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1、第六章负反馈本讲稿第一页，共三十七页3.1 负反馈的概念负反馈的概念在电子系统中，在电子系统中，在电子系统中，在电子系统中，将放大电路输出端的信号（电压或将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，从而影响输出量，就称为从而影响输出量，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引回。若引回的信号增强了输入信号，就称为的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。按照反馈信号极性的不同进行分类，反馈可以分为正反馈按照反馈信号极性的不同进行分类，反馈可以分为正
2、反馈和负反馈。和负反馈。本讲稿第二页，共三十七页取取+加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取-削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带降低输出电阻；扩展通频带一、反馈放大电路的框图：一、反馈放大电路的框图：基本放大基本放大电路电路A反馈支路反馈支路F+输出信号输出信号反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号输入信号输入信号开环开环+闭环闭环图中图中：x代表代表电压电压或或电流电流 本讲稿第三页，共三十七页二、判定方
3、法二、判定方法瞬时极性法瞬时极性法（2 2）根据该极性，按照信号单向传输的方向（如下图所示），根据该极性，按照信号单向传输的方向（如下图所示），沿着信号通路逐步推出基本放大电路各有关信号相应的极性。沿着信号通路逐步推出基本放大电路各有关信号相应的极性。（1 1）先假定放大电路的输入信号电压处于某一瞬时先假定放大电路的输入信号电压处于某一瞬时极性。如用极性。如用“”号表示该点电压的变化是增大；用号表示该点电压的变化是增大；用“”“”号表示电压的变化是减小。号表示电压的变化是减小。ie=ib+ic本讲稿第四页，共三十七页（3 3）根据反送到输入端的反馈电压信号的瞬时极性，确定是根据反送到输入端的反
4、馈电压信号的瞬时极性，确定是增强还是削弱了原来输入信号的作用。如果是增强，则引入的增强还是削弱了原来输入信号的作用。如果是增强，则引入的为正反馈；反之，则为负反馈。为正反馈；反之，则为负反馈。如果反馈放大电路是由单级运算放大器构成，则有反馈信号如果反馈放大电路是由单级运算放大器构成，则有反馈信号送回到反相输入端时，为负反馈；反馈信号送回到同相输入送回到反相输入端时，为负反馈；反馈信号送回到同相输入端时，为正反馈。端时，为正反馈。本讲稿第五页，共三十七页反馈极性的判定反馈极性的判定 本讲稿第六页，共三十七页基本放大电路基本放大电路Ao反馈网络反馈网络F放大放大：迭加：迭加：负反馈框图：负反馈框图
5、：AO称为开环放称为开环放大倍数大倍数+反馈反馈：AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号负反馈放大器负反馈放大器F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi反相反相本讲稿第七页，共三十七页负反馈放大器的一般关系负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：闭环放大倍数：放大放大：反馈反馈：迭加：迭加：AF=Xo/Xi=Xo /(Xd+Xf)=Xo /(+XoF)=XoAo11Ao+F=Ao1+AoF本讲稿第八页，共三十七页AF=Ao1+AoF负反馈放大器的闭环放大倍数负反馈放大器的闭环放大倍数当当Ao很大时很大时,AoF 1,A
6、F 1 F结论结论:当当Ao很大时很大时,负反馈放大器的闭环放大倍负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。可以稳定放大倍数。本讲稿第九页，共三十七页 电压串联电压串联 电压并联电压并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联三、负反馈放大器的组态三、负反馈放大器的组态本讲稿第十页，共三十七页1 1、按输出端取样的对象分、按输出端取样的对象分电压负反馈电压负反馈电流负反馈电流负反馈电压负反馈：电压负反馈：在输出端，反馈网络与基本放大器并联，反在输出端，反馈网络与基本放大器并联，反馈信号馈信号xf与输出电压与输出电压u
7、o成正比。成正比。电压负反馈用于稳定输电压负反馈用于稳定输出电压。出电压。电流负反馈：电流负反馈：在输出端，反馈网络与基本放大器串联，在输出端，反馈网络与基本放大器串联，反馈信号反馈信号xf与输出电流与输出电流io成正比。成正比。电流负反馈用于稳定电流负反馈用于稳定输出电流。输出电流。判定方法：若反馈支路直接判定方法：若反馈支路直接接到输出端点上，则为电压接到输出端点上，则为电压负反馈。负反馈。本讲稿第十一页，共三十七页2 2、按输入端的连接方式分、按输入端的连接方式分串联负反馈串联负反馈并联负反馈并联负反馈串联负反馈：串联负反馈：在输入端，反馈网络与基本放大器串在输入端，反馈网络与基本放大器
8、串联，反馈信号联，反馈信号xf以电压以电压形式出现形式出现。串联负反馈用于增串联负反馈用于增大输入电阻。大输入电阻。并联负反馈：并联负反馈：在输入端，反馈网络与基本放大器并联，在输入端，反馈网络与基本放大器并联，反馈信号反馈信号xf以电流形式出现。以电流形式出现。并联负反馈用于减小输并联负反馈用于减小输入电阻。入电阻。判定方法：若反馈支路直接判定方法：若反馈支路直接接到输入端点上，则为并联接到输入端点上，则为并联负反馈。负反馈。本讲稿第十二页，共三十七页ufube+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+T1T2Rf电压串联负反馈电压串联负反馈本讲稿第十
9、三页，共三十七页电压电压串串联负联负反反馈馈本讲稿第十四页，共三十七页3.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响 从从反反馈馈放放大大电电路路的的一一般般表表达达式式可可知知，电电路路中中引引入入负负反反馈馈后后其其增增益益下下降降，但但放放大大电电路路的的其其他他性性能能会会得得到到改改善善，如如提提高高放放大大倍倍数数的的稳稳定定性性、减减小小非非线线性失真、抑制噪声干性失真、抑制噪声干扰扰、扩扩展通展通频带频带等。等。本讲稿第十五页，共三十七页一、降低放大倍数一、降低放大倍数无反馈无反馈负反馈负反馈正反馈正反馈反馈基本方程反馈基本方程本讲稿第十六页，共三十七页二、提高放
10、大倍数的稳定度二、提高放大倍数的稳定度稳定度通常用增益的相对变化量来衡量。稳定度通常用增益的相对变化量来衡量。开环放大倍数的稳定度为开环放大倍数的稳定度为闭环放大倍数的稳定度为闭环放大倍数的稳定度为已知已知 ，对，对A求导：求导：本讲稿第十七页，共三十七页引入负反馈使放大器放大倍数的相对变化量只有引入负反馈使放大器放大倍数的相对变化量只有无反馈放大器放大倍数相对变化量的无反馈放大器放大倍数相对变化量的 ，即，即放大倍数稳定度提高了放大倍数稳定度提高了（1+AF）倍。倍。反馈越深，放大倍数稳定度越高，当深度负反馈越深，放大倍数稳定度越高，当深度负反馈反馈（AF1）时，时，分子分，分子分母约去母约
11、去A，即，即抵消了增益受各种因素的影响。这样抵消了增益受各种因素的影响。这样即使开环放大倍数不稳定，只要保证即使开环放大倍数不稳定，只要保证F值稳定就可值稳定就可使使AF稳定。实际电路中，常采用高稳定电阻组成反稳定。实际电路中，常采用高稳定电阻组成反馈网络。馈网络。本讲稿第十八页，共三十七页三、减小非线性失真三、减小非线性失真 三极管是一个非线性器件，放大器在对信号进行放三极管是一个非线性器件，放大器在对信号进行放三极管是一个非线性器件，放大器在对信号进行放三极管是一个非线性器件，放大器在对信号进行放大时不可避免地会产生非线性失真。假设放大器的输入大时不可避免地会产生非线性失真。假设放大器的输
12、入大时不可避免地会产生非线性失真。假设放大器的输入大时不可避免地会产生非线性失真。假设放大器的输入信号为正弦信号，没有引入负反馈时，开环放大器产生信号为正弦信号，没有引入负反馈时，开环放大器产生信号为正弦信号，没有引入负反馈时，开环放大器产生信号为正弦信号，没有引入负反馈时，开环放大器产生如下图所示的非线性失真，即输出信号的正半周幅度变如下图所示的非线性失真，即输出信号的正半周幅度变如下图所示的非线性失真，即输出信号的正半周幅度变如下图所示的非线性失真，即输出信号的正半周幅度变小，而负半周幅度变大。小，而负半周幅度变大。小，而负半周幅度变大。小，而负半周幅度变大。本讲稿第十九页，共三十七页Ao
13、uiufuiuoud加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后AoF+失真失真改善改善uouo本讲稿第二十页，共三十七页 注注意意：引引入入负负反反馈馈减减小小的的是是环环路路内内的的失失真真。如如果果输输入入信号本身有失真，此时引入负反馈的作用不大。信号本身有失真，此时引入负反馈的作用不大。四、抑制环路内的噪声和干扰四、抑制环路内的噪声和干扰 在反馈环内，放大电路本身产生的噪声和干扰信号，在反馈环内，放大电路本身产生的噪声和干扰信号，可以通过负反馈进行抑制，其原理与减小非线性失真的可以通过负反馈进行抑制，其原理与减小非线性失真的原理相同。但对反馈环外的噪声和干扰信号，引入负反原理相同。但对反馈环外的噪
14、声和干扰信号，引入负反馈也无能为力。馈也无能为力。五、扩宽放大器的频带宽度五、扩宽放大器的频带宽度本讲稿第二十一页，共三十七页六、对输入、输出电阻的影响六、对输入、输出电阻的影响1 1、对输入电阻的影响、对输入电阻的影响（1 1）串联负反馈）串联负反馈ririf ri ，串联负反馈增大串联负反馈增大输入电阻。输入电阻。rif本讲稿第二十二页，共三十七页（2 2）并联负反馈）并联负反馈ririf ri ，并联负反馈减并联负反馈减小输入电阻。小输入电阻。rif本讲稿第二十三页，共三十七页2 2、对输出电阻的影响、对输出电阻的影响（1 1）电压负反馈）电压负反馈rof ro ，电流负反馈增大输出电阻
15、。电流负反馈增大输出电阻。电压负反馈电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）稳定输出电压（当负载变化时）恒恒压源压源输出电阻小。输出电阻小。电流负反馈电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）稳定输出电流（当负载变化时）恒恒流源流源输出电阻大。输出电阻大。本讲稿第二十四页，共三十七页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：1 1、稳定、稳定Q Q点，引入直流负反馈。点，引入直流负反馈。2 2、改善动态性能，引入交流负反馈。、改善动态性能，引入交流负反馈。（1 1）稳定输出电压，引入电压负反馈，减小输出）稳定输出电压，引入电压负反馈，减小输出）稳定输出电压，引入电压负反馈，减小输出
16、）稳定输出电压，引入电压负反馈，减小输出 电阻，提高电路的带负载能力，电阻，提高电路的带负载能力，电阻，提高电路的带负载能力，电阻，提高电路的带负载能力，（2 2）稳定输出电流，引入电流负反馈，增大输出电阻。）稳定输出电流，引入电流负反馈，增大输出电阻。）稳定输出电流，引入电流负反馈，增大输出电阻。）稳定输出电流，引入电流负反馈，增大输出电阻。（3 3）增大输入电阻，引入串联负反馈。）增大输入电阻，引入串联负反馈。）增大输入电阻，引入串联负反馈。）增大输入电阻，引入串联负反馈。（4 4）减小输入电阻，引入并联负反馈。）减小输入电阻，引入并联负反馈。）减小输入电阻，引入并联负反馈。）减小输入电阻
17、，引入并联负反馈。本讲稿第二十五页，共三十七页需稳定输出电压并提高输入电阻。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+T1T2Rf电压串联负反馈电压串联负反馈本讲稿第二十六页，共三十七页练习：练习：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，）希望加入信号后，ic3的数值基本不受的数值基本不受R6改变的影响。改变的影响。ic3本讲稿第二十七页，共三十七页（2）希望接入负载后，输出电压）希望接入负载后，输出电压UO基本稳定。基本稳定。本讲稿第二十八页，共三十七页（3）希望输入端向信号源索取的电流小。）希
18、望输入端向信号源索取的电流小。本讲稿第二十九页，共三十七页（4）希望稳定静态工作点。）希望稳定静态工作点。解：解：以上两种反馈都同时具有交、直流反馈，所以能够稳定静态工作点。以上两种反馈都同时具有交、直流反馈，所以能够稳定静态工作点。如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？本讲稿第三十页，共三十七页 1+1时称为深度负反馈“虚短虚短”“虚断虚断”3.3 深度深度负负反反馈馈条件下的近似条件下的近似计计算算本讲稿第三十一页，共三十七页解：解：该电路为电流串联负反馈。该电路为电流串联负反馈。将输入端开路，得到反馈网络对输出端的影响。将输入端开
19、路，得到反馈网络对输出端的影响。与前面的结果比较例例1 1：求图示电路的闭环放大倍数。求图示电路的闭环放大倍数。本讲稿第三十二页，共三十七页-+uoRfR1+-uf电压串联负反馈电压串联负反馈例例2 2：本讲稿第三十三页，共三十七页例例3 3：电流并联负反馈电流并联负反馈在并联负反馈中，实际在并联负反馈中，实际输入信号是输入信号是ii，此时，此时ui=ube0。计算计算Auf无无实际意义。实际意义。本讲稿第三十四页，共三十七页实际应用电路实际应用电路1、通用前置放大电路、通用前置放大电路用于音频或视频放大的通用前置放大电路。用于音频或视频放大的通用前置放大电路。本讲稿第三十五页，共三十七页2、精密电流变换器、精密电流变换器运放和场效应管电路、三极管电路构成的反馈放大电路。运放和场效应管电路、三极管电路构成的反馈放大电路。本讲稿第三十六页，共三十七页3、高阻宽带缓冲器、高阻宽带缓冲器共源极场效应管放大电路和共射极三极管放大电路所构成共源极场效应管放大电路和共射极三极管放大电路所构成的反馈放大电路。的反馈放大电路。本讲稿第三十七页，共三十七页