第 3章
3-1 概述
3-2 负反馈对电路的影响
3-1 概述
?反馈的基本概念
所谓反馈, 就是将放大电路输出回路信号的一部
分或全部, 通过反馈网络回送到输入回路从而影响
( 增强或削弱 ) 净输入信号的过程 。
使净输入信号增强的为正反馈, 使净输入信号削
弱的为负反馈 。 这样, 在反馈电路中, 电路的输出不
仅取决于输入, 而且还取决于输出本身, 因而就有可
能使电路根据输出状况自动地对输出进行调节, 达到
改善电路性能的目的 。
为了研究各种形式负反馈放大器的共同特点, 我
们可以把负反馈放大器抽象为下图所示的方框图形式 。
主要包括基本放大电路和反馈网络两大部分 。 若
没有反馈网络, 仅有基本放大电路, 则该电路就是一
个开环放大电路 。 有了反馈网络, 该电路则为闭环
放大电路 。 图中箭头表示信号的传递方向 。 在这里我
们是按照理想情况来考虑的, 即在基本放大电路中,
信号是正向传递, 而在反馈网络中, 信号是反向传
递 。
?负反馈放大器的基本关系式
、,,
输入量, 输出量, 反馈量及净输入量 。 这些量均为
一般化的信号, 它们可以是电压, 也可以是电流 。
为了适用于更一般的情况, 这里都用相量形式表示 。
是放大器的开环放大倍数 ( 或称开环增益 ),
?
iX
?
oX
?
fX
?
dX
?A
?
?
?
?
d
O
X
XA
是反馈网络的反馈系数,?F
?
?
?
?
o
i
X
XF
我们称输出量 与输入量 之比为该放大
器的闭环放大倍数 ( 或称闭环增益 ), 表示,
OX
?
iX
?
fA
?
?
?
?
?
o
i
X
XA
f
?
?
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?
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d
o
o
f
d
o
fd
o
o
i
X
X
X
X
X
X
XX
X
X
X
A
f
1
即
??
?
?
?
?
FA
AA
f
1
此式即负反馈放大器放大倍数 ( 即闭环放大倍数 )
的一般表达式, 又称为基本关系式, 它反映了闭环放
大倍数与开环放大倍数及反馈系数之间的关系, 在以
后的分析中经常使用 。
在式中, 量 |1+ |是开环放大倍数与闭环放大倍
数幅值之比, 它反映了反馈对放大电路的影响程度,
称作反馈深度, 后面将要看到, 反馈放大器的很多性
能的变化都与反馈深度有关 。 关于反馈深度, 分下面
几种情况予以讨论:
?? FA
(1) 若 |1+ |> 1,则 | |< | |,说明
引入反馈后, 放大倍数减小了 。 这种情况为负反馈 。
?? FA
fA
? ?A
diOifid XAFXXFXXXX
?????????? ??????
即
??
?
?
?
?
FA
X
X id
1
此式说明, 负反馈的作用使净输入量 | |减小
到无反馈时的 1/|1+ |,从而使放大倍数也下降 1/|1
+ |。
?? FA
?? FA
?? FA
负反馈的引入虽然减小了放大器的放大倍数, 但
是它却可以改善放大器其它很多性能, 而这些改善一
般是采用别的措施难以做到的 。 至于放大倍数的下降,
可以通过增加放大电路的级数来弥补 。
(2) 若 |1+ |< 1,则 | |> | |。 这
种情况为正反馈, 反馈的引入加强了净输入信号 。
(3) 若 |1+ |=0,则 | |→∞。 这就是说,
即使没有输入信号, 放大电路也有信号输出, 这时的
放大电路处于, 自激, 状态 。 除振荡电路外, 自激状
态一般情况下是应当避免或消除的 。
?? FA ?
fA
?A
?? FA ?
fA
(4) 若 | |〉〉 1,则
此式说明, 当 | |1〉〉 1时, 放大器的闭环放大倍
数仅由反馈系数来决定, 而与开环放大倍数 几乎
无关 。 这种情况称为, 深度负反馈, 。 因为反馈网络
一般由 R,C等无源元件组成, 它们的性能十分稳定,
所以反馈系数 也十分稳定 。 因此, 深度负反馈时,
放大器的闭环放大倍数比较稳定 。
?? FA
???
?
?
?
?
?
FFA
AA
f
1
1
?? FA
?A
?F
在不同的反馈类型中, 它们都有不同的含义 。
从输出回路看, 分为电压反馈和电流反馈, 电压反馈
时, 输出量用电压表示,, ;电流反
馈时, 输出量用电流表示,, 。
从输入回路看, 分为串联反馈和并联反馈, 串联
反馈时, 输入量与反馈量以电压的方式叠加, 输入量
及反馈量均用电压表示; 并联反馈时, 输入量和反馈
量以电流的方式叠加, 输入量和反馈量则均用电流表
示 。
?? ?
OO UX
??? ?
Of UFX
?? ?
OO IX
??? ?
Of IFX
1.反馈的分类及判别
对反馈可以从不同的角度进行分类 。 按反馈的极
性可分为正反馈和负反馈;按反馈信号与输出信号的
关系可分为电压反馈和电流反馈;按反馈信号与输入
信号的关系可分为串联反馈和并联反馈;按反馈信号
的成分又可分为直流反馈和交流反馈 。
1) 正反馈与负反馈
这是按照反馈的极性来分的 。 当输入量不变时,
若输出量比没有反馈时变大了, 即反馈信号加强了净
输入信号, 这种情况称为正反馈;
?反馈的类型与判别
反之, 若输出量比没有反馈时变小了, 即反馈信
号削弱了净输入信号, 这种情况称为负反馈 。 正反馈
多用于振荡电路和脉冲电路, 而负反馈多用于改善放
大电路的性能 。
判别反馈的正负通常采用瞬时极性法 。 这种方法
是先假定输入信号为某一瞬时极性, 然后再根据各级
输入, 输出之间的相位关系依次推断其它有关各点受
瞬时输入信号作用所呈现的瞬时极性 ( 用 ( +) 或
( - ) 表示 ), 最后看反馈到输入端的作用是加强了
还是削弱了净输入信号 。 使净输入信号加强的为正反
馈, 削弱的为负反馈 。
下图为几个反馈电路, 我们现在用瞬时极性法来
判别它们反馈的极性 。
( a) 图中 Rf为反馈元件, 当输入信号瞬时极性为
,+”时, 输入电流 Ii将增加, 根据共射电路集基相位
相反的关系, Ui极性为, +”,即 V1管的 b极极性为
,+”,使 V1管的 c极为, -”, 即 V2管的 b极为, -”,从
而使 V2管的 c极为, +”,经 C2的输出端电位为, +”,
流经 Rf的反馈电流 If减少, 而净输入电流 Id则增加了,
所以为正反馈放大器 。
( b)图所示电路中,Re为反馈元件。当输入信号
瞬时极性为, +”时,三极管 V的基极电流及集电极电
流瞬时增加,使发射极电位瞬时为, +”,结果使净输
入信号 Ube被削弱了,因而为负反馈放大器。
( c)图为运放组成的放大电路,Rf为反馈元件。
当输入电压 Ui瞬时极性为, +”时,即反相输入端为
,+”,根据运放的输入与输出之间的相位关系,输出
端应与反相输入端反相,故应为, -”,经反馈电阻 Rf
反馈到同相输入端亦为, -”,这样运放的净输入信号
( U--U+)被增加了,因此由 Rf构成的是正反馈放大电
路。
( d) 图也是运放组成的放大电路, Rf为反馈元件 。
当输入电压 Ui瞬时极性为, +”时, 输入电流 Ii增加,
由运放的输入与输出相位关系, 输出端瞬时极性为, -
”,因而使反馈电流 If增加, 由 Ii=Id+If可知, If的增加
削弱了净输入电流 Id(相当于从 Ii中分走了一个反馈电
流 ), 所以为负反馈电路 。
2)
这是按照反馈信号的成分来划分的 。 放大电路中
存在着直流分量和交流分量, 反馈信号也是如此 。 若
反馈的信号仅有交流成分, 则仅对输入回路中的交流
成分有影响, 这就是交流反馈;若反馈的信号仅有直
流成分, 则仅对输入回路中的直流成分有影响, 这就
是直流反馈 。
( a) 图中反馈信号的交流成分被 Ce旁路掉, 在 Re
上产生的反馈信号只有直流成分, 因此是直流反馈 。
( b) 图中反馈信号通道仅通交流, 不通直流, 因
而为交流反馈 。
3)
这是按照反馈信号与输出信号之间的关系来划分
的 。 若反馈信号与输出电压成正比, 就是电压反馈;
与输出电流成正比, 就是电流反馈 。 从另一个角度说,
看反馈是对输出电压采样还是对输出电流采样, 对应
地分别称为电压反馈和电流反馈 。 显然, 作为采样对
象的输出量一旦消失, 则反馈信号也必然随之消失 。
判断是电压反馈还是电流反馈的常用办法是负载
电阻短路法 ( 亦称输出短路法 ) 。 这种办法是假设将
负载电阻 RL短路, 也就是使输出电压为零 。 此时若原
来是电压反馈, 则反馈信号一定随输出电压为零而消
失;若电路中仍然有反馈存在, 则原来的反馈应该是
电流反馈 。
我们用这个方法判断下图所示电路为何种反馈 。
( a) 图中反馈元件为 Cf。 若将输出端短路, 即令
Uo=0,则反馈信号不存在, 因而是电压反馈 。
( b) 图中, 若将输出端短路, 即令 Uo=0,但反馈
依然存在, 请注意, 这里反馈信号是 R两端电压降 Uf,
它并未因 Uo等于零而消失, 因而是电流反馈 。
需要指出的是, 在电流反馈电路中, 由于直接对
电流采样不方便, 因而通常总是让被采样的电流通过
一个小电阻, 再对这个小电阻进行采样, 把电阻两端
电压反馈给输入回路, 故称这小电阻为采样电阻 。 反
馈信号在形式上是电压信号, 但这个电压与流过小电
阻的电流 ( 这里是输出电流 ) 成正比, 因而实质上反
馈信号与输出电流成正比, 反馈信号取自输出电流 。
图 ( b) 中, R是采样电阻 。 由于运放同相输入
端的电流很小, 因而流过 R的电流 If近似等于负载 RL
中的电流 Io。 R两端的电压 Uf≈Io,可见, 加在同相输
入端的反馈信号 Uf与输出电流 Io成正比, 或者说反馈
信号取自输出电流, 因而也是电流反馈 。
4) 串联反馈与并联反馈
这是按照反馈信号在输入回路中与输入信号相叠
加的方式不同来分类的 。 反馈信号反馈至输入回路,
与输入信号有两种叠加方式,串联和并联 。 如果反馈
信号与输入信号是串联接在基本放大器的输入回路中,
则为串联反馈;如果反馈信号与输入信号是并联接在
基本放大器的输入回路中,则为并联反馈 。
在串联反馈中, 反馈信号与输入信号在输入回路
中是以电压的形式相叠加的, 而并联反馈中, 反馈信
号与输入信号则是以电流的形式相叠加的 。 因此, 是
以电压形式还是以电流形式相叠加,也是区分串联反馈
与并联反馈的依据 。
为了区分是串联反馈还是并联反馈, 我们还可以
假设把输入回路中的反馈节点对地短路 。 对于串联反
馈来说, 这相当于反馈信号 Uf=0,于是输入信号 Ui与
净输入信号 Ud相等, 输入信号仍然可加至基本放大电
路中去;而对于并联反馈, 反馈节点对地短路将使输
入信号随之也被短路, 无法加至基本放大电路, 以此
便可判断是串联反馈还是并联反馈 。
需要指出, 反馈信号在放大电路输入回路中是以
电压形式 ( 串联反馈 ) 还是以电流形式 ( 并联反馈 )
出现, 与其在输出回路中的采样方式并无关系 。 也就
是说, 无论是电压反馈还是电流反馈, 它们的反馈信
号在输入端都可能以电压或电流两种形式中的一种与
输入信号去叠加 。 是电压还是电流反馈仅取决于从输
出端的采样方式, 而是串联反馈还是并联反馈则仅取
决于输入端的叠加方式 。
上述各种类型的反馈电路中, 我们将主要讨论其
中的负反馈电路 。 这样, 将输出端采样与输入端叠加
两方面综合考虑, 实际的负反馈放大器可以分为如下
四种基本类型:电压串联负反馈, 电压并联负反馈,
电流串联负反馈, 电流并联负反馈 。
2,四种基本负反馈类型
为了对电压串联, 电压并联, 电流串联, 电流并
联四种基本负反馈的性能有更深的了解, 我们将以具
体反馈电路为例, 对这些类型一一进行判断和分析 。
1) 电压串联负反馈
电压串联负反馈的实际电路和连接方框图分别如
( a) 图与 ( b) 图所示 。 图 ( a) 中, Rf,R1为反馈元
件, 它们构成的反馈网络在输出与输入之间建立起联
系 。 从电路的输出端来分析, 反馈信号是输出电压 Uo
在 Rf,R1组成的分压电路中 R1上所分取的电压 Uf,反
馈电压是输出电压 Uo的一部分 。 假设将输出短路,
Uo=0,则 Uf=0,因此, 这个反馈是电压反馈 。
以输入端来分析, 反馈信号与输入信号相串联,
它们是以电压的形式在输入回路中叠加的, 即 Ud=Ui-
Uf,假设把反馈节点 ( 运放的反相输入端 ) 对地短路,
使 Uf=0,输入信号仍能加入运放的同相输入端, 因此,
这是串联反馈 。 由瞬时极性法, 设 Ui瞬时为, +”,根
据运放的输入输出特性, 则输出 Uo亦为, +”,反馈至
反相输入端亦为, +”,这样, 反馈的引入使运放的净
输入信号 Ud减小, 因而是负反馈 。 总起来讲, ( a)
图所示电路是一个电压串联负反馈放大电路 。
电压负反馈具有稳定输出电压的作用 。 设输入信
号 Ui不变, 若负载电阻 RL因某种原因减小使输出电压
Uo减少, 则经 Rf,R1分压所得反馈信号 Uf亦减小, 结
果使净输入信号 Ud增大 (Ud=Ui-Uf),使 Uo增大, 即抑制
了 Uo的减少 。 这个稳压过程可表示如下:
可见, 引入电压负反馈后, 因其它原因 ( 这个原
因不是输入电压的变化 ) 导致输出电压变化的趋势因
负反馈的自动调节作用而受到抑制, 使输出电压基本
稳定 。
???? dfOL UUUR
?OU
上述稳定输出电压的过程也说明, 电压负反馈放
大器具有恒压源的性质, 而恒压源的内阻很小 。 这就
是说, 放大器的输出电阻因引入电压负反馈而减小了,
这是电压负反馈的又一重要特点 。
由于在输入回路中输入信号 Ui与反馈信号 Uf是串
联叠加的, 在 Ui不变时, Uf的引入使净输入信号 Ud减
少, 则使输入电流比无反馈时减小, 也就是使输入电
阻增大, 因此, 串联负反馈使放大器的输入电阻增大,
这是串联负反馈的特性 。
总起来讲,电压串联负反馈具有输入电阻大,输
出电阻小,输出电压稳定的特点。
2)
电压并联负反馈的实际电路和连接方框图, 分别
如下图 ( a) 和 ( b) 所示 。
图 ( a) 中, Rf为反馈元件, 它在输出与输入之间
建立起反馈通道 。 从电路的输出端来分析, 在输出端
的采样对象是输出电压 Uo,若将输出短路, 即设 Uo=0,
则反馈信号消失, 因而是电压反馈 。 从电路的输入端
来分析, 反馈信号与输入信号是以电流的形式相叠加
的, 流过 Rf的电流 If与 输入电流 Ii并联作用在输入端,
Id=Ii-If,若假设反馈节点 ( 运放的反相端 ) 对地短路,
则使运放两输入端短路, 输入信号不能进入运放电路,
因而是并联反馈 。
为了判断反馈的极性, 设输入信号 Ui瞬时为, +”,
即反相输入端为, +”,由运放的输入, 输出特性知,
输出信号 Uo应为, -”,从而使流过 Rf的电流 If增加,
在 Ii不变的条件下, 因 If的分流作用而使流入运放的净
输入电流 Id减少, 故为负反馈 。 总起来讲, ( a) 图
所示电路是一个电压并联负反馈放大电路 。
同电压串联负反馈一样, 电压并联负反馈既然是
电压负反馈, 因而也能稳定输出电压, 减小输出电阻 。
在输入回路中, 由于输入信号 Ii与反馈信号 If是并
联叠加的, 相当于在输入回路中增加了一条并联支路 。
3)
电流串联负反馈的实际电路和连接方框图分别如
下图 ( a) 与 ( b) 所示 。
图 ( a) 中, R为反馈元件, 在输出回路与输入回
路间建立联系 。 从电路的输出端来分析, 反馈量不是
取自输出电压, 故不是电压反馈 。 反馈元件 R上的电
压 Uf=RI′o,而 I′o≈Io 则反馈量 Uf与输出电流 Io成比例 。
若将负载 RL短路, Uo =0,Uf依然存在, 显然不是电
压反馈, 若将 RL开路 ( 使 Io =0 ), 反馈便消失, 所
以, 这个电路是电流反馈 。
从输入端来分析, 反馈信号 Uf与输入信号 Ui是以
串联方式在输入回路中叠加的, Ud=Ui-Uf,如果把反
馈节点 ( 运放的反相输入端 ) 对地短路, 使 Uf=0, 输
入信号仍可以加至运放的同相输入端, 因而是串联反
馈 。 设输入信号瞬时极性为, +”,由运放的输入, 输
出特性知, 输出信号 Uo应为, +”,反馈至反相输入端
亦应为, +”,这样, 反馈的引入使加在运放两个输入
端之间的净输入信号 Ud减小, 抵消了 Ui的增加, 所以
是负反馈 。 总起来讲, 这个电路是电流串联负反馈放
大电路 。
电流负反馈具有稳定输出电流的作用 。 在输入
电压 Ui一定时, 若因某种原因 ( 如负载电阻变小 )
使输出电流 Io增大, 则反馈信号 Uf增大, 从而使运放
的净输入信号 Ud减小, 使输出电压 Uo减小, 使 Io减小,
从而抑制了 Io的增大 。 其稳流过程可表示如下:
RL↓→Io↑→ Uf↑→ Ud↓→ Uo↓
Io↓
可见, 引入电流负反馈后, 由某种原因导致输
出电流变化的趋势因负反馈的自动调节作用而受到
抑制, 使输出电流基本稳定 。
上述稳定输出电流的过程也说明, 电流负反馈放
大器具有恒流源的性质, 而恒流源的内阻很大 ( 理想
情况下, 恒流源的内阻为 ∞) 。 这就是说, 放大器的
输出电阻因引入电流负反馈而增大了, 是电流负反馈
的又一重要特点 。
与电压串联负反馈相同, 电流串联负反馈也是串
联负反馈, 也使放大器的输入电阻增大 。
总起来讲, 电流串联负反馈具有输入电阻大, 输
出电阻大, 输出电流稳定的特点 。
4) 电流并联负反馈
电流并联负反馈的实际电路和连接方框图分别如上图( a)
和( b)所示。
图 ( a) 中 Rf是反馈元件, 由它在输出与输入回路之间构
成了反馈通路 。 从输出回路分析, 将 RL短路即令 Uo=0,反馈
信号 Uf依然存在, 故为电流反馈 。 从输入回路分析, 若将反
馈节点 ( 运放的反相输入端 ) 对地短路, 运放的两个输入端
将短路, 信号无法进入运放, 故为并联反馈 。 用瞬时极性法,
可判断出为负反馈 。 因此, 这个电路为电流并联负反馈 。
电流并联负反馈具有输入电阻小, 输出电阻大, 输出电流
稳定的特点 。
若信号源内阻较大, 则 Ui不恒定, 这样, Uf的
增加量仅有一部分转化为 Ud的减少量 ( 另一部分则转
化为 Ui的增加量 ), 因而反馈效果就弱了, 信号源内
阻越大, 反馈效果越弱 。 因此, 串联负反馈应采用内
阻小的电压源作为信号源 。 对于并联负反馈, 反馈
信号与输入信号以电流的形式叠加, Ii =Id+If,若信号
源内阻为 ∞,即为恒流源, 则可使 Ii恒定, 这样, If的
增加量可全部转化为 Id的减少量, 此时反馈效果最强 。
若信号源内阻较小, 则 Ii不恒定, 这样, If的增加量仅
有一部分转化为 Id的减少量 ( 另一部分则转化为 Ii的增
加量 ), 因而反馈效果就弱了, 信号源内阻越小, 反
馈效果越弱 。 因此, 并联负反馈应采用内阻大的电流
源作为信号源 。
四类基本负反馈放大器的有关特性列于下表,以
便对照分析。
放大器的放大倍数是由电路元件的参数决定的 。
若元件老化或更换, 电源不稳, 负载变化或环境温度
变化, 则可能引起放大器的放大倍数变化 。 为此, 通
常都要在放大器中引入负反馈, 用以提高放大倍数的
稳定性 。
3-2 负反馈对放大器性能的影响
?提高放大倍数的稳定性
为了从数量上分析负反馈对放大倍数稳定性的贡
献, 我们将闭环公式对 A求导,有
)1(
1
AFdA
dA f
??
即
2)1( AF
dAdA
f ??
A
dA
AFA
dA f
f
f ?
?? )1(
1
上式表明, 负反馈放大器的闭环放大倍数的相对
dAf/Af是开环放大倍数相对变化量 dA/A的
1/(1+AF),也就是说, 负反馈的引入使放大器的放大
倍数稳定性提高到了 (1+AF)倍 。
无反馈时, 由于电路中电抗元件的存在, 以及寄
生电容和晶体管结电容的存在, 会造成放大器放大倍
数随频率而变, 使中频段放大倍数较大, 而高频段和
低频段放大倍数较小, 放大电路的幅频特性如图所示 。
图中 fH,fL分别为上限频率和下限频率, 其通频带 fBW=
fH-fL较窄 。
加入负反馈后, 利用负反馈的自动调整作用, 就
可以纠正放大倍数随频率而变的特性, 使通频带展宽 。
?展宽通频带
具体过程就是, 中频段由于放大倍数大, 输出信
号大, 反馈信号也大, 使净输入信号减少得较多, 结
果是中频段放大倍数比无负反馈时下降较多 。 而在高
频和低频段, 由于放大倍数小, 输出信号小, 而反馈
系数不 ( 随频率而 ) 变, 其反馈信号也小, 使净输入
信号减少的程度比中频段小, 结果使高频和低频段放
大倍数比无负反馈时下降较少 。 这样, 从高, 中, 低
频段总体考虑, 放大倍数随频率的变化就因负反馈的
引入而减小了, 幅频特性变得比较平坦, 相当于通频
带得以展宽 。
由于放大电路中元件 ( 如晶体管 ) 具有非线性,
因而会引起非线性失真 。
引入负反馈后, 这种失真可以减小 。
下图为负反馈减小非线性失真示意图 。 图 ( a)
中, 输入信号 xi为标准正弦波, 经基本放大器放大后
的输出信号 x′o产生了前半周大, 后半周小的非线性失
真 。
若引入了负反馈, 如图 ( b) 所示, 失真的输出
波形反馈到输入端, 在反馈系数不变的前提下, 反馈
信号 xf 也将是前半周大, 后半周小, 与 x′o的失真情况
相似 。
?减小非线性失真
这样, 失真了的反馈信号 xf与原输入信号 xi在输
入端叠加, 产生的净输入信号 xd =xi-xf就会是前半周
小, 后半周大的波形 。 这样的净输入信号经基本放大
器放大后, 由于净输入信号的, 前半周小, 后半周大,
与基本放大器的, 前半周大, 后半周小, 二者相互补
偿, 因而可使输出的波形前后两半周幅度趋于一致,
接近原输入的标准正弦波, 从而减小了非线性失真 。
这里应当说明, 负反馈能够减小放大器的非线性
所产生的非线性失真, 而不能减小输入信号本身所固
有的失真 。 而且, 负反馈只是, 减小, 而不是, 完全
消除, 非线性失真 。
在前面的讨论中我们已经可以看到, 负反馈可以
影响放大器的输入电阻和输出电阻, 影响的情况与反
馈的类型有关 。
1.
对输入电阻的影响随反馈信号在输入回路中叠加
方式的不同而不同 。 串联负反馈使输入电阻增大, 并
联负反馈使输入电阻减小 。
下面对此作一分析 。
?改变输入电阻和输出电阻
1) 串联负反馈
由串联负反馈方框图可知, 开环放大器的输入电
?
?
?
i
d
i
I
Ur
?
????
?
???
?
??
?
?
???????
i
dd
i
Od
i
fd
i
i
i
I
UFAU
I
XFU
I
UU
I
Ur
上式表明, 引入串联负反馈后, 放大器的输入电
阻是未加反馈时的 ( 1+ ) 倍 。?? FA
2)
由并联负反馈方框图可知, 开环放大器的输入电
?
?
?
d
i
i
I
Ur
???
?
??
?
?
?
?
?
?
??
)1( FAI
U
II
U
I
Ur
d
i
fi
i
i
i
if
上式说明, 引入并联负反馈后, 放大器的输入电
阻是未加反馈时的 1/( 1+ ) 。
同样, 上式 与 也要根据电路的具体反馈类
型加以确定 。
2.
负反馈对输出电阻的影响随反馈信号在输出回路
中的采样方式不同而不同 。 电压负反馈使输出电阻减
小, 电流负反馈使输出电阻增大 。 下面进行数量分析 。
?? FA
?A ?F
1)
按照输出电阻的定义, 求输出电阻 rof时应去掉输
入信号 ( 即令 =0), 断开负载电阻 ( 即令 RL=∞),
在输出端向放大器施加一个电压, 则 与它为
放大器所提供的电流 的比值就是输出电阻 rof。
为了计算 与 的比值, 需要用戴维南定理
对此方框图中的开环放大器作等效处理 。 开环放大器
对它自己的输出端而言, 应等效为一个电压源, 该电
压源的内阻即为开环放大器的输出电阻 ro,该电压源
的电压即为开环放大器输出端上的开路电压, 也就是
负载开路时的输出电压 。
?
iX
?U?U
?I
?U ?I
在图 ( b) 等效电路的输入端,,
在等效电路的输出端,
此式说明, 加了电压负反馈后的输出电阻是未
加反馈时的 1/ 。
???? ????
ffid XXXX
???????? ???? UFArIXArIU
OOfOO
??
?
?
?
?
FA
rIU
0
0
1
???
?
?
??
FA
r
I
Ur
O
of
1
0
?? FA
0
2)
( a) 图是电流负反馈的方框图 。 我们也是在去掉
输入信号的前提下, 在输出端向放大器施加一个外加
电压, 求出 为放大器所提供的电流,
则 与 的比值就是输出电阻 rof。
?U ?U ?I
?U ?I
为了计算 与 的比值, 需要用诺顿定理对
方框图中的开环放大器作等效处理 。 对开环放大器本
身的输出端而言, 应将其等效为一个电流源, 该电流
源的内阻即为开环放大器的输出电阻 ro,该电流源的
电流即为开环放大器输出端的短路电流, 也就是负载
短路时的输出电流 。 因此, 这个短路电流应等于开环
放大器的输入信号 的乘积,
这里 为开环放大器负载短路时的放大倍数 。 等效
后的电路如图 ( b) 所示 。 由于理想情况下, 反馈网
络只从输出端获取输出信号 ( 这里是电流 ), 而对开
环放大器没有负载效应, 故反馈网络的输入端为短路 。
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SA
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SA
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在图 ( b) 等效电路的输入端, 有
在输出端,
此式说明, 加了电流负反馈后的输出电阻是未加
反馈时的 (1+ )倍 。
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