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1、第4章 负反馈本讲稿第一页，共二十五页4.1.2 反馈的分类反馈的分类 若引入的反馈信号削弱了外加输入信号的作用，从而使输出信号减弱的，称为负反馈负反馈。若引入的反馈信号增强了外加输入信号的作用，从而使放大电路的输出信号增强的，称为正反馈正反馈。1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈从不同的角度出发，反馈可以有不同的分类方法。正反馈往往会使放大电路的工作状态不稳定，常用于波形发生器中。负反馈能够改善放大电路的性能指标，在电子电路中被广泛采用。本讲稿第二页，共二十五页2.直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 如果反馈信号中只包含直流成分，称为直流反馈直流反馈；若反馈信号中只有交流成分，称为交流反馈交流
2、反馈。在很多情况下，反馈信号中同时存在直流信号和交流信号，则交、直流反馈并存。3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈 如果反馈信号取自输出电压，或者说与输出电压成正比，称为电压反馈电压反馈；如果反馈信号取自输出电流，或者说与输出电流成正比，称为电流反馈电流反馈。4.1.2 反馈的分类反馈的分类本讲稿第三页，共二十五页4.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 如果反馈信号与输入信号在输入端以电压形式求和，称为串联反串联反馈馈。如果反馈信号与输入信号在输入端是并联连接方式，即反馈信号与输入信号在输入端以电流形式求和，称为并联反馈并联反馈。5.本级反馈和级间反馈本级反馈和级间反馈 在多级放大器中，
3、如果反馈信号是从后级放大器的输出端取出，加到前级放大器的输入端，称为级间反馈级间反馈。如果只在一级放大器内部的反馈，叫做本级反馈或称为局部反馈本级反馈或称为局部反馈。4.1.2 反馈的分类反馈的分类本讲稿第四页，共二十五页4.2 负反馈的四种基本组态负反馈的四种基本组态 实际放大电路中的反馈形式是多种多样的，将输入端和输出端的连接方式综合起来，负反馈放大电路可以有四种基本类型（或称为四种基本组态），它们分别是：n电压串联负反馈电压串联负反馈n电压并联负反馈电压并联负反馈n电流串联负反馈电流串联负反馈n电流并联负反馈电流并联负反馈本讲稿第五页，共二十五页反馈组态的判别方法反馈组态的判别方法判断反
4、馈组态，一般可按以下顺序进行：1.找出联系放大电路的输出回路与输入回路的反馈网络，并用瞬时极性法判别电路引入的是正反馈还是负反馈；2.从放大电路的输出回路来分析，反馈网络是取样输出电压还是取样输出电流，确定为电压反馈还是电流反馈；3.从放大电路的输入回路来分析，反馈信号与输入信号是电压求和，还是电流求和，确定为串联反馈还是并联反馈。4.2 负反馈的四种基本组态负反馈的四种基本组态本讲稿第六页，共二十五页4.2.1 电压串联负反馈电压串联负反馈 图4.2.1（a）所示射极输出器电路，就是具有电压串联负反馈的电路。图4.2.1（b）是它的交流通路。（a）电路 （b）交流通路图4.2.1 电压串联负
5、反馈放大电路本讲稿第七页，共二十五页 例如，当输入信号电压一定的情况下，假如负载电阻RL值突然减小，而使输出电压uO下降，则通过以下负反馈过程 uOufube ib iO uO使uO趋于稳定。相反，若由于某种原因使uO上升，则通过负反馈的自动调节作用，同样可以使升高的uO会自动地降下来，起到稳定输出电压的作用。电压串联负反馈可以使电路的输出电压保持稳定，即具有稳定输出电压的作用。4.2.1 电压串联负反馈电压串联负反馈 本讲稿第八页，共二十五页4.2.2 电压并联负反馈电压并联负反馈 图4.2.2是具有电压并联负反馈的电路。当输入信号电流i1一定的情况下，如果因为某种原因导致输出电压uO上升，
6、则通过以下负反馈过程，使uO趋于稳定。电压并联负反馈同样具有稳定输出电压的作用。本讲稿第九页，共二十五页4.2.3 电流串联负反馈电流串联负反馈图4.2.3是具有电流串联负反馈的电路。例如，当输入信号一定的情况下，如果某种原因导致输出电流iO减小，则通过以下负反馈过程使iO趋于稳定。电流串联负反馈可以使电路的输出电流保持稳定，即具有稳定输出电流的作用。本讲稿第十页，共二十五页4.2.4 电电流并流并联负联负反反馈馈图4.2.4 电流并联负反馈放大电路在本电路中，电阻RF和RE2构成了级间反馈，由于级间反馈强度比本级反馈大得多，通常多级放大电路中主要研究级间反馈。图4.2.4是具有电流并联负反馈
7、的电路。与电流串联负反馈一样，电流并联负反馈电路也具有稳定输出电流的作用。本讲稿第十一页，共二十五页【例4.2.1】在图4.2.5所示的两级放大电路中，（1）哪些是直流负反馈？哪些是交流负反馈？并说明反馈组态；？（2）如果RF不接在C3与RL之间，而是接在VT2管的集电极，两者有何不同？（3）如果在图4.2.5所示电路中，RF的另一端不是接在VT1管的发射极，而是接在它的基极，这时构成的是何种类型的反馈？4.2 负反馈的四种基本组态负反馈的四种基本组态图4.2.5【例4.2.1】图 本讲稿第十二页，共二十五页解：（1）RE1上有本级电流IE1产生的直流负反馈；RE2上有本级电流IE2产生的直流
8、负反馈。4.2 负反馈的四种基本组态负反馈的四种基本组态（2）RE1上有两种交流反馈：一种是本级电流的交流分量ie1产生的交流电流串联负反馈（分析过程略）；二是由输出端交流信号经RF和RE1分压而产生的级间反馈，反馈组态为交流电压串联负反馈。（3）如果RF不接在C3与RL之间，而是接在VT2管的集电极，这时级间反馈的类型是交直流电压串联负反馈。（4）如果在图4.2.5所示电路中，RF的另一端改接在T1的基极，则反馈提高了VT1管的基极电位，使得ube1增大，这时构成的是交流电压并联正反馈。本讲稿第十三页，共二十五页4.3 反馈的方块图和一般表达式反馈的方块图和一般表达式4.3.1反反馈馈放大放
9、大电电路的方路的方块图块图 为了便于深入研究引入反馈后对放大电路有何影响，可以将不同极性、不同组态的反馈。用统一的方块图来表示，如图4.3.1所示。本讲稿第十四页，共二十五页n为了表示一般情况，方框图中的输入信号、输出信号和反馈信号分别用正弦相量 表示。“”是求和符号，外加输入信号与反馈信号经过求和环节后得到净输入信号 ，再送到基本放大电路。n可见，引入反馈后，基本放大器的输入端同时受输入信号和反馈信号的作用。有反馈的放大电路称为反馈放大电路，或称为闭环放大器。没有反馈的放大电路称为开环放大器。4.3.1 反反馈馈放大放大电电路的方路的方块图块图 本讲稿第十五页，共二十五页4.3.2 负反馈放
10、大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式n基本放大电路的放大倍数，也称为开环放大倍数为n反馈放大电路的放大倍数，也称为闭环放大倍数为 n反馈网络的反馈系数为 所以有 本讲稿第十六页，共二十五页可以得到，反馈放大器的放大倍数为4.3.2 负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式本讲稿第十七页，共二十五页4.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 4.4.1 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 1.降低了放大倍数降低了放大倍数 可见，引入负反馈后，放大电路的闭环放大倍数Af下降为开环放大倍数的1/（1+AF）倍。2.提高了放大倍数的稳定性提高了放
11、大倍数的稳定性 dA/A和dAf/Af分别表示开环和闭环放大倍数的相对变化量，可见引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了（1+AF）倍。本讲稿第十八页，共二十五页3.减小非线性失真和抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰 图4.4.1 利用负反馈减小非线性失真 这里要注意，负反馈只能减小放大器自身的非线性失真，对输入信号本身的失真，负反馈放大器则无法克服。负反馈是利用失真的波形改善波形失真，因此负反馈只能减小失真，不能消除失真。4.4.1 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 本讲稿第十九页，共二十五页4.展宽通频带展宽通频带 通频带（简称带宽）是反映放大电路对输入信号频率变化适应能力
12、的一个动态指标，用BW表示。4.4.1 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 图4.4.2是单管共射放大电路的幅频特性和相频特性图图4.4.2 单管共射极放大电路的频率特性单管共射极放大电路的频率特性 本讲稿第二十页，共二十五页 在图4.4.2(a)中，fL和fH分别称为下限截止频率（简称下限频率）和上限截止频率（简称上限频率）它们是放大倍数下降到中频放大倍数Aum的70.7%时，所确定的两个频率。介于fL和fH之间的频率范围称为中频区，通常又称为放大电路的通频带，BW=fHfL。4.4.1 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 图4.4.2 单管共射极放大电路
13、的频率特性 本讲稿第二十一页，共二十五页图4.3.3 负反馈展宽放大电路通频带 4.4.1 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 由图4.4.3可见，引入负反馈后，BWfBW，频带展宽。可以证明引入负反馈后的通频带为 BWf（1+AF）BW 即频带展宽了（1+AF）倍。本讲稿第二十二页，共二十五页5.负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响（1）串联负反馈使输入电阻提高 rif=（1+AF）ri 即串联负反馈放大电路的输入电阻rif为开环时输入电阻ri 的（1+AF）倍。（2）并联反馈使输入电阻下降 rif=ri/（1+AF）即并联负反馈放大电路的输入电阻rif为开环时输入
14、电阻ri的1/（1+AF）倍。设ri为开环时基本放大电路的输入电阻，rif为闭环时负反馈放大电路的输入电阻。4.4.1 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 本讲稿第二十三页，共二十五页6.负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响（1）电压反馈使输出电阻降低 rof=ro/（1+AF）即电压负反馈放大电路的输出电阻ro为开环时输出电阻ro的1/（1+AF）倍。ro为开环时基本放大电路的输出电阻，rof为闭环时负反馈放大电路的输出电阻。（2）电流反馈使输出电阻提高 rof=（1+AF）ro 即电流负反馈放大电路的输出电阻rof为开环时输入电阻ro的（1+AF）倍。4.4.1
15、负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 本讲稿第二十四页，共二十五页4.4.2 放大电路引入负反馈的一般原则放大电路引入负反馈的一般原则 n若要求稳定静态工作点，应引入直流负反馈；若要求改善放大器的动态性能指标，应引入交流负反馈。n若要求稳定输出电压，应引入电压负反馈；若要求稳定输出电流，应引入电流负反馈。n若要求减小输入电阻，应引入并联反馈；要求提高输入电阻，应引入串联反馈。n若要求输出电阻高，应引入电流负反馈；要求输出电阻低，应引入电压负反馈。n当输入信号源为高内阻的电流源时，应引入并联负反馈；当输入信号源为低内阻的电压源时，应引入串联负反馈。n当要求放大电路带负载能力强时，应引用电压负反馈；当要求恒流源输出时，应引用电流负反馈。本讲稿第二十五页，共二十五页