模 拟 电 子 技 术第 五 章
5.1 负反馈放大电路的组成和基本类型
5.3 负反馈对放大电路应用中的几个问题小结
5.2 负反馈对放大电路性能的影响反 馈模 拟 电 子 技 术
5.1 负反馈放大电路的组成和基本类型引 言
5.1.2 负反馈放大电路的基本类型
5.1.3 负反馈放大电路分析
5.1.1 反馈放大电路的组成及基本关系式模 拟 电 子 技 术
1,反馈 — 将电路的输出量 (电压或电流 )的部分或全部,通过一定的元件,以一定的方式回送到输入回路并影响输入量 (电压或电流 )和 输出量的过程 。
引 言
2,信号的两种流向正向传输,输入? 输出反向传输,输 出? 输入
— 开环 — 闭环输入 输出放大电路反馈网络模 拟 电 子 技 术
Aidx oxix +–
比较环节
5.1.1 反馈放大电路的组成一、反馈的组成和基本关系式基本放大电路
fx
F反馈网络
xi — 输入信号 (ii 或 ui )
xid — 净输入信号 (iid 或 uid)
xo — 输出信号 (io 或 uo )
xf — 反馈信号 (if 或 uf )
模 拟 电 子 技 术二、反馈的分类
1,正反馈和负反馈正反馈 — 反馈使净输入电量增加，
从而使输出量增大。
负反馈 — 反馈使净输入电量减小，
从而使输出量减小。
判断法：瞬时极性法
2,直流反馈和交流反馈直流反馈 — 直流信号的反馈。
交流反馈 — 交流信号的反馈。
模 拟 电 子 技 术例 5.1.1
输入回路输出回路判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？
RE 介于输入输出回路，有反馈。
反馈使 uid 减小，为负反馈。
既有直流反馈，又有交流反馈。
模 拟 电 子 技 术
5.1.2 负反馈放大电路的基本类型一、电压反馈和电流反馈电压反馈 — 反馈信号取自输出电压的部分或全部。
判别法,使 uo = 0 (RL 短路 )，
若 反馈消失则为电压反馈 。
电流反馈 — 反馈信号取自输出电流。
判别法,使 io = 0(RL 开路 )，
若反馈消失则为电流反馈。
A
F
RL uo
电压反馈 电流反馈
io
uo
F
A RL
io
模 拟 电 子 技 术二、串联反馈和并联反馈串联反馈,反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现 。
uid = ui? uf
特点,信号源内阻越小,
反馈效果越明显 。
并联反馈,反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现 。
iid = ii? if
特点,信号源内阻越大,
反馈效果越明显 。
A
F
ii
ifi
s
iid
RS
RS A
F
ui
uid
ufus
模 拟 电 子 技 术三、四种基本反馈类型
A
F
ui
uid
ufus
RS RL uo
A
F
ui
uid
ufus
RS
io
uoRL
io
电压串联负反馈电流串联负反馈模 拟 电 子 技 术
F
A
ii
ifi
s
iid
RS RL uo
F
A
ii
ifi
s
iid
RS
io
uoRL
io
电压并联负反馈电流并联负反馈模 拟 电 子 技 术
5.1.3 负反馈放大电路分析例 5.1.2
A
F
电压串联 负 反馈
模 拟 电 子 技 术
uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。
反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。
RL = 0，无反馈，故为电压反馈。
uf = uoR1/(R1 + Rf) 也说明是电压反馈。
uid = ui? uf 故为串联反馈。
模 拟 电 子 技 术例 5.1.3
Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。
反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。
RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。
uf = ioRf,也说明是电流反馈。
uid = ui – uf 故为串联反馈。
A
F
电流串联负反馈模 拟 电 子 技 术例 5.1.4
Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。
反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。
RL = 0，无反馈，故为电压反馈。
iid = ii? if,故为并联反馈。
A
F
电压并联 负 反馈模 拟 电 子 技 术例 5.1.5
Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。
反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。
RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。
iid = ii – if,故为并联反馈。
A
F
电流并联 负 反馈模 拟 电 子 技 术
电流串联负反馈 电压串联负反馈例 5.1.6 反馈类型的判断模 拟 电 子 技 术
RE —
引入本级电流串联负反馈；
引入级间电流并联负反馈。
例 5.1.7
反馈信号 与输入信号 在不同节点为串联反馈，在 同一个节点为并联反馈。
反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。
规 律：
模 拟 电 子 技 术
5.1.4反馈放大电路的框图表示法一,反馈放大电路的框图在一个带反馈的放大电路中,放大电路本身和反馈网络是紧密相连,混为一体的 。 但是
,为了突出反馈的作用,分析反馈对放大电路的影响,我们又希望把反馈放大电路分解为两部分：一是不带反馈的,基本放大电路
”,二是,反馈网络,。 所以能这样做,依据的是所谓,信号单方向作用的假定,。
模 拟 电 子 技 术前面已多次提到信号的正向和反向传输通道,前者是指放大电路本身,而后者是指反馈网络 。 实际上,这两个通道是很难分开的 。 因为一般由无源元件 R和 C
组成的反馈网络显然是双向作用的,而放大电路本身也存在固有的内部反馈 。
但是,在工程实践中的我们有必要也有理由来做一些合理的假定,目的在于突出主要的因素,略去次要的因素,使工作机理更清晰,问题的处理更简单 。
模 拟 电 子 技 术先看信号的正向传输,输入信号可以通过放大电路,也可以通过反馈网络作正向传输 。
前者有很强的放大作用,而后者只能由衰减作用 。 两相比较,我们有理由略去通过反馈网络的信号正向传输,而认为信号的正向传输只能通过放大电路 。 同样,如果略去放大电路本身固有的内部反馈,则可以认为信号的反向传输只能通过反馈网络 。 总之,通过基本放大电路的只有信号的正向传输,而通过反馈网络的只有信号的反向传输 。
模 拟 电 子 技 术再作这样的假定之后,就可以把一个反馈放大电路表示为如图所示 。
在图中,各量既可为电压,又可为电流,因此用一般的加相应的下标表示 。
图中,A是基本放大电路的开环放大倍数
i
o
id
o
X
X
X
X
A?
==
Aidx oxix +–
比较环节 基本放大电路fx
F反馈网络模 拟 电 子 技 术
F是反馈量 与输出量 之比,叫,反馈系数,,
即因此表示从输入端的净输入量 经正向通道 A和反向通道 F,沿反馈形成的闭合环路绕行一周后,作为反馈量出现在输入端的信号传输系数,通常叫做,环路增益,。
fX? oX?
o
f
X
XF
=
id
f
o
f
id
o
X
X
X
X
X
XAF
==
AF idX?
模 拟 电 子 技 术二,闭环增益的一般表达式在上图中,输出量与输入量之比叫做反馈放大电路的,闭环增益,,即它和开环增益 A有着本质的区别 。
所以可得：
这就是反馈放大电路中闭环增益与开环增益的一般表达式 。
i
f X
XA
0=
AF
A
XAF
XA
X
XA
id
id
i
o
f?=?== 11?
模 拟 电 子 技 术三,反馈深度由式可得：
量 是开环增益与闭环增益幅值之比,
它自然反映了反馈对放大电路的影响程度 。
我们把 叫做,反馈深度,。
AFAXAFXAXXA ididiof?=?== 11?
AFAA
f
= 1
AF?1
模 拟 电 子 技 术
1） 如果,则 。 这就是负反馈的情况,因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用,使闭环增益下降 。
因为可见负反馈的作用是使真正加到放大电路输入端的净输入量减小到无反馈时的
,从而使闭环增益下降 。
11 AF AAf?
AF
XX i
id?= 1
AF?1
1
模 拟 电 子 技 术
2） 如果,则 。 这是正反馈的情况,表明反馈的引入加强了输入量的作用,
使毕环增益加大 。
3） 当 时,闭环增益 。 这意味着即使没有输入量也仍然有输出量 。 这种工作状态叫做放大电路的,自激,。 在自激时,
放大电路已失去正常的放大功能,因而一般是必须加以消除的 。 但是,有时又要对自激状态加以利用 。
11 AF AA f?
01 =? AF=
i
o
f X
XA
模 拟 电 子 技 术
4） 当 时,就变为,
说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数 。 因为反馈网络通常由无源元件组成,这些元件性能非常稳定,所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定,不受除输入量以外的干扰因素的影响 。 因为,
,所以叫做,深度反馈,。
11 AF FAFAA f 11=
1AF
11 AF
模 拟 电 子 技 术
5.2 负反馈对 放大电路性能的影响
5.2.1 提高增益的稳定性
5.2.2 减少失真和扩展通频带
5.2.3 改变放大电路的输入和输出电阻模 拟 电 子 技 术
5.2.1 提高增益的稳定性
AF
AA
= 1f )1(
dd
2f AF
AA
=
A
A
AFA
A d
1
1d
f
f
=
Af 的相对变化量 A 的相对变化量放大倍数稳定性提高
A
A
A
AAF dd 11
f
f负反馈，
模 拟 电 子 技 术例 5.2.1 A = 103,负反馈使放大倍数稳定性提高
100 倍,求 F,Af,A 变化?10% 时的
A?f,以及 dAf /Af 。
解,1) 1 + AF = 100,则 F = (100 – 1) / A = 0.099
2)
AF
AA
= 1f
= 103 / 100 = 10
3)
%1.0)1.01 0 01d1 1d
f
f=
= （A
A
AFA
A
此时的 A?f =
%)1.01(10d1 )
f
f (
f =A
AA
负反馈以牺牲放大倍数,换取了放大倍数稳定性的提高 。
模 拟 电 子 技 术
5.2.2 减少失真和扩展通频带一、减少非线性失真
uf
加入负反馈无负反馈
F
uf
Aui uo
+
–
uid uo
大小略大略小略小略大u
i A
接近正弦波改善了波形失真模 拟 电 子 技 术二、扩展通频带 BW
无反馈时,BW = fH? fL? fH
引入反馈后,
1f,AF
AA
=
FA
AA
FA
AA
FA
AA
L
L
Lf
m
m
mf
H
H
Hf 1,1 1?=?=?=,
f
A(f)
O
Am
0.707Am
fL fH
BW
Af(f)
Amf
0.707Amf
fLf fHf
BWf
可证明,fHf = (1 + AF) fH
fLf = fL / (1 + AF)
= (1 + AF) fH
fHf
= (1 + AF) BW
BWf = fHf? fLf
模 拟 电 子 技 术
5.2.3 改变放大电路的输入和输出电阻一、对输入电阻的影响
1,串联负反馈使输入电阻增大
Rif
i
idid
i
fid
i
i
if i
AFuu
i
uu
i
uR?=?==
)1( i if RAFR?=
深度负反馈,ifR
ii
A
F
ui uid
uf
Ri
AFuid
模 拟 电 子 技 术
2,并联负反馈使输入电阻减小
Rif
idid
id
f id
id
i
i
if AFii
u
ii
u
i
uR
=?==
AF
RR
= 1
i
if
深度负反馈,0if?R
if
iidii
A
F
ui Ri
AFiid
模 拟 电 子 技 术二、对输出电阻的影响
1,电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小。
A
F
Ro Rof FA
RR
= 1
o
of
A? 为负载开路时的源电压放大倍数。
深度负反馈,0
of?R
2,电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大
A
F
Ro Rof
)1( o of RFAR=
A? 为负载短路时的源电压放大倍数。
深度负反馈,ofR
模 拟 电 子 技 术
5.3 负反馈对 放大电路应用中的几个问题
5.3.1 放大电路引入负反馈的一般原则
5.3.2 深度负反馈放大电路的特点及性能估算
5.3.3 负反馈放大电路的稳定性模 拟 电 子 技 术
5.3.1 放大电路引入负反馈的一般原则一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈稳定直流,引直流反馈； 稳定交流,引交流反馈；
稳定输出电压,引电压反馈； 稳定输出电流,引电流反馈。
二、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻,采用串联反馈；
欲降低输入电阻,采用并联反馈；
模 拟 电 子 技 术要求高内阻输出,采用电流反馈；
要求低内阻输出,采用电压反馈。
三、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型信号源为恒压源,采用串联反馈；
信号源为恒流源,采用并联反馈；
要求负载能力强,采用电压反馈；
要求恒流源输出,采用电流反馈。
模 拟 电 子 技 术
5.3.2 深度负反馈放大电路的特点及性能估算一、深度负反馈放大电路的特点
1,深度负反馈的特点：
Aidx oxix
fx
F
Axid
AFxid
(1 + AF)xid
时：当 11 AF
AFAF1
即,0id fi xxx
fi uu?
串联负反馈：
0id?u
虚短并联负反馈：
fi i i?
0id?i
虚断模 拟 电 子 技 术
2,深度负反馈电路性能的估算：
(1)电压串联负反馈
8
ui
C1
R1
uoR2
Rf
uid
uf
0id?u 虚短
fi uu?
f1
1o
f RR
Ruu
=
f
L
f
o
i
o
f 1 R
R
u
u
u
uA
u?===
Rif
,ifR
R?if
,2if RR =?
Rof
0of =R
[例 1]
模 拟 电 子 技 术
[例 2]
0id?u fi uu?
1
f
o
i
o
f= u
u
u
uA
u
R?if
,ifR
Rif
,Bif RR =?R
0f
0of?R
[例 3]
fi uu?
1E
f
f
o
i
o
f 1 R
R
u
u
u
uA
u?=?=
模 拟 电 子 技 术
(2)电压并联负反馈运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断
0 ii 虚断 f i ii?
0 = uu 虚地
1
f
1i
ff
i
o
f R
R
Ri
Ri
u
uA
u?=
=
[例 1]
模 拟 电 子 技 术
0 id?i 虚断 f 1 ii?
b 0 =u 虚地
s
f
si
ff
s
o
sf R
R
Ri
Ri
u
uA
u?=
=
[例 2]
模 拟 电 子 技 术
(3)电流串联负反馈
0id?u 虚短 0i 虚断
fi uu? fo Ri?
f
L
o R
R
u=
f
L
i
o
f R
R
u
uA
u ==
[例 1]
模 拟 电 子 技 术
0be id?= uu 虚短
fi uu? E1o Ri=
Loo Riu=
E1
L
i
o
f R
R
u
uA
u
== 94.2
51.0
3//3?==
[例 2]
模 拟 电 子 技 术
(4)电流并联负反馈
[例 1]
0 = uu 虚地
1
i
f i R
uii =?
L
3
ff
fLoo )( RR
RiiRiu==
L
31
f3
i
o
f
)( R
RR
RR
u
uA
u
==
模 拟 电 子 技 术
5.3.3 负反馈放大电路的稳定性 (消除自激振荡 )
一、自激振荡的现象
ui = 0 A uo ui A uo
二、产生自激振荡的条件和原因
1,自激条件
AF
AA
= 1f
· ·
· ·
01 =? FA当
· ·
)12
1
相位条件—（
幅度条件—
=
=
= n
AF
FAAF
的附加相移— AA?
·
的附加相移— FF?
·
2,自激的原因 附加相移?AF 使负反馈? 正反馈
fA
模 拟 电 子 技 术
3,消除自激的方法 — 相位补偿在电路中加入 C,或 R,C 元件进行相位补偿,
改变电路的高频特性,从而破坏自激条件 。
相位补偿形式 滞后补偿电容滞后
RC 滞后超前补偿,密勒效应补偿电容滞后补偿 RC 滞后补偿 密勒效应补偿
R
模 拟 电 子 技 术小 结第 5 章模 拟 电 子 技 术一、反馈的判断方法
1,有无反馈,
2,正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。
采用 瞬时极性法,看反馈是增强还是削弱净输入信号。
对于 串联负反馈,反馈信号与输入信号 极性相同 ；
对于 并联负反馈,反馈信号与输入信号 极性相反 。
3,四种反馈组态电压和电流反馈：
模 拟 电 子 技 术规则,RL 短路,反馈消失则为电压反馈，
反馈存在为电流反馈。
规律,电压反馈取自输出端或输出分压端；
电流反馈取自非输出端。
串联和并联反馈：
规则,串联负反馈,uid = ui? uf
并联负反馈,iid = ii? if
反馈信号 与输入信号 在不同节点为串联反馈；
反馈信号 与输入信号 在 同一个节点为并联反馈。
规律：
模 拟 电 子 技 术习题 5.1
电压串联交、直流负反馈电流串联直流负反馈正反馈模 拟 电 子 技 术
A2,本级交、直流电压串联负反馈
R2,级间正反馈
R3,电压并联交直流负反馈
R7,电压串联交直流负反馈
R2,电压串联交流负反馈
R4,级间电压并联交流负反馈模 拟 电 子 技 术习题 5.2
模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术并联负反馈使输入电阻减小二、负反馈对放大电路性能的影响
1,提高增益的稳定性
2,减少失真和扩展通频带
3,对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻增大电压反馈使输出电阻减小 (稳定了输出电压 )
电流反馈使输出电阻增大 (稳定了输出电流 )
模 拟 电 子 技 术三、负反馈放大电路的方框图和基本关系
Aidx oxix
基本放大电路
fx
F
AF
AA
= 1f
— 负反馈方程四、深度负反馈的特点
11 AF
— 深度 负反馈串联负反馈,fi uu?
0id?u
虚短并联负反馈,fi i i?
0id?i
虚断模 拟 电 子 技 术五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例
ui
+VCC
RC
uouf
RC
–VEE
I1
8
I2
RB
RB Rf
fi uu?
Bf
o
i
o
f 1 R
R
u
u
u
uA
u?=?=
电压串联负反馈例 1:
模 拟 电 子 技 术
II
ui
+VCC
uo
RE
8
R1
Rf
R
IF 1ifi RuII =?
1
fi
f fo R
RuRIu?=?=
1
f
f R
RA
u?=
电压并联负反馈例 2:
5.1 负反馈放大电路的组成和基本类型
5.3 负反馈对放大电路应用中的几个问题小结
5.2 负反馈对放大电路性能的影响反 馈模 拟 电 子 技 术
5.1 负反馈放大电路的组成和基本类型引 言
5.1.2 负反馈放大电路的基本类型
5.1.3 负反馈放大电路分析
5.1.1 反馈放大电路的组成及基本关系式模 拟 电 子 技 术
1,反馈 — 将电路的输出量 (电压或电流 )的部分或全部,通过一定的元件,以一定的方式回送到输入回路并影响输入量 (电压或电流 )和 输出量的过程 。
引 言
2,信号的两种流向正向传输,输入? 输出反向传输,输 出? 输入
— 开环 — 闭环输入 输出放大电路反馈网络模 拟 电 子 技 术
Aidx oxix +–
比较环节
5.1.1 反馈放大电路的组成一、反馈的组成和基本关系式基本放大电路
fx
F反馈网络
xi — 输入信号 (ii 或 ui )
xid — 净输入信号 (iid 或 uid)
xo — 输出信号 (io 或 uo )
xf — 反馈信号 (if 或 uf )
模 拟 电 子 技 术二、反馈的分类
1,正反馈和负反馈正反馈 — 反馈使净输入电量增加，
从而使输出量增大。
负反馈 — 反馈使净输入电量减小，
从而使输出量减小。
判断法：瞬时极性法
2,直流反馈和交流反馈直流反馈 — 直流信号的反馈。
交流反馈 — 交流信号的反馈。
模 拟 电 子 技 术例 5.1.1
输入回路输出回路判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？
RE 介于输入输出回路，有反馈。
反馈使 uid 减小，为负反馈。
既有直流反馈，又有交流反馈。
模 拟 电 子 技 术
5.1.2 负反馈放大电路的基本类型一、电压反馈和电流反馈电压反馈 — 反馈信号取自输出电压的部分或全部。
判别法,使 uo = 0 (RL 短路 )，
若 反馈消失则为电压反馈 。
电流反馈 — 反馈信号取自输出电流。
判别法,使 io = 0(RL 开路 )，
若反馈消失则为电流反馈。
A
F
RL uo
电压反馈 电流反馈
io
uo
F
A RL
io
模 拟 电 子 技 术二、串联反馈和并联反馈串联反馈,反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现 。
uid = ui? uf
特点,信号源内阻越小,
反馈效果越明显 。
并联反馈,反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现 。
iid = ii? if
特点,信号源内阻越大,
反馈效果越明显 。
A
F
ii
ifi
s
iid
RS
RS A
F
ui
uid
ufus
模 拟 电 子 技 术三、四种基本反馈类型
A
F
ui
uid
ufus
RS RL uo
A
F
ui
uid
ufus
RS
io
uoRL
io
电压串联负反馈电流串联负反馈模 拟 电 子 技 术
F
A
ii
ifi
s
iid
RS RL uo
F
A
ii
ifi
s
iid
RS
io
uoRL
io
电压并联负反馈电流并联负反馈模 拟 电 子 技 术
5.1.3 负反馈放大电路分析例 5.1.2
A
F
电压串联 负 反馈
模 拟 电 子 技 术
uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。
反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。
RL = 0，无反馈，故为电压反馈。
uf = uoR1/(R1 + Rf) 也说明是电压反馈。
uid = ui? uf 故为串联反馈。
模 拟 电 子 技 术例 5.1.3
Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。
反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。
RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。
uf = ioRf,也说明是电流反馈。
uid = ui – uf 故为串联反馈。
A
F
电流串联负反馈模 拟 电 子 技 术例 5.1.4
Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。
反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。
RL = 0，无反馈，故为电压反馈。
iid = ii? if,故为并联反馈。
A
F
电压并联 负 反馈模 拟 电 子 技 术例 5.1.5
Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。
反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。
RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。
iid = ii – if,故为并联反馈。
A
F
电流并联 负 反馈模 拟 电 子 技 术
电流串联负反馈 电压串联负反馈例 5.1.6 反馈类型的判断模 拟 电 子 技 术
RE —
引入本级电流串联负反馈；
引入级间电流并联负反馈。
例 5.1.7
反馈信号 与输入信号 在不同节点为串联反馈，在 同一个节点为并联反馈。
反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。
规 律：
模 拟 电 子 技 术
5.1.4反馈放大电路的框图表示法一,反馈放大电路的框图在一个带反馈的放大电路中,放大电路本身和反馈网络是紧密相连,混为一体的 。 但是
,为了突出反馈的作用,分析反馈对放大电路的影响,我们又希望把反馈放大电路分解为两部分：一是不带反馈的,基本放大电路
”,二是,反馈网络,。 所以能这样做,依据的是所谓,信号单方向作用的假定,。
模 拟 电 子 技 术前面已多次提到信号的正向和反向传输通道,前者是指放大电路本身,而后者是指反馈网络 。 实际上,这两个通道是很难分开的 。 因为一般由无源元件 R和 C
组成的反馈网络显然是双向作用的,而放大电路本身也存在固有的内部反馈 。
但是,在工程实践中的我们有必要也有理由来做一些合理的假定,目的在于突出主要的因素,略去次要的因素,使工作机理更清晰,问题的处理更简单 。
模 拟 电 子 技 术先看信号的正向传输,输入信号可以通过放大电路,也可以通过反馈网络作正向传输 。
前者有很强的放大作用,而后者只能由衰减作用 。 两相比较,我们有理由略去通过反馈网络的信号正向传输,而认为信号的正向传输只能通过放大电路 。 同样,如果略去放大电路本身固有的内部反馈,则可以认为信号的反向传输只能通过反馈网络 。 总之,通过基本放大电路的只有信号的正向传输,而通过反馈网络的只有信号的反向传输 。
模 拟 电 子 技 术再作这样的假定之后,就可以把一个反馈放大电路表示为如图所示 。
在图中,各量既可为电压,又可为电流,因此用一般的加相应的下标表示 。
图中,A是基本放大电路的开环放大倍数
i
o
id
o
X
X
X
X
A?
==
Aidx oxix +–
比较环节 基本放大电路fx
F反馈网络模 拟 电 子 技 术
F是反馈量 与输出量 之比,叫,反馈系数,,
即因此表示从输入端的净输入量 经正向通道 A和反向通道 F,沿反馈形成的闭合环路绕行一周后,作为反馈量出现在输入端的信号传输系数,通常叫做,环路增益,。
fX? oX?
o
f
X
XF
=
id
f
o
f
id
o
X
X
X
X
X
XAF
==
AF idX?
模 拟 电 子 技 术二,闭环增益的一般表达式在上图中,输出量与输入量之比叫做反馈放大电路的,闭环增益,,即它和开环增益 A有着本质的区别 。
所以可得：
这就是反馈放大电路中闭环增益与开环增益的一般表达式 。
i
f X
XA
0=
AF
A
XAF
XA
X
XA
id
id
i
o
f?=?== 11?
模 拟 电 子 技 术三,反馈深度由式可得：
量 是开环增益与闭环增益幅值之比,
它自然反映了反馈对放大电路的影响程度 。
我们把 叫做,反馈深度,。
AFAXAFXAXXA ididiof?=?== 11?
AFAA
f
= 1
AF?1
模 拟 电 子 技 术
1） 如果,则 。 这就是负反馈的情况,因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用,使闭环增益下降 。
因为可见负反馈的作用是使真正加到放大电路输入端的净输入量减小到无反馈时的
,从而使闭环增益下降 。
11 AF AAf?
AF
XX i
id?= 1
AF?1
1
模 拟 电 子 技 术
2） 如果,则 。 这是正反馈的情况,表明反馈的引入加强了输入量的作用,
使毕环增益加大 。
3） 当 时,闭环增益 。 这意味着即使没有输入量也仍然有输出量 。 这种工作状态叫做放大电路的,自激,。 在自激时,
放大电路已失去正常的放大功能,因而一般是必须加以消除的 。 但是,有时又要对自激状态加以利用 。
11 AF AA f?
01 =? AF=
i
o
f X
XA
模 拟 电 子 技 术
4） 当 时,就变为,
说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数 。 因为反馈网络通常由无源元件组成,这些元件性能非常稳定,所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定,不受除输入量以外的干扰因素的影响 。 因为,
,所以叫做,深度反馈,。
11 AF FAFAA f 11=
1AF
11 AF
模 拟 电 子 技 术
5.2 负反馈对 放大电路性能的影响
5.2.1 提高增益的稳定性
5.2.2 减少失真和扩展通频带
5.2.3 改变放大电路的输入和输出电阻模 拟 电 子 技 术
5.2.1 提高增益的稳定性
AF
AA
= 1f )1(
dd
2f AF
AA
=
A
A
AFA
A d
1
1d
f
f
=
Af 的相对变化量 A 的相对变化量放大倍数稳定性提高
A
A
A
AAF dd 11
f
f负反馈，
模 拟 电 子 技 术例 5.2.1 A = 103,负反馈使放大倍数稳定性提高
100 倍,求 F,Af,A 变化?10% 时的
A?f,以及 dAf /Af 。
解,1) 1 + AF = 100,则 F = (100 – 1) / A = 0.099
2)
AF
AA
= 1f
= 103 / 100 = 10
3)
%1.0)1.01 0 01d1 1d
f
f=
= （A
A
AFA
A
此时的 A?f =
%)1.01(10d1 )
f
f (
f =A
AA
负反馈以牺牲放大倍数,换取了放大倍数稳定性的提高 。
模 拟 电 子 技 术
5.2.2 减少失真和扩展通频带一、减少非线性失真
uf
加入负反馈无负反馈
F
uf
Aui uo
+
–
uid uo
大小略大略小略小略大u
i A
接近正弦波改善了波形失真模 拟 电 子 技 术二、扩展通频带 BW
无反馈时,BW = fH? fL? fH
引入反馈后,
1f,AF
AA
=
FA
AA
FA
AA
FA
AA
L
L
Lf
m
m
mf
H
H
Hf 1,1 1?=?=?=,
f
A(f)
O
Am
0.707Am
fL fH
BW
Af(f)
Amf
0.707Amf
fLf fHf
BWf
可证明,fHf = (1 + AF) fH
fLf = fL / (1 + AF)
= (1 + AF) fH
fHf
= (1 + AF) BW
BWf = fHf? fLf
模 拟 电 子 技 术
5.2.3 改变放大电路的输入和输出电阻一、对输入电阻的影响
1,串联负反馈使输入电阻增大
Rif
i
idid
i
fid
i
i
if i
AFuu
i
uu
i
uR?=?==
)1( i if RAFR?=
深度负反馈,ifR
ii
A
F
ui uid
uf
Ri
AFuid
模 拟 电 子 技 术
2,并联负反馈使输入电阻减小
Rif
idid
id
f id
id
i
i
if AFii
u
ii
u
i
uR
=?==
AF
RR
= 1
i
if
深度负反馈,0if?R
if
iidii
A
F
ui Ri
AFiid
模 拟 电 子 技 术二、对输出电阻的影响
1,电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小。
A
F
Ro Rof FA
RR
= 1
o
of
A? 为负载开路时的源电压放大倍数。
深度负反馈,0
of?R
2,电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大
A
F
Ro Rof
)1( o of RFAR=
A? 为负载短路时的源电压放大倍数。
深度负反馈,ofR
模 拟 电 子 技 术
5.3 负反馈对 放大电路应用中的几个问题
5.3.1 放大电路引入负反馈的一般原则
5.3.2 深度负反馈放大电路的特点及性能估算
5.3.3 负反馈放大电路的稳定性模 拟 电 子 技 术
5.3.1 放大电路引入负反馈的一般原则一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈稳定直流,引直流反馈； 稳定交流,引交流反馈；
稳定输出电压,引电压反馈； 稳定输出电流,引电流反馈。
二、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻,采用串联反馈；
欲降低输入电阻,采用并联反馈；
模 拟 电 子 技 术要求高内阻输出,采用电流反馈；
要求低内阻输出,采用电压反馈。
三、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型信号源为恒压源,采用串联反馈；
信号源为恒流源,采用并联反馈；
要求负载能力强,采用电压反馈；
要求恒流源输出,采用电流反馈。
模 拟 电 子 技 术
5.3.2 深度负反馈放大电路的特点及性能估算一、深度负反馈放大电路的特点
1,深度负反馈的特点：
Aidx oxix
fx
F
Axid
AFxid
(1 + AF)xid
时：当 11 AF
AFAF1
即,0id fi xxx
fi uu?
串联负反馈：
0id?u
虚短并联负反馈：
fi i i?
0id?i
虚断模 拟 电 子 技 术
2,深度负反馈电路性能的估算：
(1)电压串联负反馈
8
ui
C1
R1
uoR2
Rf
uid
uf
0id?u 虚短
fi uu?
f1
1o
f RR
Ruu
=
f
L
f
o
i
o
f 1 R
R
u
u
u
uA
u?===
Rif
,ifR
R?if
,2if RR =?
Rof
0of =R
[例 1]
模 拟 电 子 技 术
[例 2]
0id?u fi uu?
1
f
o
i
o
f= u
u
u
uA
u
R?if
,ifR
Rif
,Bif RR =?R
0f
0of?R
[例 3]
fi uu?
1E
f
f
o
i
o
f 1 R
R
u
u
u
uA
u?=?=
模 拟 电 子 技 术
(2)电压并联负反馈运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断
0 ii 虚断 f i ii?
0 = uu 虚地
1
f
1i
ff
i
o
f R
R
Ri
Ri
u
uA
u?=
=
[例 1]
模 拟 电 子 技 术
0 id?i 虚断 f 1 ii?
b 0 =u 虚地
s
f
si
ff
s
o
sf R
R
Ri
Ri
u
uA
u?=
=
[例 2]
模 拟 电 子 技 术
(3)电流串联负反馈
0id?u 虚短 0i 虚断
fi uu? fo Ri?
f
L
o R
R
u=
f
L
i
o
f R
R
u
uA
u ==
[例 1]
模 拟 电 子 技 术
0be id?= uu 虚短
fi uu? E1o Ri=
Loo Riu=
E1
L
i
o
f R
R
u
uA
u
== 94.2
51.0
3//3?==
[例 2]
模 拟 电 子 技 术
(4)电流并联负反馈
[例 1]
0 = uu 虚地
1
i
f i R
uii =?
L
3
ff
fLoo )( RR
RiiRiu==
L
31
f3
i
o
f
)( R
RR
RR
u
uA
u
==
模 拟 电 子 技 术
5.3.3 负反馈放大电路的稳定性 (消除自激振荡 )
一、自激振荡的现象
ui = 0 A uo ui A uo
二、产生自激振荡的条件和原因
1,自激条件
AF
AA
= 1f
· ·
· ·
01 =? FA当
· ·
)12
1
相位条件—（
幅度条件—
=
=
= n
AF
FAAF
的附加相移— AA?
·
的附加相移— FF?
·
2,自激的原因 附加相移?AF 使负反馈? 正反馈
fA
模 拟 电 子 技 术
3,消除自激的方法 — 相位补偿在电路中加入 C,或 R,C 元件进行相位补偿,
改变电路的高频特性,从而破坏自激条件 。
相位补偿形式 滞后补偿电容滞后
RC 滞后超前补偿,密勒效应补偿电容滞后补偿 RC 滞后补偿 密勒效应补偿
R
模 拟 电 子 技 术小 结第 5 章模 拟 电 子 技 术一、反馈的判断方法
1,有无反馈,
2,正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。
采用 瞬时极性法,看反馈是增强还是削弱净输入信号。
对于 串联负反馈,反馈信号与输入信号 极性相同 ；
对于 并联负反馈,反馈信号与输入信号 极性相反 。
3,四种反馈组态电压和电流反馈：
模 拟 电 子 技 术规则,RL 短路,反馈消失则为电压反馈，
反馈存在为电流反馈。
规律,电压反馈取自输出端或输出分压端；
电流反馈取自非输出端。
串联和并联反馈：
规则,串联负反馈,uid = ui? uf
并联负反馈,iid = ii? if
反馈信号 与输入信号 在不同节点为串联反馈；
反馈信号 与输入信号 在 同一个节点为并联反馈。
规律：
模 拟 电 子 技 术习题 5.1
电压串联交、直流负反馈电流串联直流负反馈正反馈模 拟 电 子 技 术
A2,本级交、直流电压串联负反馈
R2,级间正反馈
R3,电压并联交直流负反馈
R7,电压串联交直流负反馈
R2,电压串联交流负反馈
R4,级间电压并联交流负反馈模 拟 电 子 技 术习题 5.2
模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术并联负反馈使输入电阻减小二、负反馈对放大电路性能的影响
1,提高增益的稳定性
2,减少失真和扩展通频带
3,对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻增大电压反馈使输出电阻减小 (稳定了输出电压 )
电流反馈使输出电阻增大 (稳定了输出电流 )
模 拟 电 子 技 术三、负反馈放大电路的方框图和基本关系
Aidx oxix
基本放大电路
fx
F
AF
AA
= 1f
— 负反馈方程四、深度负反馈的特点
11 AF
— 深度 负反馈串联负反馈,fi uu?
0id?u
虚短并联负反馈,fi i i?
0id?i
虚断模 拟 电 子 技 术五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例
ui
+VCC
RC
uouf
RC
–VEE
I1
8
I2
RB
RB Rf
fi uu?
Bf
o
i
o
f 1 R
R
u
u
u
uA
u?=?=
电压串联负反馈例 1:
模 拟 电 子 技 术
II
ui
+VCC
uo
RE
8
R1
Rf
R
IF 1ifi RuII =?
1
fi
f fo R
RuRIu?=?=
1
f
f R
RA
u?=
电压并联负反馈例 2:
