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1、第第4章章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈4.1 反反馈的的类别与判断与判断4.2 负反反馈对放大放大电路性能的影响路性能的影响第第4章章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈本章要求：本章要求：理解反馈的基本概念，熟练掌握运用瞬时增量法来理解反馈的基本概念，熟练掌握运用瞬时增量法来判断反馈的极性判断反馈的极性，理解，理解交流反馈和直流反馈的概念，熟练掌握交流反馈和直流反馈的概念，熟练掌握交流负反馈组态（电压串联、电压交流负反馈组态（电压串联、电压并联、电流串联、电流并联）的判断并联、电流串联、电流并联）的判断方法，掌握反馈的一般表达式，理解方法，掌握反馈的一般表达式，理解交流交流负反馈对放大电
2、路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响。放大电路中的反馈（放大电路中的反馈（Feedback)反馈是指将系统中的反馈是指将系统中的输出输出量的一部分或全部，按一定的方量的一部分或全部，按一定的方式引式引回回到系统的输入端，从而影响原系统的输入量的过程。到系统的输入端，从而影响原系统的输入量的过程。反馈结构示意框图反馈结构示意框图(Feedback Configuration)AXiXoFXfXid不含反不含反馈放大馈放大反馈反馈网络网络输入输入输出输出反馈信号反馈信号净输入净输入信号信号Xid=Xi-Xf+-1 1、开环放大倍数、开环放大倍数A A(Open-loop Gain)2 2、反馈系
3、数、反馈系数F F(Feedback Transfer Function)3、闭环放大倍数、闭环放大倍数Af(Closed-loop Gain)反馈基本关系反馈基本关系AXiXoFXfXid+-AXidXo=FXoXf=AfXiXo=AfXiXo=XfXidXo+XidXo/1+Xf/XidXidXo/1+XidXfXoXo反馈的分类反馈的分类交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈交直流反馈交直流反馈：只对：只对交流交流具有反馈作用具有反馈作用：只对：只对直流直流具有反馈作用具有反馈作用：对：对交直流交直流都具有反馈作用都具有反馈作用uoBTRCC1u ui i+-C2+-+UCCRb1Rb2RLR
4、eCe输入输入回路回路输出输出回路回路R Re e与与C Ce e构成反馈网络构成反馈网络该反馈是什该反馈是什么类型？么类型？判断方法判断方法判断在判断在交、直流通路交、直流通路中，反馈是否存在中，反馈是否存在BTRC+UCCRb1Rb2Re直流通路直流通路uoBTRCu ui i+-+-Rb1Rb2RL交流通路交流通路该电路为直流反馈该电路为直流反馈4.1 反馈的类别与判断反馈的类别与判断Rb1RcC1C2Rb2ReRL+UCCuiuo+RSeS+交、直流分量的信交、直流分量的信交、直流分量的信交、直流分量的信号均可通过号均可通过号均可通过号均可通过 R Re e，所，所，所，所以以以以R
5、Re e引入的是交、直引入的是交、直引入的是交、直引入的是交、直流反馈。流反馈。流反馈。流反馈。例：例：例：例：判断图示电路中的反馈是交流反馈还是直流反馈。判断图示电路中的反馈是交流反馈还是直流反馈。判断图示电路中的反馈是交流反馈还是直流反馈。判断图示电路中的反馈是交流反馈还是直流反馈。解解解解:RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈；对交流不起作用，引入的是直流反馈；RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。是交、直流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo o反馈
6、反馈极性极性的分类的分类正反馈正反馈(positive feedback)负反馈负反馈(negative feedback)-当当|Af|A|时，称系统引入了正反馈。时，称系统引入了正反馈。-当当|Af|A|，则必则必|Xid|Xi|；若若|Af|A|，则必则必|Xid|UB，则有：，则有：VNVPVM结论结论：两个增量不同的点相联后，该点：两个增量不同的点相联后，该点的增量介于相联前两点的增量之间。的增量介于相联前两点的增量之间。u“瞬时电位增量法瞬时电位增量法”判断反馈极性的步判断反馈极性的步骤骤断开反馈网络的输出端断开反馈网络的输出端以图示运算放大器构成的电路为例以图示运算放大器构成的电
7、路为例+-uo A AR1R2ui+-RL反馈在反馈在哪哪里？里？在放大电路输入端加增量在放大电路输入端加增量ui0ab计算断开点处增量的大小计算断开点处增量的大小显然显然b点的增量点的增量Vbui由于运放中有由于运放中有 u0=-Auui，则，则a点的增量点的增量va=u0=-Auui所以所以a、b点联接后该点增量点联接后该点增量V为为vaV1|1+AF|1，定义定义：|1+AF|1+AF|为为反馈深度反馈深度。当当|1+AF|1|1+AF|1时，称放时，称放大电路具有大电路具有深度负反馈深度负反馈，此时：此时：闭环放大倍数闭环放大倍数与开环放大倍与开环放大倍数无关数无关4.2 负反馈对放大
8、电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响例：例：已知一反馈放大电路已知一反馈放大电路A=10A=104 4，当，当F=0.01F=0.01时，求时，求A Af f。解：解：反馈深度反馈深度 1+AF=1+101+AF=1+104 40.01=1010.01=101，则，则若采用近似关系，有若采用近似关系，有与精确计算相比，误差为与精确计算相比，误差为1%1%。2 2、提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性在中频条件下，对在中频条件下，对 微分，有微分，有对上式同除对上式同除A Af f，有，有对负反馈电路，因为对负反馈电路，因为|1+AF|1|1+AF|1，所以，所以结论结论：闭环放大倍：闭
9、环放大倍数的稳定性比开环数的稳定性比开环提高提高|1+AF|1+AF|倍倍例：例：已知放大电路已知放大电路A=100A=100、F=0.05F=0.05，如果，如果A A产生产生30%30%的变化，的变化，求求A Af f的变化率。的变化率。A Af f的变化率为：的变化率为：解：解：反馈深度反馈深度 1+AF=1+1000.06=61+AF=1+1000.06=6，则，则3 3、改善输出波形的非线性失真改善输出波形的非线性失真输入正输入正弦信号弦信号输出信号正半输出信号正半周幅值大、负周幅值大、负半周幅值小半周幅值小反馈信号正半反馈信号正半周幅值大、负周幅值大、负半周幅值小半周幅值小净输入正
10、半净输入正半周幅值小、周幅值小、负半周幅值负半周幅值大大输出信输出信号改善号改善4 4、展宽放大器的通频带展宽放大器的通频带未加负未加负反馈时反馈时此时此时|dA/A|=1-0.707=0.293加负反加负反馈时馈时因为因为|dAf/Af|dA/A|所以频带展宽所以频带展宽可以证明，展宽倍数为可以证明，展宽倍数为|1+AF|1+AF|5 5、负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响u串联负反馈提高输入电阻串联负反馈提高输入电阻 未加负反馈时，放大未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为电路开环输入电阻为 加入负反馈后，放大加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为电路闭环输入电阻为 因为，因为，代入
11、上式，则代入上式，则 即即结论结论：串联型负反馈使输入电阻：串联型负反馈使输入电阻提高提高|1+AF|1+AF|倍倍u并联负反馈降低输入电阻并联负反馈降低输入电阻 未加负反馈时，放大未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为电路开环输入电阻为 加入负反馈后，放大加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为电路闭环输入电阻为 因为因为，代入上式，则代入上式，则 即即结论结论：并联型负反馈使输入电阻：并联型负反馈使输入电阻降低降低|1+AF|1+AF|倍倍6 6、负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响u负反馈对输出电阻的影响取决于反馈是负反馈对输出电阻的影响取决于反馈是电压电压反反馈还是馈还是电流电流反馈
12、。反馈。u电压型负反馈使电压型负反馈使输出电压输出电压稳定性提高稳定性提高 电流型电流型负反馈使负反馈使输出电流输出电流稳定性提高稳定性提高u输出电压稳定性提高，意味着输出电阻输出电压稳定性提高，意味着输出电阻减小减小 输出电流稳定性提高，意味着输出电阻输出电流稳定性提高，意味着输出电阻增大增大结论结论电压型负反馈使输出电阻减小电压型负反馈使输出电阻减小电流型负反馈使输出电阻增大电流型负反馈使输出电阻增大放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则（1 1）为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；为了）为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；为了改善电路的动态性能，应引入交流负反馈
13、。改善电路的动态性能，应引入交流负反馈。（2 2）根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并联负反馈联负反馈。当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时，。当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路的输入电阻，以减小信号源的输出电为增大放大电路的输入电阻，以减小信号源的输出电流和内阻上的压降，应引入串联负反馈。当信号源为流和内阻上的压降，应引入串联负反馈。当信号源为恒流源或内阻较大的电压源时，为减小放大电路的输恒流源或内阻较大的电压源时，为减小放大电路的输入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入并联负入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入并联负反
14、馈。反馈。（3 3）根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入电根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。压负反馈或电流负反馈。当负载需要稳定电压信号时，当负载需要稳定电压信号时，应引入电压负反馈；当负载需要稳定电流信号时，应应引入电压负反馈；当负载需要稳定电流信号时，应引入电流负反馈。引入电流负反馈。（4 4）根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信号）根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信号变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反
15、馈；若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入电流串联负反馈。电流串联负反馈。end本章小结：本章小结：在各种放大电路中普遍采用了负反馈。按照不同的分类标准，反馈可分为正、在各种放大电路中普遍采用了负反馈。按照不同的分类标准，反馈可分为正、负反馈，交、直流反馈，串、并联反馈和电压、电流反馈。负反馈有四种组态。负反馈，交、直流反馈，串、并联反馈和电压、电流反馈。负反馈有四种组态。负反馈虽然降低了放大电路的增益，但却提高了放大电路增益的稳定性，展宽了负反馈虽然降低了放大电路的增益，但却提高了放大电路增益的稳定性，展宽了通频带，减小了非线性失真，改变了放大电路的输入输出电阻。通频带，减小了非线性失真，改变了放大电路的输入输出电阻。