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1、第第7 7章章 反馈放大电路反馈放大电路7.1反馈的概念反馈的概念7.1.1反馈的基本概念反馈的基本概念在在某某系系统统中中,输输出出回回路路的的某某一一(电电)量量,通通过过某某种种方方式式,对对输输入入回路进行反作用回路进行反作用,这样的连接方式称为反馈。这样的连接方式称为反馈。将将电电路路的的输输出出量量的的一一部部分分或或全全部部,通通过过一一定定的的电电路路(反反馈馈网网络络),再返送到输入电路再返送到输入电路,并对输入造成影响并对输入造成影响,这就是反馈。这就是反馈。把把系系统统的的输输出出量量的的一一部部分分或或全全部部，经经过过反反馈馈机机构构反反过过来来送送回回到到它它的的输
2、输入入端端，与与原原来来的的输输入入量量共共同同控控制制该该系系统统，这这种种联联接接方式称为方式称为反馈反馈（feedback）。）。在在许许多多实实际际的的物物理理系系统统中中，都都存存在在着着某某种种类类型型的的反反馈馈。虽虽然然反反馈馈理理论论首首先先是是在在电电子子领领域域中中产产生生的的，但但事事实实上上，反反馈馈概概念念和和理理论论已已获获得得了了日日益益广广泛泛的的应应用用，超超越越了了工工程程领领域域，如如生生物物反反馈馈等等。在在电电子子电电路路中中，反反馈馈现现象象是是普普遍遍存存在在的的，以以外外在在的的或或隐隐含的方式出现。含的方式出现。反馈的形式及其判别反馈的形式及
3、其判别电路中的反馈形式很多，主要有以下几种：电路中的反馈形式很多，主要有以下几种：1正反馈和负反馈正反馈和负反馈由于反馈放大器的输出信号被送回到输入端，得到反馈信由于反馈放大器的输出信号被送回到输入端，得到反馈信号，它与原输入信号共同控制放大器，因此必然使放大器的输号，它与原输入信号共同控制放大器，因此必然使放大器的输出信号受到影响，其放大倍数也将改变。根据反馈影响（即反出信号受到影响，其放大倍数也将改变。根据反馈影响（即反馈性质）的不同，它可分为正反馈和负反馈两类。如果反馈信馈性质）的不同，它可分为正反馈和负反馈两类。如果反馈信号加强输入信号，即在输入信号不变时输出信号比没有反馈时号加强输入
4、信号，即在输入信号不变时输出信号比没有反馈时变大，导致放大倍数增大，这种反馈称为变大，导致放大倍数增大，这种反馈称为正反馈正反馈；反之，如果；反之，如果反馈信号削弱输入信号，即在输入信号不变时输出信号比没有反馈信号削弱输入信号，即在输入信号不变时输出信号比没有反馈时变小，导致放大倍数减小，这种反馈称为反馈时变小，导致放大倍数减小，这种反馈称为负反馈负反馈。判别反馈的性质可采用瞬时极性法：先假定输入信号的瞬判别反馈的性质可采用瞬时极性法：先假定输入信号的瞬对地有一正向的变化，即瞬时电位升高（用对地有一正向的变化，即瞬时电位升高（用“”表示），瞬表示），瞬时极性用时极性用“（）（）”表示；然后按照
5、信号先放大后反馈的传输表示；然后按照信号先放大后反馈的传输途径，根据放大器在中频区有关电压的相位关系，依此得到各途径，根据放大器在中频区有关电压的相位关系，依此得到各级放大器的输入信号与输出信号的瞬间电位是升高还是降低，级放大器的输入信号与输出信号的瞬间电位是升高还是降低，即极性是（）还是（），最后推出反馈信号的瞬时极性，即极性是（）还是（），最后推出反馈信号的瞬时极性，从而判断反馈信号是加强还是削弱输入信号，加强的（即净输从而判断反馈信号是加强还是削弱输入信号，加强的（即净输入信号增大）为正反馈，削弱的（即输入信号减小）为负反馈。入信号增大）为正反馈，削弱的（即输入信号减小）为负反馈。（判断
6、举例）（判断举例）本级反馈或局部反馈本级反馈或局部反馈级间反馈级间反馈本级负反馈只改善本级放大器的性能，本级负反馈只改善本级放大器的性能，而级间负反馈可改善多级放大器的性能。而级间负反馈可改善多级放大器的性能。本章主要讨论级间反馈。本章主要讨论级间反馈。有两点值得注意有两点值得注意：第一，分析信号瞬时极性变化是在中频区进行的，第一，分析信号瞬时极性变化是在中频区进行的，所以应不考虑耦合元件产生的附加效应，即大电容视为所以应不考虑耦合元件产生的附加效应，即大电容视为短路，小电容视为开路等；短路，小电容视为开路等；第二，引入反馈（正反馈或负反馈）并没有改变放第二，引入反馈（正反馈或负反馈）并没有改
7、变放大器的本身的极性，故反相输入端仍与本级的输出反相，大器的本身的极性，故反相输入端仍与本级的输出反相，同相亦然同相亦然。2直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈如上所述，如果反馈回来的信号是直流量，则为如上所述，如果反馈回来的信号是直流量，则为直流反馈直流反馈；如果反馈回来的信号是交流量，则为如果反馈回来的信号是交流量，则为交流反馈交流反馈。直流负反馈多用。直流负反馈多用于稳定静态工作点，交流负反馈则用于改善放大器的性能。此外，于稳定静态工作点，交流负反馈则用于改善放大器的性能。此外，如果反馈回来的信号既有交流分量、又有直流分量，则同时存在如果反馈回来的信号既有交流分量、又有直流分量，则同时存
8、在交直流反馈。交直流反馈。直流反馈和交流反馈可以通过观察反馈信号是直流量还是交直流反馈和交流反馈可以通过观察反馈信号是直流量还是交流量来判断，也可以画出反馈放大器的直流通路和交流通路来判流量来判断，也可以画出反馈放大器的直流通路和交流通路来判断。断。具有不同反馈的电路具有不同反馈的电路（a）电路电路（b）直流通路直流通路（c）交流通路交流通路（a）（b）（c）交、直交3电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈根据基本放大器和反馈网络在根据基本放大器和反馈网络在输出端输出端连接方式的不同，反连接方式的不同，反馈放大器分为馈放大器分为电压反馈电压反馈和和电流反馈电流反馈。（a）电压反馈 （b）电流反馈
9、基本放大器反馈网络至输入端反馈信号（xf）基本放大器反馈网络至输入端反馈信号（xf）如果在反馈放大器的输出端，如果基本放大器如果在反馈放大器的输出端，如果基本放大器（一部分或全部）和反馈网络并联，则反馈信号（一部分或全部）和反馈网络并联，则反馈信号xf与输出电压与输出电压uo成正比，或者说反馈信号取自输出电成正比，或者说反馈信号取自输出电压（称为电压采样），这种方式称为电压反馈，如压（称为电压采样），这种方式称为电压反馈，如图（图（a）所示。所示。如果在反馈放大器的输出端，基本上放大器和如果在反馈放大器的输出端，基本上放大器和反馈网络串联，则反馈信号反馈网络串联，则反馈信号xf与输出电流与输出
10、电流io成正比，成正比，或者说反馈信号取自输出电流（称为电流采样），或者说反馈信号取自输出电流（称为电流采样），这种方式称为电流反馈，如图（这种方式称为电流反馈，如图（b）所示。所示。判断电压反馈的电流反馈可采用判断电压反馈的电流反馈可采用短路法短路法。例如，图例如，图（左图）中，若把左图）中，若把RL短路，这时短路，这时ioic仍在仍在Re上形成反馈电上形成反馈电压，故为压，故为电流反馈电流反馈。图。图（右图）中基把右图）中基把RL短路，这时短路，这时Rf接在反相输入接在反相输入端与在之间，不构成反馈通路，反馈就不存在了，故为端与在之间，不构成反馈通路，反馈就不存在了，故为电压反馈电压反馈。
11、4串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈根据基本放大器和反馈网络在根据基本放大器和反馈网络在输入端输入端连接方式的连接方式的不同，反馈放大器分为不同，反馈放大器分为串联反馈串联反馈和和并联反馈并联反馈。（a）串联反馈串联反馈（b）并联反馈并联反馈如果在输入端，如果基本放大器和反馈网络串联，即反馈电压如果在输入端，如果基本放大器和反馈网络串联，即反馈电压uf与输入电压与输入电压ui共同作用在基本放大器的输入端，在负反馈时使净共同作用在基本放大器的输入端，在负反馈时使净输入电压输入电压ui uiuf变小（称为变小（称为电压比较电压比较），这种方式称为），这种方式称为串联反串联反馈馈，如图（，如图（a
12、）所示；所示；如果在输入端，基本放大器和反馈网络并联，即反馈电流如果在输入端，基本放大器和反馈网络并联，即反馈电流if与与输入电流输入电流ii共同作用于基本放大器的输入端，在负反馈时使净输入共同作用于基本放大器的输入端，在负反馈时使净输入电流电流iiiiif变小（称为变小（称为电流比较电流比较），这种方式称为），这种方式称为并联反馈并联反馈，如，如图（图（b）所示。所示。串联反馈和并联反馈很容易直接从电路中判断别出来。事实上，串联反馈和并联反馈很容易直接从电路中判断别出来。事实上，串联负反馈适于用电压比较的方式来反映反馈对输入信号的影响，串联负反馈适于用电压比较的方式来反映反馈对输入信号的影响
13、，即输入信号反馈信号是以电压相减的形式出现：即输入信号反馈信号是以电压相减的形式出现：uIufui；而并联负反馈则适用于用电流比较的形式来反映反馈对输入信而并联负反馈则适用于用电流比较的形式来反映反馈对输入信号的影响，即输入信号与反馈信号是以电流相减的形式出现：号的影响，即输入信号与反馈信号是以电流相减的形式出现：iiifii。（判断举例）（判断举例）图（图（a）为并联负反馈放大器。图（为并联负反馈放大器。图（b）为串联负反馈放大器。为串联负反馈放大器。仔细观察图仔细观察图（a）、（）、（b），），可以得到下述可以得到下述结论结论：如果输入信号和反馈信号分：如果输入信号和反馈信号分别加到放大器
14、两个别加到放大器两个不同的输入端不同的输入端（三极管的基极和发射极可以看成放大器的两个（三极管的基极和发射极可以看成放大器的两个输入端），则为输入端），则为串联反馈串联反馈；如果输入信号与反馈信号都加到放大器的；如果输入信号与反馈信号都加到放大器的同一输入端同一输入端，则为则为并联反馈并联反馈。（a）并联反馈并联反馈（b）串联反馈串联反馈由于串联负反馈的由于串联负反馈的uiuiuf，故当输入电压故当输入电压ui一定时，一定时，若反馈越强，若反馈越强，uf也越大，则净输入电压也越大，则净输入电压ui就越小。显然，若信就越小。显然，若信号源为一恒流源，由图（号源为一恒流源，由图（a）可知，此时可知
15、，此时ui与与uf无关，反馈不起无关，反馈不起作用；而当信号源为一恒压源时（图中作用；而当信号源为一恒压源时（图中Rs0），），uius，反馈反馈的影响最大。换言之，信号源的内阻越小，串联负反馈的作用的影响最大。换言之，信号源的内阻越小，串联负反馈的作用就越强，即就越强，即串联负反馈宜采用电压源作为激励信号源串联负反馈宜采用电压源作为激励信号源。由由于于并并联联负负反反馈馈的的iiiiif，故故当当输输入入电电流流ii一一定定时时，若若反反馈馈越越强强if也也越越大大，则则净净输输入入电电流流ii就就越越小小，显显然然，若若信信号号源源为为一一恒恒压压源源，由由图图（b）可可知知，此此时时ii
16、与与if无无关关，反反馈馈不不起起作作用用；而而当当信信号号源源为为一一恒恒流流源源时时，（图图中中Rs），iiis，反反馈馈的的影影响响最最大大。换换言言之之，信信号号源源的的内内阻阻越越大大，并并联联负负反反馈馈就就越越强强，即即并联负反馈宜采用电流源作为激励信号源并联负反馈宜采用电流源作为激励信号源。7.1.2反馈的一般表达式负反馈放大器的方框图负反馈放大器的方框图基本放大器为正向传输，即净输入信号只通过基本放大器到达输出端而基本放大器为正向传输，即净输入信号只通过基本放大器到达输出端而得到输出信号，反馈网络为反向传输，即输出信号只通过反馈网络到达输入得到输出信号，反馈网络为反向传输，即
17、输出信号只通过反馈网络到达输入端而得到反馈信号。上述两点称为端而得到反馈信号。上述两点称为单向化条件单向化条件。在实际电路中，由于基本放。在实际电路中，由于基本放大器的寄生反馈和反馈网络的直通作用很小可忽略，所以单向化条件可近似大器的寄生反馈和反馈网络的直通作用很小可忽略，所以单向化条件可近似成立。成立。基本关系：基本关系：净输入信号净输入信号开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数闭环放大倍数闭环放大倍数对于不同的组态的负反馈，对于不同的组态的负反馈，和和有四种表示形式，故有四种表示形式，故与与一样，也有一样，也有四种表示形式。（见表四种表示形式。（见表4.2.1）负反馈放大器的方框图负反馈
18、放大器的方框图有时还要用到闭环源放大倍数（闭环增益），它定义为有时还要用到闭环源放大倍数（闭环增益），它定义为也有四种表示形式，对于电压并联负反馈，也有四种表示形式，对于电压并联负反馈，；对于电压；对于电压串联负反馈，串联负反馈，；对于电流并联负反馈，；对于电流并联负反馈，；对于电；对于电流串联负反馈，流串联负反馈，。由于串联负反馈希望信号源内阻。由于串联负反馈希望信号源内阻Rs小，小，理想情况下理想情况下Rs=0，故这时故这时即即，）。而对于）。而对于并联负反馈，要求并联负反馈，要求Rs大，故经常用到大，故经常用到（和和）。式是负反馈）。式是负反馈放大器的重要关系式。放大器的重要关系式。该该
19、式式表表明明，引引入入负负反反馈馈后后放放大大器器的的闭闭环环放放大大倍倍数数为为不不引引入入反反馈馈时时开开环环放大倍数的放大倍数的1（1）倍。）倍。（1）是衡量反馈程度的一个很重要的量，称为）是衡量反馈程度的一个很重要的量，称为反馈深度反馈深度D。不同组态反馈的意义及表达式见表不同组态反馈的意义及表达式见表4.2.17.2负反馈放大电路的组态负反馈放大电路的组态根据基本放大器和反馈网络在输出、输入端连接方式根据基本放大器和反馈网络在输出、输入端连接方式的不同，负反馈放大器可以分为电压并联负反馈、电压串联的不同，负反馈放大器可以分为电压并联负反馈、电压串联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反
20、馈四种组态，下面负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈四种组态，下面分别加以介绍分别加以介绍1电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈放大器如图所示。电压串联负反馈放大器如图所示。基本放大器和反馈网络的连接方式：基本放大器和反馈网络的连接方式：输入端：输入端：串联串联连接，即输入端为电压比较；连接，即输入端为电压比较；输出端：并联连接，即输出端为输出端：并联连接，即输出端为电压电压采样采样。输出量：输出电压输出量：输出电压uo；输入量：输入量：输入电压输入电压ui；反馈量：反馈量：反馈电压反馈电压uf；净输入量：净输入量：净输入电压净输入电压u i。因此，定义基本放大器的放大倍数因此，定义基
21、本放大器的放大倍数为为电压放大倍数（电压增益，无量纲）电压放大倍数（电压增益，无量纲）。而反馈系数而反馈系数（无量纲（无量纲）。）。在在ui一定时，若由于一定时，若由于RL减小使输出电压减小使输出电压uo（指幅值，下指幅值，下同）下降，则有下述自动调整过程：同）下降，则有下述自动调整过程：其结果使输出电压趋于稳定，即电压串联负反馈放大器具其结果使输出电压趋于稳定，即电压串联负反馈放大器具有有稳定输出电压稳定输出电压的特点。的特点。显然，电压串联负反馈电路的信号源应为显然，电压串联负反馈电路的信号源应为电压源电压源。2电压并联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈放大器如图所示。其中电压并联负反馈放
22、大器如图所示。其中A为基本放大器为基本放大器的放大倍数，的放大倍数，F为反馈网络的反馈系数。为反馈网络的反馈系数。基本放大器和反馈网络的连接方式：基本放大器和反馈网络的连接方式：输入端：输入端：并联并联连接，即输入端为电流比较；连接，即输入端为电流比较；输出端：并联连接，即输出端为输出端：并联连接，即输出端为电压电压采样。采样。输出量：输出电压输出量：输出电压uo；输入量：输入电流输入量：输入电流ii；反馈量：反馈电流反馈量：反馈电流if；净输入量：净输入电流净输入量：净输入电流ii。因此，定义基本放大器的放大倍数因此，定义基本放大器的放大倍数为为互阻放大倍数（互阻增益），它具有电阻量纲互阻放
23、大倍数（互阻增益），它具有电阻量纲。而反馈系数而反馈系数，它具有电导量纲它具有电导量纲在在ii一定时，若由于一定时，若由于RL减小使输减小使输出电压出电压uo（指幅值，下同）下降，指幅值，下同）下降，则有下述自动调整过程：则有下述自动调整过程：其结果使输出电压趋于稳定，其结果使输出电压趋于稳定，即电压并联负反馈放大器具即电压并联负反馈放大器具有有稳定输出电压稳定输出电压的特点。的特点。显然，电压并联负反馈电路的信显然，电压并联负反馈电路的信号源应为号源应为电流源电流源。3电流并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈放大器如图所示。电流并联负反馈放大器如图所示。基本放大器和反馈网络的连接方式：基本
24、放大器和反馈网络的连接方式：输入端：输入端：并联并联连接，即输入端为电流比较；连接，即输入端为电流比较；输出端：串联连接，即输出端为输出端：串联连接，即输出端为电流电流采样。采样。输出量：输出量：输出电流输出电流io；输入量：输入电流输入量：输入电流ii；反馈量：反馈电流反馈量：反馈电流if；净输入量：净输入电流净输入量：净输入电流ii。因此，定义基本放大器的放大倍数因此，定义基本放大器的放大倍数为为电流放大倍数（电流增益，无量纲）电流放大倍数（电流增益，无量纲）。而反馈系数而反馈系数（无量纲）（无量纲）。在在ii一定时，若由于一定时，若由于RL增大使输增大使输出电流出电流io（指幅值，下同）
25、下降，指幅值，下同）下降，则有下述自动调整过程：则有下述自动调整过程：其结果使输出电流趋于其结果使输出电流趋于稳定，即电流并联负反稳定，即电流并联负反馈放大器具有馈放大器具有稳定输出稳定输出电流电流的特点。的特点。显然，电流并联负反馈电路的信显然，电流并联负反馈电路的信号源应为号源应为电流源电流源。4电流串联负反馈电流串联负反馈电压串联负反馈放大器如图所示。电压串联负反馈放大器如图所示。基本放大器和反馈网络的连接方式：基本放大器和反馈网络的连接方式：输入端：输入端：串联串联连接，即输入端为电压比较；连接，即输入端为电压比较；输出端：串联连接，即输出端为输出端：串联连接，即输出端为电流电流采样。
26、采样。输出量：输出电流输出量：输出电流io；输入量：输入量：输入电压输入电压ui；反馈量：反馈量：反馈电压反馈电压uf；净输入量：净输入量：净输入电压净输入电压u i。因此，定义基本放大器的放大倍数因此，定义基本放大器的放大倍数为为互导放大倍数（互导电压增益，电导量纲）互导放大倍数（互导电压增益，电导量纲）。而反馈系数而反馈系数（电阻量纲）。（电阻量纲）。在在ui一定时，若由于一定时，若由于RL增大使输增大使输出电流出电流io（指幅值）下降，则有指幅值）下降，则有下述自动调整过程：下述自动调整过程：其结果使输出电流趋于稳其结果使输出电流趋于稳定，即电流串联负反馈放定，即电流串联负反馈放大器具有
27、大器具有稳定输出电流稳定输出电流的的特点。特点。显然，电流串联负反馈电路的信显然，电流串联负反馈电路的信号源应为号源应为电压源电压源。综上所述，综上所述，凡是电压负反馈都能稳定输出电压，凡是电压负反馈都能稳定输出电压，凡是电流负反馈都能稳定输出电流，凡是电流负反馈都能稳定输出电流，即负反馈具有稳定被采样的输出量的作用。即负反馈具有稳定被采样的输出量的作用。例例 试分析如图所示放大电路对交流信号引入反馈的性质和组态。试分析如图所示放大电路对交流信号引入反馈的性质和组态。由式由式可以得到：可以得到：（1）若）若 1 1，则，则 ，即放大器引入反馈后，即放大器引入反馈后放大倍数下降，说明电路引入的是
28、放大倍数下降，说明电路引入的是负反馈负反馈。（2）若）若 1 1，则，则满足满足 1 1条件的负反馈，称为条件的负反馈，称为深度负反馈。深度负反馈。在深度负反馈条件下，闭环放大倍数只在深度负反馈条件下，闭环放大倍数只取决于反馈系数，而与基本放大器几乎取决于反馈系数，而与基本放大器几乎无关。无关。（3）若）若 1 1，则，则 ，即放大器引入反馈，即放大器引入反馈后放大倍数增大，说明电路引入的是后放大倍数增大，说明电路引入的是正反馈正反馈。（4）若）若 1=0，则，则，此时因，此时因，则，则，即，即，表明放大器虽然没有输入信号，也有信，表明放大器虽然没有输入信号，也有信号输出，通常把这种现象称为号
29、输出，通常把这种现象称为自激振荡自激振荡，发生自激振荡时，发生自激振荡时，放大器变成振荡器，失去了放大作用，应当加以避免。放大器变成振荡器，失去了放大作用，应当加以避免。7.3负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响负反馈虽然使放大器的放大倍数下降，却从多方负反馈虽然使放大器的放大倍数下降，却从多方面改善了放大器的性能，如提高放大倍数的稳定性，面改善了放大器的性能，如提高放大倍数的稳定性，减小非线性失真，扩展频带，改变输入、输出电阻等，减小非线性失真，扩展频带，改变输入、输出电阻等，下面分别加以讨论下面分别加以讨论。7.3.1提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性电源电压的变化、负载
30、的变化、环境温度的改变和电源电压的变化、负载的变化、环境温度的改变和元器件的老化或更换所引起电路元器件参数的变化，都元器件的老化或更换所引起电路元器件参数的变化，都会导致放大器放大倍数的改变。当放大器引入负反馈后，会导致放大器放大倍数的改变。当放大器引入负反馈后，如果保持输入信号不变，则输出信号基本得到稳定，因如果保持输入信号不变，则输出信号基本得到稳定，因此闭环放大倍数也很稳定。前面提到，在深度负反馈条此闭环放大倍数也很稳定。前面提到，在深度负反馈条件下，用性能比较稳定的无源线性元件组成反馈网络，件下，用性能比较稳定的无源线性元件组成反馈网络，闭环放大倍就比较稳定。下面分析一般情况下负反馈使
31、闭环放大倍就比较稳定。下面分析一般情况下负反馈使放大倍数稳定的程度，它可用引入负反馈前后放大倍数放大倍数稳定的程度，它可用引入负反馈前后放大倍数的相对变化量之间的关系来表示。的相对变化量之间的关系来表示。为了使分析简化，设信号的频率为中频，则开环放大倍数为了使分析简化，设信号的频率为中频，则开环放大倍数（即引入反馈前的放大倍数）是实数，用（即引入反馈前的放大倍数）是实数，用A表示；反馈网络是电表示；反馈网络是电阻网络，则反馈系数也是实数，用阻网络，则反馈系数也是实数，用F表示。这时，闭环放大倍数表示。这时，闭环放大倍数（即引入反馈后的放大倍数）也是实数，用（即引入反馈后的放大倍数）也是实数，用
32、Af表示。表示。设由于某种原因，使开环放大倍数由设由于某种原因，使开环放大倍数由A变为（变为（A+A），），其其变化量为变化量为 A，相对变化量为相对变化量为 A/A。它将引起闭环放大倍数由它将引起闭环放大倍数由Af变为（变为（Af Af），），变化量为变化量为 Af，相对变化量为相对变化量为 Af/Af。在。在F不变时，有不变时，有当当 AfL，fHffLf ，故故fbwfH，fbwffHf，于是可以得到于是可以得到 fbwf(1AF)fbw即负反馈使放大器的通频带展宽为原来的即负反馈使放大器的通频带展宽为原来的（1AF）倍。但是，它付出了中频放大倍数下降倍。但是，它付出了中频放大倍数下降为
33、原来的为原来的1(1AF）倍的代价。显然，引入负反倍的代价。显然，引入负反馈前后的放大倍数与带宽之积为一常数，即馈前后的放大倍数与带宽之积为一常数，即 AffbwfAfbw放大器的增益带宽积为一常数，可以推知，放大倍数下降越多，频放大器的增益带宽积为一常数，可以推知，放大倍数下降越多，频带也越宽。带也越宽。应当指出，由于不同组态负反馈的闭环放大倍数意义不同，因此带应当指出，由于不同组态负反馈的闭环放大倍数意义不同，因此带宽宽fbwf的意义不同，如电压串联负反馈展宽了电压放大倍数的通频带，电的意义不同，如电压串联负反馈展宽了电压放大倍数的通频带，电压并联负反馈展宽了互阻放大倍数的通频带等。但是，
34、放大器的通频带压并联负反馈展宽了互阻放大倍数的通频带等。但是，放大器的通频带习惯上是指电压放大倍数的通频带，只有当负载和源内阻不含任何电抗习惯上是指电压放大倍数的通频带，只有当负载和源内阻不含任何电抗成分时，负反馈才能使其通频带展宽为原来的（成分时，负反馈才能使其通频带展宽为原来的（1AF）倍，否则对于电倍，否则对于电压并联、电流串联和电流并联负反馈放大器，其通频带不能展宽为原来压并联、电流串联和电流并联负反馈放大器，其通频带不能展宽为原来的（的（1AF）倍。倍。7.3.4改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻1对输入电阻的影响对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响取决于放大器输入端的连
35、续方式，即是串联反负反馈对输入电阻的影响取决于放大器输入端的连续方式，即是串联反馈还是并联反馈，而与输出端的连接方式无关。馈还是并联反馈，而与输出端的连接方式无关。（1）串联负反馈使输入电阻增大）串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈中，由于在放大器的输入端反馈网络和基本放大器是串联串联负反馈中，由于在放大器的输入端反馈网络和基本放大器是串联的，输入电阻的增加是不难理解的。如图为串联负反馈放大器的一般形式，的，输入电阻的增加是不难理解的。如图为串联负反馈放大器的一般形式，其中其中Ri为基本放大器的输入电阻，由图可知为基本放大器的输入电阻，由图可知Riu iii。由图可知由图可知Riu iii，故反
36、馈放大器的输入电阻故反馈放大器的输入电阻，增大为原来的（增大为原来的（1AF）倍倍，对于电压串联负反馈放大器，有对于电压串联负反馈放大器，有对于电流串联负反馈放大器，有对于电流串联负反馈放大器，有值得注意的是，对于反馈环外的偏置电阻值得注意的是，对于反馈环外的偏置电阻，负反负反馈对它们不起作用。馈对它们不起作用。改变：（分立元件电路），先变后并。改变：（分立元件电路），先变后并。（2）并联负反馈使输入电阻减小）并联负反馈使输入电阻减小在并联负反馈中，由于在放大器的输入端反馈网络和在并联负反馈中，由于在放大器的输入端反馈网络和基本放大器是并联的，因而势必造成输入电阻的减小。图基本放大器是并联的，
37、因而势必造成输入电阻的减小。图为并联负反馈放大器的一般形式，为并联负反馈放大器的一般形式，Ri为基本放大器的输入电为基本放大器的输入电阻，由图可知阻，由图可知Riuii i。由图可知由图可知Riuii i，故反馈放大器的输入电阻故反馈放大器的输入电阻减小为原来的减小为原来的1(1AF)倍。倍。对于电压并联负反馈放大器，有对于电压并联负反馈放大器，有对于电流并联负反馈放大器，有对于电流并联负反馈放大器，有 改变：先并后变改变：先并后变2对输出电阻的影响对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响取决于放大器输出端的连接方式，负反馈对输出电阻的影响取决于放大器输出端的连接方式，即是电压反馈还是电流反馈，
38、而与输入端的连接方式无关。即是电压反馈还是电流反馈，而与输入端的连接方式无关。（1）电压负反馈使输出电阻减小）电压负反馈使输出电阻减小前已述及，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即当前已述及，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即当负载变化时，输出电压的变化很小，这意味着电压负反馈放大负载变化时，输出电压的变化很小，这意味着电压负反馈放大器的输出电阻减小了。若基本放大器的输出电阻为器的输出电阻减小了。若基本放大器的输出电阻为Ro，可以证可以证明，电压串联负反馈放大器的输出电阻明，电压串联负反馈放大器的输出电阻式中，式中，Auso为基本放大器在输出端开路（为基本放大器在输出端开路（RL）情况下的源
39、电情况下的源电压的放大倍数，称为开环源电压放大倍数，下标压的放大倍数，称为开环源电压放大倍数，下标o表示输出端表示输出端开路。开路。对于电压并联负反馈放大器，其输出电阻对于电压并联负反馈放大器，其输出电阻式中，式中，Arso为基本放大器输出端开路时的源互阻放大倍数。为基本放大器输出端开路时的源互阻放大倍数。因此，电压负反馈与基本放大器相比，输出电阻减小因此，电压负反馈与基本放大器相比，输出电阻减小为原来的为原来的1(1AsoF)倍。倍。定性分析：定性分析：U0反馈反馈稳定稳定U0恒压源恒压源R0f小小（2）电流负反馈使输出电阻增大）电流负反馈使输出电阻增大由于电流负反馈具有稳定输出电流的作用，
40、即当负载变化由于电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即当负载变化时，输出电流的变化很小，这意味着电流负反馈放大器的输出时，输出电流的变化很小，这意味着电流负反馈放大器的输出电阻增大了。若基本放大器的输出电阻为电阻增大了。若基本放大器的输出电阻为Ro，可以证明，可以证明，电流电流串联串联负反馈放大器的输出电阻负反馈放大器的输出电阻式中，式中，Agss为基本放大器在输出端短路（为基本放大器在输出端短路（RL 0）情况下的源互情况下的源互导放大倍数，称为短路源互导放大倍数，下标第二个导放大倍数，称为短路源互导放大倍数，下标第二个s表示输出表示输出端短路。端短路。对于对于电流并联电流并联负反馈放大器，其
41、输出电阻负反馈放大器，其输出电阻式中，式中，Aiss为基本放大器的短路源电流放大倍数为基本放大器的短路源电流放大倍数。因此，电流负反馈放大器与基本放大器相比，输出电阻因此，电流负反馈放大器与基本放大器相比，输出电阻增大为原来的增大为原来的（1AssF）倍。倍。应该指出，对于反馈环外的集电极电阻，负反馈对它不应该指出，对于反馈环外的集电极电阻，负反馈对它不起作用。起作用。定性分析定性分析：I0反馈反馈稳定稳定I0反馈放大器相当于恒流源反馈放大器相当于恒流源R0f大大7.4深度负反馈放大电路的分析计算深度负反馈放大电路的分析计算深度反馈深度反馈1+AF1AfA/AF=1/F.X0/Xi=X0/Xf
42、XiXf 净输入净输入Xi0 串联型反馈串联型反馈UiUf,Ui0(Ui=0)并联型反馈并联型反馈IiIf,Ii0(Ii=0)利用上述特点，结合具体的电路，就能迅速求出深度负利用上述特点，结合具体的电路，就能迅速求出深度负反馈放大器的性能指标，尤其是闭环电压放大倍数。反馈放大器的性能指标，尤其是闭环电压放大倍数。1电压串联负反馈放大器电压串联负反馈放大器典型的电压串联负反馈放大器如图所示。典型的电压串联负反馈放大器如图所示。XiXfUiUfUf=U0R1/(R1+Rf)Auf=U0/Ui=1+Rf/R1电路为电压串联负反馈电路电路为电压串联负反馈电路.Rif(Rif=R2+Rif)R0f0反馈
43、系数反馈系数2电压并联负反馈放大器电压并联负反馈放大器典型的电压并联负反馈放大器如图所示。典型的电压并联负反馈放大器如图所示。IiIfIi=(U0-0)/R1反相输入端的电压反相输入端的电压 0If=(0-U0)/Rf=-U0/Rf Auf=U0/Ui=-Rf/R1 闭环输入电阻闭环输入电阻Rif0电路输入电阻电路输入电阻Rif=R1+Rif=R1 电路输出电阻电路输出电阻R0f03电流串联负反馈放大器电流串联负反馈放大器电流串联负反馈放大器如图所示。电流串联负反馈放大器如图所示。深度反馈深度反馈：Ui=Uf=(U0/RL)*RAuf=U0/Ui=RL/R闭环输入电阻闭环输入电阻Rif 输出电
44、阻输出电阻R0f4电流并联负反馈放大器电流并联负反馈放大器电流并联负反馈放大器如图所示。电流并联负反馈放大器如图所示。IiIfIi=(Ui-0)/R1If=-R/(R+Rf)*I0Auf=U0/Ui=IoRL/Ui=-Ui(Rf+R)RL/(R1*R)*1/Ui=-(Rf+R)/R*RL/R1Rif0；R0f7.5负反馈负反馈放大电路的自激振荡和消除方法放大电路的自激振荡和消除方法 自激振荡是指放大电路的输入端不加信号时，在输出端也会出现一定幅度和一定频率电压信号的现象。一、负反馈放大电路的自激振荡1.产生自激振荡的条件当1+AF=0时 闭环放大倍数 Af,这表示没有输入信号，输出端也会有信号
45、输出。自激振荡的条件 1+AF=0 或 AF=-1 即|AF|=1 自激的幅度平衡条件 AF=A+F=arg（AF）=（2n+1）(n为整数)自激的相位平衡条件 AF为环路的附加相移 A为基本放大电路的相移，F为反馈网络的相移 一般情况，反馈网络为纯电阻，相移为0，这时总的附加相移AF等于开环放大电路的附加相移A。自激时，环路产生了180（或奇数位的180）的附加相移，这使反馈信号Xf极性发生了180的变化，负反馈变成正反馈。自激振荡的实质就是放大电路中的负反馈变为足够大的正反馈。2.自激振荡产生的原因 信号工作频率在通频范围内，不存在附加相移。从第三章频率的分析可知：单级放大电路在低频或高频
46、时，会产生附加相移，最大的附加相移可达90 o，两极放大电路的最大附加相移可达180 o，但这时放大倍数近似为零，不满足幅度条件。因此两极负反馈放大电路也是稳定的。三级270 o，级数愈多相移也愈大。当其附加相移达到180 o，同时反馈信号的幅值等于或大于净输入信号的幅值时，即|AF|1。负反馈放大电路就产生自激振荡。3.利用波特图判断自激振荡 Lm=20lg|AF|=0 fofc自激 两种：（1）当|AF|=1 即20lg|AF|=0db时 若AF（fc）180o 电路将产生自激 若AF（fc）180o 电路稳定，考虑的相位裕度，保证电路稳定工作，一般要求AF（fc）135 o（2）当AF=
47、180 o时，若|AF|f=fo1电路将产生自激 若|AF|f=fo1 即20lg|AF|0db 电路稳定幅度裕度Gm-10db 4.稳定裕度稳定裕度(1)幅值裕度幅值裕度GmGm=20lg|AF|f=fo=45o稳定负反馈放大电路，稳定负反馈放大电路，Gm为负值，为负值，m为正值。为正值。值愈大，电路愈稳定。值愈大，电路愈稳定。二、常用的校正措二、常用的校正措1、电容校正（主极点校正）、电容校正（主极点校正）图图为为电电容容补补偿偿电电路路，其其中中C为为补补偿偿电电容容。在在这这种种补补偿偿中中，补补偿偿电电容容C并并接接在在放放大大器器时时间间常常数数最最大大的的回回路路里里，也也就就是
48、是接接在在电电路路中中的的前前级级输输出出电电阻阻和和后后级级输输入入电电阻阻都都很很大大，而而极极间间电电容容却却很很小小的的节节点点与与地地之之间间。在在中中、低低频频时时，由由于于C的的容容抗抗较较大大，其其影影响响可可以以忽忽略略；在在高高频频时时，由由于于C的的容容抗抗变变小小，使使高高频频放放大大倍倍数数下下降降，从从而而消消除除了了可可能能存在的高频自激振荡。存在的高频自激振荡。2、电阻、电阻电容校正（极零点校正）电容校正（极零点校正）由于放大器的上限截止频率主要由时间常数最大的回路决由于放大器的上限截止频率主要由时间常数最大的回路决定，当并接补偿电容后，该回路的时间常数更大了，这意味着定，当并接补偿电容后，该回路的时间常数更大了，这意味着放大器的上限截止频率变小，即其频带变窄。为此，可采用放大器的上限截止频率变小，即其频带变窄。为此，可采用RC滞后补偿，如图所示，它用串联的滞后补偿，如图所示，它用串联的R、C代替代替C构成补偿电路。构成补偿电路。RC补偿比电容补偿在频宽方面有所改善，但补偿效果稍差。补偿比电容补偿在频宽方面有所改善，但补偿效果稍差。