1
引言,
7 反馈放大电路
集成运放 性能比较完善的 差分放大电路
但是 … 3个问题?
1,差模电压增益 AVO ? 2× 105 ( 106dB)?
2,输入失调电压温漂 ?VIO / ?T ? 20?V/?C
3,3dB带宽 fH ? 7Hz
?VO / ?T ? AVO× ?VIO/?T = 4V/?C
最大输出电压± VOPP = ?14V( Vom)
易引起频率失真
最大输入电压,
VAVV 70 μ
VO
om
im ??
线性范围小
2
7 反馈放大电路
7.1 反馈的基本概念与分类
7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的
一般表达式
7.3 负反馈对放大电路性能的改善
7.4 负反馈放大电路的分析方法
7.5 负反馈放大电路的稳定问题
7.1.1 反馈的基本概念
7.1.2 四种类型的反馈组态
3
7.1.1 反馈的基本概念
7.1 反馈的基本概念与分类
? 反馈定义
? 反馈举例
? 直流反馈和交流反馈
4
1,反馈定义
7.1.1 反馈的基本概念
所谓反馈, 就是在电子系统中把输出回路的电量 ( 电压
或电流 ) 馈送到输入回路的过程 。
在电子电路中,将 输出量 (输出电压或输出电流)的一
部分或全部 通过一定的电路形式作用到输入回路,用来 影响
其输入量 (输入电压或输入电流 )的措施称为反馈。
——清华模电第三版
? 对输出量取样:电压 or 电流
? 存在一个反向传输信号的电路
? 影响效果:增大 or 减小
? 影响输入量:电压 or 电流
有无反馈的判断
电压反馈、电流反馈
正反馈、负反馈
串联反馈、并联反馈
4层含义,相关判断,
5
2,反馈举例
7.1.1 反馈的基本概念
v I
v O
+
-
R L
v I
v O
+
-
R L
R 2
R 1
反馈通路 ——信号反向传输的渠道
开环 ——无反馈通路
闭环 ——有反馈通路
反馈通路
(反馈网络)
信号的正向传输
有无反馈判断,若有反馈通路 ( 闭环 ) ? 则引入了反馈
v I
v O
+
-
R 2
R 1
? 存在一个反向传输信号的电路 有无反馈的判断
6
固定偏流共射电路
Rb vi Rc R
L
iV?
bI?
cI?
OV?
bI?
ibe VV ?
eciibe RIVVVV ???? Re
2,反馈
举例 无反馈 有反馈
受温度影响
Q不稳定
可自动调整
Q稳定
无反馈
有反馈



7
3,直流反馈和交流反馈
7.1.1 反馈的基本概念
+

+ V CC
C 2
+
C 1
C e
+
R c
R e 2
R L v o
T
R b 1
+
R e 1
R b 2
+

v i
1
Re2 —— 只有直流反馈
Re1 —— 既有直流反馈,又有交流反馈
? 直流通路中存在的反馈 ? 直流反馈(稳定静态工作点)
? 交流通路中存在的反馈 ? 交流反馈(改善交流性能)
8
7.2 负反馈放大电路的方框图
及增益的一般表达式
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
? 正、负反馈的作用效果
? 反馈深度的讨论
? 表达式推导
? 构成
? 信号的单向化传输
9
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
1,构成
信号源
输出信号
反馈放大电路
的输入信号
反馈信号
基本放大电路的输入
信号(净输入信号)
X f
X s 变换网络
K
比较环节
X o 基本放大
A 电路
X id X i
反馈网络
F
..
iid XX ?
引反馈前
...
fiid XXX ??
引反馈后

+ X i
?
?
??
i
i
i I
VX
?
??
注:
闭环
有反馈
10
2,信号的单向化传输
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
X o基本放大
A电路
X id
反馈网络
F
X f

+X iX s 变换网络 K
信号的正向传输
信号的反向传输 信号在反馈网络
中的正向传输
信号在基本放大电
路中的反向传输
11
2,信号的单向化传输
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
X o基本放大
A电路
X id
反馈网络
F
X f

+X iX s 变换网络 K
信号的正向传输
信号的反向传输
单向化
12
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
1,表达式推导
开环增益
id
o
X
XA
?
?? ?
o
f
X
XF
?
?? ? 反馈系数
已知,
X s
X f

F
X o
AK
+X i X id

fi XXX ??? ??id
比较环节
i
o
F X
XA
?
?? ? 闭环增益 求,
推导过程,
i
o
F X
XA
?
?? ?
fid
o
XX
X
??
?
??
FXAX
X
????
?
oo
o
/ ??
FA
AA
??
??
?? 1F
即 闭环增益的
一般表达式
称为反馈深度 FA ???1
决定 的大小关系 AA ??
F 与
( 书上为 )
FA ???1
13
2,反馈深度的讨论 —— 正反馈与负反馈
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
FA
AA
??
??
?? 1F
称为反馈深度 FA ???1
引入反馈后, 增益 ? ? 负 反馈 时,11 )1( ?? FA ??
,F AA ?? ?
时,特,1FA1 ??? ?? 称为 深度负反馈
时,11 )2( ?? FA ??, F AA ?? ?
时,特,0FA1 ?? ??,
F ???
i
o
X
XA
?
??
引入反馈后, 增益 ? ? 正 反馈
自激振荡
FFA
AA
???
?? 1
1F ???
问题:如何判断?
? 影响效果:增大 or 减小 正反馈、负反馈
00 ??? oi XX ??
14
反馈对 净输入信号 的影响( 换一个角度) 继续讨论,
? 影响效果:增大 or 减小 正反馈、负反馈
?若 同相,则
if XX ?? 与 ifiid XXXX ???? ???
?若 反相,则
if XX ?? 与 ifiid XXXX ???? ???
X f
F
X o
A
X i X id
iid XX ?? ?
引反馈前
fiid XXX ??? ??
引反馈后
X f
F
X o
A
X i X id

+
引入反馈后,净输入信号 ? ? Xo? ? 增益 ? ? 负反馈
引入反馈后,净输入信号 ? ? Xo? ? 增益 ? ? 正反馈
正负反馈的判断方法 寻找 的相位关系
if XX ?? 与
15
正负反馈的判断方法 —— 寻找 的相位关系
if XX ?? 与
X f
F
X o
A
X i X id
X f
F
X o
A
X i X id

+
iidf XAFXAFXFX ????????? ??? 0
0?FA ??? 若,则 同相 ? 负反馈 ?
if XX ?? 与
11 ?? FA ??
0?FA ??? 若,则 反相 ? 正反馈 ?
if XX ?? 与
11 ?? FA ??
FA
AA
??
??
?? 1F
判别方法,瞬时极性法 。 即在电路中, 从输入端开始, 沿着
信号流向, 走一圈, 并标出某一时刻有关节点电压变化
的斜率 ( 正斜率或负斜率, 用, +”,, -” 号表示 ) 。
( +)
(? )
( + )
( + )
( +)
(? )
( +)
( +)
( +)
共射 共集 共基
...
fiid XXX ??
16

v I
v O
-
+
R L R 2
R 1
v I
v O
-
+
R LR 2
R 1
(+) (+)
(-)
(-)
净输入量 增大
正反馈 反馈通路
信号的正向传输
(+) (+)
(+)
(+)
净输入量 减小
负反馈
? 影响效果:增大 or 减小 正反馈、负反馈
17
3,正反馈与负反馈的作用效果
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
X f
F
X o
A
X i X id

+
某种原因
(温漂) ?oX? ?fX? fiid XXX ??? ??
fiid XXX ??? ??
负反馈
fiid XXX ??? ??
正反馈
?idX??oX?
?idX??oX?
稳定
不稳

18
7.1.2 四种类型的反馈组态
7.1 反馈的基本概念与分类
? 分类及判断方法
? 四种组态判断举例
? 各种反馈类型的特点
? 信号源对反馈效果的影响
? 电压串联
? 电压并联
? 电流串联
? 电流并联
? 取样的输出量:电压 or 电流 电压反馈、电流反馈
? 影响的输入量:电压 or 电流 串连反馈、并联反馈
19
1,分类及判断方法
7.1.2 四种类型的反馈组态
? 电压串联 ? 电流串联
? 电压并联 ? 电流并联
? 取样的输出量:电压 or 电流 电压反馈、电流反馈
X f
F
X o
A
X i X id

+
电流:将 负载 短路, 反馈量仍然存在 。
电压:将 负载 短路, 反馈量为零 。
oX? oV?
电压反馈
oX? oI?
电流反馈
判断
方法
X f
F
A
X i X id

+
R L
V o
+

I o
X f
F
A
X i X id

+
R L
V o
+

I o
20
1,分类 及判断方法
7.1.2 四种类型的反馈组态
? 电压串联 ? 电流串联
? 电压并联 ? 电流并联
? 影响的输入量:电压 or 电流 串联反馈、并联反馈
X f
F
X o
A
X i X id

+
fiid VVV ??? ??
净输入
电压 fiid III ??? ??
净输入
电流
判断
方法




F
X o
A

+
V i
+

V id
V f

+
F
X o
A
I i I
id
I f
o I
i I id
I f
F
o
A i id
fiid XXX ??? ??
iX?
并联:反馈量 和
fX?
输入量 接于同一输入端 。
接于不同的输入端 。
iX?
串联:反馈量 和
fX?
输入量
21
7.1.2 四种类型的反馈组态
1,分类及判断方法
F
I o
A

+
V i
+

V id
V f

+
V o
R L

+
F
I o
A

+
V i
+

V id
V f

+
V o
R L

+
F
A I i I id
I f
I o
V o
R L

+
F
A I i I id
I f
I o
V o
R L

+
? 电压串联
? 电压并联
? 电流串联
? 电流并联
22
2,四种组态判断举例
7.1.2 四种类型的反馈组态






? 有无反馈
有反馈通路 ( 闭环 ) ? 则引入了反馈
? 反馈极性(正、负反馈)
? 电压反馈、电流反馈 看输出端
? 串联反馈、并联反馈 看输入端
瞬时极性法,沿环路走一圈,
判断 Xf与 Xi的相位关系:同相为负;反相为正
或判断净输入信号 Xid:增加为正;减小为负
iX?
并联:反馈量 和
fX?
输入量 接于同一输入端 。
电流:将 负载 短路, 反馈量仍然存在 。
电压:将 负载 短路, 反馈量为零 。
接于不同的输入端 。
iX?
串联:反馈量 和
fX?
输入量
23
电压串联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态
动画
F
I o
A

+
V i
+

V id
V f

+
V o
R L

+

24
电压并联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态
动画

F
A I i I id
I f
I o
V o
R L

+
25
电流串联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态
动画

F
I o
A

+
V i
+

V id
V f

+
V o
R L

+
26
电流并联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态
动画

F
A I i I id
I f
I o
V o
R L

+
不接
地悬

同一点
27
电压并联负反馈 电压串联负反馈
电流并联负反馈 电流串联负反馈






负载接
地可不

地也可
不画
负载未接
地(悬浮)
负载未接
地(悬浮)
四种组态的比较
28
例:判断下图中有哪些反馈回路, 是交流反馈还是直
流反馈 。 并判断反馈的极性和类型 ( 组态 ) 。
解:根据反馈到输入端的信号是交流, 还是直流, 或同
时存在, 来进行判别 。
v I
v O
-
+
R LR 2
R 1
(+) (+)
(-)
(-)
净输入量 增大
正反馈
反馈通路
交、直流均有
信号的正
向传输
不同
点 ?
串连
v I
v O
-
+
C 2
C 1
R 1
R 2
交流反馈
交、直流反馈
29

v
I
v
O
-
+
R
L
R
2
R
1
(+) (+)
(-)
(-)
(-)
负反馈
v O
-
+
R 4
R 5
R 3
-
+v I
R 1
R 2
反馈通路
级间反馈通路
(+) (+)
(+)
(+)
(-)
(-)
级间负反馈
反馈通路 本级反馈通路
(+)
(-)
30
(+)
(-)
(-) (+)
(+)
(+) (+)
(+)
(+)
局部反馈
电压并联负反馈
局部反馈 电
压串联负反馈 级间反馈 电
压串联负反馈

31
差分电路
反馈
(+) (+)
(-)
(+)
(+)
(-)
32
(+)
(+)
(-) (+)
(-)
(-)
33
分立元件反馈电路 1
+

C1
RB1 RC1 RB21
RB22
RC2
RE2 CE
C3
C2
+EC
uo u
i
+

T1 T2
Rf
RE1
(+) (+)
(-)
(-)
(+)
(+)
电压串联负反馈(交、直流反馈)
C
增加隔直电容 C后,Rf 只对交流起反馈作用。
34
增加旁路电容 C后,Rf 只对直流起反馈作用。
C
+

C1
RB1 RC1 RB21
RB22
RC2
RE2 CE
C3
C2
+EC
uo u
i
+

T1 T2
Rf
RE1
35
分立元件反馈电路 2
+ V
CC
R
s
+
v
s
v
o
R
c2
T
1
T
2
R
e2
+
T
3
R
e 3
C
1
C
4
R
e 1
+
R
b1

R
c 1
+
C
2
C
3
+
+

R
f
(+)
(+)
(-) (+)
(+) (+)
电压并联 正 反馈(交、直流反馈)
36
例 图 7.4.3( 交流通路)
(+)
(-)
(+)
(-)
(-)
(+)
级间反馈:电压并联负反馈
(+)
(+)
局部:电流串联正反馈
37
比较方式 —— 串联反馈和并联反馈
i
if
ib
ib=i-if 并联反馈
uf ui
ube
ube=ui-uf 串联反馈
反馈信号与输入信号加在
放大电路的同一个输入电
极。
反馈信号与输入信号加在
放大电路的两个输入电极。
小结,
38
电压反馈采样的两种形式,
RL
uo
RL
uo
采样电阻很大
39
电流反馈采样的两种形式,
RL
io
iE
RL
io
iE Rf
采样电阻很小
40
分立元件反馈电路 3
R
s
R
b1
500k ?
C
1
V
o
T
1
T
2
T
3
+
R
c1
5,1 k ?
+ V
CC
R
i
R
c 2
2k ?
R
c3
2k ?
C
2
+
+
R
e1
5 00 ?
+

V
s
R
e2
100 ?
R
e 3
1 k ?
R
f
1 0 k ?
+
C
3
– (+)
(+)
(-)
(+)
(-)
(+)
(+) Vbe
电流串联负反馈(直流反馈) Rf,Re1,Re3,C3
电流串联负反馈(交、直流反馈) Rf,Re1 Re3
41
分立元件反馈电路 4
+ V
CC
R s
+
v
s
v
o
R e2
T
1
T
2
R
c 2
+
T 3
R
e 3
C 3
C 2
R e 1 +

R c 1
+ C 1
+

R c3
R f
R s
R b1
500k ?
V o
T 1
T 2
+
R c1
5.1k ?
+ V CC
R i
R c 2
2k ?
+
+
R e1
5 00 ?
+

V s
R e2
100 ?

R f 10k ?
V i
+

C 1
C 2
(+)
(+)
(-)
(+)
(+)
电压串联负反馈
交、直流反馈
Rf,Re1
(+)
(+)
(-)
(+) (+)
(-)
(-)
电流并联负反馈
交、直流反馈 Rf,Rc3
42
3,各种反馈类型的特点
7.1.2 四种类型的反馈组态
A,电压串联
串联:输入端电压求和 ( KVL)
vID = vI -vF 即
电压负反馈,
——稳定输出电压
稳定过程,某种原因(温漂)
vO? vF ?
vO ?
vID ? = vI - vF
要想反馈效果明显, 就要求
vF变化能有效引起 vID的变化 。
最好为恒压源
信号源内阻 RS越小越好 AV 则增益稳定
输入 一定时
希望 输出 稳定
43
3,各种反馈类型的特点
7.1.2 四种类型的反馈组态
B,电流并联
并联:输入端电流求和 ( KCL)
iID = iI -iF 即
电流负反馈,
——稳定输出电流
稳定过程,
则增益稳定
输入 一定时
希望 输出 稳定
某种原因(温漂)
iO? iF ?
iO ?
iID ? = iI - iF
要想反馈效果明显, 就要求
iF变化能有效引起 iID的变化 。
最好为恒流源
信号源内阻 RS越大越好 AI
44
分立电路电压串联负反馈
RL? vO? vF? vd(vbe) ?
vO?
电压负反馈的特性 ——稳定输出电压
稳定过程,
负载变化时,输出电压稳定 ——输出电阻 ↓
45
分立电路电流并联负反馈
引入电流负反馈的目的 ——稳定输出电流
稳定过程,
负载变化时,输出电流稳定 ——输出电阻 ↑
RL ? iO? iF? id ?
iO?