练掌握反馈基本概念的基础上，能在熟练掌握反馈基本概念的基础上，能对反馈对反馈进行正确判断尤为重要进行正确判断尤为重要，它是正确分析和设计反馈，它是正确分析和设计反馈放大电路的前提。放大电路的前提。 交、直流反馈的判断方法交、直流反馈的判断方法是：存在于放大电是：存在于放大电路交流通路中的反馈为交流反馈。引入交流负反馈路交流通路中的反馈为交流反馈。引入交流
21、负反馈是为了改善放大电路的性能；存在于直流通路中的是为了改善放大电路的性能；存在于直流通路中的反馈为直流反馈。引入直流负反馈的目的是稳定放反馈为直流反馈。引入直流负反馈的目的是稳定放大电路的静态工作点。大电路的静态工作点。小小 结结 反馈极性的判断方法是反馈极性的判断方法是：用：用瞬时极性法瞬时极性法，即假，即假设输入信号在某瞬时的极性为（设输入信号在某瞬时的极性为（+ +），再根据各类），再根据各类放大电路输出信号与输入信号间的相位关系，逐级放大电路输出信号与输入信号间的相位关系，逐级标出电路中各有关点电位的瞬时极性或各有关支路标出电路中各有关点电位的瞬时极性或各有关支路电流的瞬时流向，最后
22、看反馈信号是削弱还是增强电流的瞬时流向，最后看反馈信号是削弱还是增强了净输入信号，若是削弱了净输入信号，则为负反了净输入信号，若是削弱了净输入信号，则为负反馈；反之则为正反馈。实际放大电路中主要引入负馈；反之则为正反馈。实际放大电路中主要引入负反馈。反馈。 电压、电流反馈的判断方法是电压、电流反馈的判断方法是：用：用输出短路法输出短路法，即设即设 或或 ，若反馈信号不存在了，则是，若反馈信号不存在了，则是电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压负反馈能稳定输出电压电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输电流负反馈能稳定输出电流出电流。小小
23、 结结 串联、并联反馈的判断方法是串联、并联反馈的判断方法是：根据反：根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中的馈信号与输入信号在放大电路输入回路中的求和方式判断。若求和方式判断。若 与与 以电压形式求以电压形式求和，则为串联反馈；若和，则为串联反馈；若 与与 以电流形式以电流形式求和，求和， 则为并联反馈。为了使负反馈的效则为并联反馈。为了使负反馈的效果更好，当信号源内阻较小时，宜采用串联果更好，当信号源内阻较小时，宜采用串联反馈；当信号源内阻较大时，宜采用并联反反馈；当信号源内阻较大时，宜采用并联反馈。馈。 小小 结结3 3、负反馈放大电路有负反馈放大电路有四种类型四种类型：电压串联负反
24、馈电压串联负反馈、电压并联负反馈电压并联负反馈、电流串联负反馈电流串联负反馈及及电流并联负反电流并联负反馈馈放大电路。它们的性能各不相同。放大电路。它们的性能各不相同。 由于串联负反馈要用内阻较小的信号源即电压由于串联负反馈要用内阻较小的信号源即电压源提供输入信号，并联负反馈要用内阻较大的信号源提供输入信号，并联负反馈要用内阻较大的信号源即电流源提供输入信号，电压负反馈能稳定输出源即电流源提供输入信号，电压负反馈能稳定输出电压（近似于恒压输出），电流负反馈能稳定输出电压（近似于恒压输出），电流负反馈能稳定输出电流（近似于恒流输出），因此，上述四种组态负电流（近似于恒流输出），因此，上述四种组态
25、负反馈放大电路又常被对应称为反馈放大电路又常被对应称为压控电压源压控电压源、流控电流控电压源压源、压控电流源压控电流源和和流控电流源流控电流源电路。电路。 小小 结结4 4、引入负反馈后，虽然使放大电路的闭环增引入负反馈后，虽然使放大电路的闭环增益益 减小，但是放大电路的许多性减小，但是放大电路的许多性能指标得到了改善，如提高了电路增益的稳能指标得到了改善，如提高了电路增益的稳定性、减小了非线性失真，抑制了干扰和噪定性、减小了非线性失真，抑制了干扰和噪声、扩展了通频带，串联负反馈使输入电阻声、扩展了通频带，串联负反馈使输入电阻提高，并联负反馈使输入电阻下降，电压负提高，并联负反馈使输入电阻下降
26、，电压负反馈降低了输出电阻，电流负反馈使输出电反馈降低了输出电阻，电流负反馈使输出电阻增加。所有性能的改善程度都与反馈深度阻增加。所有性能的改善程度都与反馈深度 有关。实际应用中，可依据负反馈的有关。实际应用中，可依据负反馈的上述作用引入符合设计要求的负反馈。上述作用引入符合设计要求的负反馈。小小 结结5 5、对于深度负反馈放大电路，可利用对于深度负反馈放大电路，可利用“虚虚短短” ” 、“虚断虚断” ” 概念估算闭环电压增益。概念估算闭环电压增益。6 6、引入负反馈可以改善放大电路的许多性、引入负反馈可以改善放大电路的许多性能，而且反馈越深，性能改善越显著。但由能，而且反馈越深，性能改善越显
27、著。但由于电路中有电容等电抗性元件存在，它们的于电路中有电容等电抗性元件存在，它们的电抗随信号频率而变化，因而使电抗随信号频率而变化，因而使 的大的大小和相位都随频率而变化，当幅值条件小和相位都随频率而变化，当幅值条件 =1=1及相位条件及相位条件 同时满足时，同时满足时，电路就会从原来的负反馈变成正反馈而产生电路就会从原来的负反馈变成正反馈而产生自激振荡。通常用频率补偿法来消除自激振自激振荡。通常用频率补偿法来消除自激振荡。荡。重点难点重点难点重点重点：(1)(1)反馈的基本概念：正反馈、负反馈、交流反馈的基本概念：正反馈、负反馈、交流反馈、直流反馈、电压反馈、电流反馈、并联反馈、反馈、直流反馈、电压反馈、电流反馈、并联反馈、串联反馈。串联反馈。(2)(2)反馈的组态及极性的判定。反馈的组态及极性的判定。(3)(3)负反馈负反馈对放大电路性能的影响和反馈的正确引入。对放大电路性能的影响和反馈的正确引入。(4)(4)深度深度负反馈条件下负反馈放大电路的特点及电路增益的近负反馈条件下负反馈放大电路的特点及电路增益的近似估算。似估算。 难点难点：(1)(1)反馈的组态及极性的判定。反馈的组态及极性的判定。(2)(2)负反馈对放负反馈对放大电路稳定性的影响。大电路稳定性的影响。 作业作业P378 - 7.5. 1、7.5.2 、7.5.3