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1、第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 第一节第一节 反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法第二节第二节 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态第三节第三节 负反馈放大电路的方块图及一般表达式负反馈放大电路的方块图及一般表达式第四节第四节 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析第五节第五节 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第六节第六节 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性重点掌握：反馈的基本概念，负反馈组态与效果，重点掌握：反馈的基本概念，负反馈组态与效果，反馈放大器在深度负反馈下的基本分析方法。反馈放大
2、器在深度负反馈下的基本分析方法。16.1.1.反馈的基本概念反馈的基本概念 将将电电子子系系统统的的输输出出量量（输输出出电电压压或或输输出出电电流流），通通过过一一定定的的电电路路形形式式，部部分分或或全全部部作作用用到到输输入入回回路路，以以影影响响其其输入量（输入电压或输入电流）的过程，输入量（输入电压或输入电流）的过程，称之为称之为反馈反馈。一、什么是反馈？一、什么是反馈？2二、反馈放大电路的方框图二、反馈放大电路的方框图三、反馈的基本类型三、反馈的基本类型正反馈正反馈：使净输入量增大的反馈：使净输入量增大的反馈负反馈负反馈：使净输入量减小的反馈：使净输入量减小的反馈交流反馈交流反馈：
3、反馈量只含有交流量：反馈量只含有交流量直流反馈直流反馈：反馈量只含有直流量：反馈量只含有直流量叠加叠加upuN,uo=+uOMupuN,uo=-uOMuo=Aod(uP-uN)集成运放集成运放36.1.2.反馈的判断反馈的判断 一、有无反馈的判一、有无反馈的判断断直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈无反馈无反馈有反馈有反馈无反馈无反馈直流通路直流通路交流通路交流通路4叠加叠加二、反馈极性的判别：二、反馈极性的判别：瞬时极性法。瞬时极性法。使使 ，则为正反馈；则为正反馈；使使 ，则为负反馈
4、则为负反馈。负反馈负反馈正反馈正反馈负反馈负反馈+由单个集成运放构成的反馈电路由单个集成运放构成的反馈电路,反馈信号接同反馈信号接同相输入端时为正反馈相输入端时为正反馈,接反相输入端时为负反馈接反相输入端时为负反馈-uD=uP-uNuD=uP-uNiD=iI-iF+-5Re 既既存存在在于于交交流流通通路路，也也存存在在于于直直流流通通路路，所所以以既既有有交交流流反反馈馈，也也有有直直流流反反馈；馈；R3和和 R6既既存存在在于于交交流流通通路路，也也存存在在于于直直流流通通路路，所所以以既既有交流反馈，也有直流反馈；有交流反馈，也有直流反馈；三极管电路：净输入信号找三极管电路：净输入信号找
5、uBE 或或 iBuBE 减小，为负反馈。减小，为负反馈。uBE 减小，为负反馈。减小，为负反馈。6例：下图是否引入反馈？例：下图是否引入反馈？直流反馈还是交流反馈？直流反馈还是交流反馈？正反馈还是负反馈？正反馈还是负反馈？解解：引入了反馈：引入了反馈：R3、R4 既有直流反馈又有交流反馈既有直流反馈又有交流反馈 R3、R4均为负反馈均为负反馈uD=uP-uN =uF-uI7本节的负反馈放大电路指的是本节的负反馈放大电路指的是交流负反馈交流负反馈放大电路放大电路6.2.1.负反馈放大电路分析要点负反馈放大电路分析要点无外加反馈时无外加反馈时开环差模放大倍数开环差模放大倍数Aod=uo/(uP-
6、uN)Aod 通常在通常在105 左右左右输入电阻很大输入电阻很大,所以所以UPUN,IP0,IN0有外加负反馈时有外加负反馈时Aod=uo/(uI-uo)uouI 闭环放大倍数闭环放大倍数Af=uo/uI 18总之：总之：1、交流负反馈可稳定输出电压或输出电流，同时使电路的电压、交流负反馈可稳定输出电压或输出电流，同时使电路的电压或电流放大倍数减小；或电流放大倍数减小；2、反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比；、反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比；3、负反馈负反馈是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量，
7、进而调整输出量。输入量，进而调整输出量。要想对负反馈放大电路进行定量分析，首先应研究下列问题：要想对负反馈放大电路进行定量分析，首先应研究下列问题：1、从输出端看从输出端看，反馈量是取自输出电压，还是取自输出电流；，反馈量是取自输出电压，还是取自输出电流；2、从输入端看从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加（串联），反馈量与输入量是以电压方式相叠加（串联）还是以电流方式相叠加（并联）。还是以电流方式相叠加（并联）。综合考虑输入端和输出端，可把负反馈分为四种：综合考虑输入端和输出端，可把负反馈分为四种：电压串联负反馈电流串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电压
8、并联负反馈电流并联负反馈9四种组态的电路的方块图四种组态的电路的方块图:6.2.2.负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态10 解：据图示瞬时极性：解：据图示瞬时极性：所以，为所以，为电压串联负反馈电压串联负反馈。解：据图示瞬时极性：解：据图示瞬时极性：所以，为所以，为电压并联负反馈电压并联负反馈。所以，输出电压与负载无关，所以，输出电压与负载无关，电压负反馈稳定输出电压，电压负反馈稳定输出电压，RO011 解：据图示瞬时极性：解：据图示瞬时极性：所以，为所以，为电流串联负反馈电流串联负反馈 解：解：所以，为所以，为电流并联负反馈电流并联负反馈。所以，输出电流与负载无关，所以，输出电
9、流与负载无关，电流负反馈稳定输出电流，电流负反馈稳定输出电流，RO12 若若将将输输出出电电压压 短短路路，反反馈馈量量若若取取自自于于输输出出电电压压，则则反反馈馈量量必必为为0，故故可可以以判判断断为为电电压压反反馈馈；反反馈馈量量若若取取自自于于输输出电流，则反馈量不为出电流，则反馈量不为0，故可以判断为电流反馈。，故可以判断为电流反馈。6.2.3.负反馈放大电路组态的判断负反馈放大电路组态的判断电压反馈或电流反馈的判断方法：电压反馈或电流反馈的判断方法：串联反馈或并联反馈的判断方法：串联反馈或并联反馈的判断方法：四种反馈组态的放大倍数：四种反馈组态的放大倍数：电压串联负反馈电压串联负反
10、馈 电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈13所以，为所以，为电压串联负反馈电压串联负反馈。所以，为所以，为电压并联负反馈电压并联负反馈。14所以，为所以，为电流串联负反馈电流串联负反馈所以，为所以，为电流并联负反馈电流并联负反馈。15三极管电路：净输入信号找三极管电路：净输入信号找uBE 或或 iB所以，为所以，为电流串联负反馈电流串联负反馈所以，为所以，为电压串联负反馈电压串联负反馈16所以，为并联负反馈。所以，为并联负反馈。所以，为电流反馈。所以，为电流反馈。该电路为该电路为电流并联负反馈电流并联负反馈。电流串联负反馈电流串联负反馈电压串联
11、负反馈电压串联负反馈171.负反馈负反馈放大电路的一般形式放大电路的一般形式1819202.基本放大电路的计算基本放大电路的计算反反馈馈网网络络对对输输入入端端的的影影响响：电电流流反反馈馈使使输输出出电电流流所所在在回回路路开开路路电压反馈使输出端短路。电压反馈使输出端短路。(1)(1)开环时反馈网络的负载效应开环时反馈网络的负载效应21反反馈馈网网络络对对输输出出端端的的影影响响：串串联联反反馈馈在在输输入入级级与与反反馈馈网网络络的的连连接处断开；并联反馈使输入端对地短路。接处断开；并联反馈使输入端对地短路。(2)(2)考虑开环时反馈网络的负载效应，得负反馈放大电路中考虑开环时反馈网络的
12、负载效应，得负反馈放大电路中的基本放大电路，据此求解的基本放大电路，据此求解开环放大倍数开环放大倍数A和反馈系数和反馈系数F。利用集成运放构成的负反馈放大电路，一般均满足利用集成运放构成的负反馈放大电路，一般均满足1+AF1，在近似分析中均可认为在近似分析中均可认为A Af f1/F1/F，而不必求出基本放大电路的而不必求出基本放大电路的A A。22电压串联负反馈电压串联负反馈 将输出端短路，得到反馈网将输出端短路，得到反馈网络对输入端的影响。络对输入端的影响。断开输入回路与反馈网络的断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端连接，得到反馈网络对输出端的影响。的影响。23电流串联负反馈
13、电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈24电流并联负反馈电流并联负反馈256.4.1.深度负反馈的实质深度负反馈的实质6.4.2.深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算266.4.2.反馈网络及放大倍数的分析反馈网络及放大倍数的分析电压串联负反馈。电压串联负反馈。电流串联负反馈。电流串联负反馈。27电压并联负反馈。电压并联负反馈。电流电流并并联负反馈。联负反馈。28例：例：求图示电路的闭环放大倍数。求图示电路的闭环放大倍数。解解1 1：该电路为电压并联负反馈。该电路为电压并联负反馈。解解2 2：29例：例：求图示电路的闭环放大倍数。求图示电路的闭环放大倍数。解：解：该电路为该电路
14、为电流串联负反馈电流串联负反馈。i1i2iOi330例：例：求图示电路的闭环放大倍数。求图示电路的闭环放大倍数。解：解：该电路为该电路为电压串联电压串联负反馈。负反馈。31例：例：求图示电路的闭环放大倍数。求图示电路的闭环放大倍数。解：解：该电路为电流并联负反馈。该电路为电流并联负反馈。将输入端短路，得到反馈网将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。络对输出端的影响。326.5.1.稳定放大倍数稳定放大倍数即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF 倍。倍。另一方面，在深度负反馈条件下：另一方面，在深度负反馈条件下：即即闭闭环环增增益益只只取取决决于于反反馈馈
15、网网络络。当当反反馈馈网网络络由由稳稳定定的的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。336.5.2.改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻 串联反馈串联反馈一、一、对输入电阻的影响对输入电阻的影响 并联反馈并联反馈 串联反馈使输入电阻增大串联反馈使输入电阻增大 并联反馈使输入电阻减小并联反馈使输入电阻减小34 电压反馈电压反馈二、对输出电阻的影响二、对输出电阻的影响 电流反馈电流反馈 电压反馈使输出电阻减小电压反馈使输出电阻减小 电流反馈使输出电阻增大电流反馈使输出电阻增大356.5.3.展宽频带展宽频带基基本本放放大大电电路路高高频频段段的
16、放大倍数为的放大倍数为引引入入负负反反馈馈后后,高高频频段的放大倍数为段的放大倍数为分子分母均除以分子分母均除以(1+AmF),得得366.5.4.减小非线性失真减小非线性失真上限频率扩展上限频率扩展1+AF倍倍下限频率降低下限频率降低1+AF倍倍 闭闭环环时时增增益益减减小小，线线性度变好。性度变好。fABo Ao AFBF结论结论:376.5.5.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 要稳定静态工作点要稳定静态工作点 引入直流负反馈引入直流负反馈 要改善电路的动态性能要改善电路的动态性能 引入交流负反馈引入交流负反馈 要稳定输出电压，降低输出电阻要稳定输出电压，降低
17、输出电阻 引入电压负反馈引入电压负反馈 要稳定输出电流，增加输出电阻要稳定输出电流，增加输出电阻 引入电流负反馈引入电流负反馈 要要增增大大输输入入电电阻阻，减减小小信信号号源源内内阻阻上上的的压压降降（信信号号源源为为电压源）电压源）引入串联负反馈引入串联负反馈 要要减减小小输输入入电电阻阻，减减小小信信号号源源内内阻阻上上的的分分流流（信信号号源源为为电流源）电流源）引入并联负反馈引入并联负反馈 要进行信号变换时要进行信号变换时 引入合适组态的负反馈引入合适组态的负反馈38电压串联负反馈电压串联负反馈 uiuuo o电流串联负反馈电流串联负反馈 uiiio o电流并联负反馈电流并联负反馈
18、iiiio o电压并联负反馈电压并联负反馈 iiuuo o39解：解：1.电压串联负反馈电压串联负反馈 例：例：选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。1.某某 测测 量量 仪仪 表表，要要 求求 ri 高高，输输 出出 电电 压压 稳稳 定定，应应 选选 用用 。2.为获得一个电压控制电流源，应选用为获得一个电压控制电流源，应选用 。3.为获得一个电流控制电流源，应选用为获得一个电流控制电流源，应选用 。4.为为了了充充分分提提高高负负反反馈馈的的效效果果，当当信信号号源源为为高高内内阻阻的的电电 流流 信信 号号 源源，又又 要要 求求 放放 大大 电电
19、 路路 的的 输输 出出 电电 压压 稳稳 定定，应应 选选 用用 。2.电流串联负反馈电流串联负反馈3.电流并联负反馈电流并联负反馈4.电压并联负反馈电压并联负反馈40 例：例：根据下列要求，正确连接下列电路。根据下列要求，正确连接下列电路。1.减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；2.将输入电流将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO；3.将输入电流将输入电流 iI 转换成稳定的输出转换成稳定的输出uO。1.电压串电压串联负反馈联负反馈41 例：例：根据下列要求，正确连接下列电路。根
20、据下列要求，正确连接下列电路。1.减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；2.将输入电流将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO；3.将输入电流将输入电流 iI 转换成稳定的输出转换成稳定的输出uO。1.电压串电压串联负反馈联负反馈2.电流并电流并联负反馈联负反馈42 例：例：根据下列要求，正确连接下列电路。根据下列要求，正确连接下列电路。1.减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；2.将输入电流将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性
21、关系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO；3.将输入电流将输入电流 iI 转换成稳定的输出转换成稳定的输出uO。1.电压串电压串联负反馈联负反馈2.电流并电流并联负反馈联负反馈3.电压并电压并联负反馈联负反馈436.6.1 负反馈放大电路自激振荡的原因和条件负反馈放大电路自激振荡的原因和条件1.1.自激振荡现象自激振荡现象 在在不不加加任任何何输输入入信信号号的的情情况况下下，放放大大电电路路仍仍会会产产生生一定频率的信号输出。一定频率的信号输出。2.2.产生原因产生原因使输入信号为零，电路的电扰动产生的微弱信号被不断放使输入信号为零，电路的电扰动产生的微弱信号被不断放大，最终将产生自激振荡。大，最终将产生自激振荡。443.3.自激振荡条件自激振荡条件产生自激振荡。产生自激振荡。反馈深度反馈深度自激振荡的平衡条件：自激振荡的平衡条件：幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）闭环增益闭环增益写成幅值与相角的形式：写成幅值与相角的形式：45