第 4章 放大电路中的负反馈
4.1 反馈的基本概念及判断方法
4.3 负反馈对放大器性能的影响
4.2 负反馈放大电路的一般分析方法
反馈 ——将电子系统输出回路的电量 ( 电压或电
流 ), 以一定的方式送回到输入回路的过程 。
4.1 反馈的基本概念及判断方法
4.1.1 反馈的基本概念
输出信号基本放大电路
A
反馈网络
F
+
–
?
输入信号
反馈信号
净输入信号
4.1.2 反馈的判断
1,有无反馈的判断
电路中只有正向传输, 没有
反向传输, 称为 开环状态 。
正向传输 ——信号从输入端到
输出端的传输
反向传输 ——信号从输
出端到输入端的传输
既有正向传输, 又有反馈 称为
闭环状态 。
u
u
+
f
1
o
-
i
+
R
R
u
u
-
o+
+
i
信号的正向传输
信号的正向传输
反馈传输 (通路 )
(反馈网络)
例:基本放大器,无反馈,净输
入量 ube=ui,电压放大倍数为:
2.负反馈与正反馈
负反馈 ——输入量不变时,引入反馈后使净输入量减小,
放大倍数减小。
引入反馈后,净输入量 ube =ui- uf,
电压放大倍数为:
可见,净输入量减小,放大倍数减小,所以是负反馈。
正反馈 ——输入量不变时,引入反馈后使净输入量增加,
放大倍数增加。
+
u
-
T
R
u
L
c
CC
o
b1
+
.
R
C
b2C
b1
+
V
i
R
-be
u
+
-
ebe
L
u )(1 Rβr
RβA
??
?? ?
be
L
u r
RβA ???
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
i
c+
u
-
f
be
u
+
-
判定方法 ——―瞬时极性法,
例题 2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。
对于串联反馈,输入量与反馈量作用在不同的两点上,若输入量与
反馈量的瞬时极性相同为负反馈,瞬时极性相反为正反馈。
对于并联反馈,输入量与反馈量作用在同一点上,若反馈元件两端
瞬时极性相反为负反馈,瞬时极性相同为正反馈。
+V
+
_ -
+
1
R
5
R
6
R
cc
R
O
2
u
4
u
R
i
3
R
7
R
3
C
C
1
C
2
C
4 u
u
+
R
o
f
-
A
∞
+i 1R
直流反馈 ——若电路将直流量反馈到输入回路,则
称直流反馈。
3.直流反馈与交流反馈
该电路引入直流反馈的目的,是为了稳定静态工
作点 Q。
交流反馈 ——若电路将
交流量反馈到输入回路,
则称交流反馈。
(如去掉电容 Ce)
交流反馈,影响电路的
交流工作性能。
直流反馈交流反馈
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
C e
I C
ic
例题,试判断下图电路中有哪些反馈支路,各是直流反馈
还是交流反馈?
+V
+
_ -
+
1
R
5
R
6
R
cc
R
O
2
u
4
u
R
i
3
R
7
R
3
C
C
1
C
2
C
4
解:根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时
存在, 来进行判别 。
例:判断下图中有哪些反馈回路, 是交流反馈还是直流反馈 。
u
u
-
+
1
A
+
∞
R
f
R
o
i
C 2
2
R
1C
交、直流反馈
交流反馈
注意电容的, 隔直通交, 作用 !
4,电压反馈与电流反馈的判断
假设输出端交流短路( RL=0),即 uo=0,若
反馈信号消失了,则为电压反馈;若反馈信号仍
然存在,则为电流反馈。
电压反馈,反馈信号的大小与输出电压成比 例。
判断方法 ——输出短路法:
电流反馈,反馈信号的大小与输出电流成比 例。
例题,试判断下列电路中引入的反馈是电压
反馈还是电流反馈。
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
i
c+
u
-
f
+
R
1
b
CC
T
C
R
V
R
u
+
-
L
o
-
+
u
i
e
C 2
S
u
+
-
R S
f
-
u
+
V
VA
+
+ +
-
∞
+
∞
2
A
1
-
u
i
O
u
1
R
R
2
R
3
R
4
5
R
R
6
+
_
+V
-
+
cc
i
u
u
O
1
R
R
2
3
R
R
4
R
5
6
R
u
-
u
R
+
1
f
∞
-
-
o
+
L
R
R
+
+
i
A
+
-
d
u
+
-
f
u
o
i
5.串联反馈与并联反馈的判断
串联反馈,反馈信号与输入信号加在放大电路输
入回路的两个电极。有,ud = ui -uf
并联反馈,反馈信号与输入信号加在放大电路输
入回路的同一个电极。有,id = ii -if
此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。
此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。
对于三极管电路:
T输入量
反馈量
输入量
反馈量
T
若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射
极,则为并联反馈。
若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极
则为串联反馈。
T输入量
反馈量
T
输入量
反馈量
对于运放电路:
若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并
联反馈。
若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相
端则为串联反馈。
反馈量
∞-
++u +
u
A
-
输入量
-
∞
反馈量
u +
输入量
u
++
-
A
输入量
+
A
-
+
+u
反馈量
∞
u
-
+
∞
u A
++
-
-
u
输入量
反馈量
例题,试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还
是并联反馈。
V
V
+
-
A
∞
+
u
O
i
u
1R
R 2
CC
+V
3R
+V
-
+
_
+
cc
u O
u
i
1
R
R
2 3
R
4
R
V
VA
+
+ +
-
∞
+
∞
2
A
1
-
u
i
O
u
1
R
R
2
R
3
R
4
5
R
R
6
V
V
+
-
A
∞
+
u
O
i
u
1R
R 2
CC
+V
3R
U
+V
U
cc
2
R
R
1
O
u
i
u
分立电路组成的电流串联负反馈电路
io? uf? ud?
io?
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?
u
-
u
R
+
1
f
∞
-
-
o
+
L
R
R
+
+
i
A
+
-
d
u
+
-
f
u
o
i
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
i
c+
u
-
f
be
u
+
-
例题,试判断下列电路中的反馈组态。
解,电压串联负反馈。
_
+
V
R
CC
V
u
T
-
V
+
R
2
R
2
i
1
T
EE
I
s
f
1
u
R
R
A +
+
-
∞ o
1 2
V
V
V
f
∞
A
R
i
+
u
u
-
-
f
-
R
+
u
1
+
+
R
o
1
解,电压并联负反馈。
例题,试判断下列电路中的反馈组态。
+
_
V
1
f
I
1 2
R
1
2
T
i
R
2
+
u
-
R
T
R
R
s
R
3
4
R
CC
V
V
EE
u
o
T
3
V C C _C IRC L E
V C C _C IRC L E
u
i
u
R
f
-
+
+
∞
A
o
1
R
4.1.3 负反馈的四种组态及其判别
负反馈类型有四种组态,
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
1,电压串联负反馈
根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为 电压串联负反馈
从输入端看,有,ud = ui -uf 故为串联负反馈 。
用, 瞬时极性法, 判断反馈极性:
假设某一瞬时,在放大电路的输入端加
入一个正极性的输入信号,按信号传输方
向依次判断相关点的瞬时极性,直至判断
出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的
瞬时极性使净输入减小,则为负反馈;反
之为正反馈。
反馈电压:
fRR
Ruu
?? 1
1
of
因为反馈量与输出电压成比例,所以称电压反馈。
V
V
V
-
f
∞
A
R
i
+
d
u
u
-
-
f
-
R
+
+
u
1
+
+u
R
o
分立电路电压串联负反馈
RL? uO? uf? ud(ube)?
uO?
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 ↓
V
V
f
L
+V
CC
+T
R
be
+
e2
R
c2
c1
-
O
-
u
R
f
u
R
R
C
b1
b1
R
b2
C
u
+
-
2
T
1
+
i
u
-
R e1
V
V
f
L
+V
CC
+T
R
be
+
e2
R
c2
c1
-
O
-
u
R
f
u
R
R
C
b1
b1
R
b2
C
u
+
-
2
T
1
+
i
u
-
R e1
ui一定
2.电压并联负反馈
根据瞬时极性判断是
负反馈,所以该电路
为 电压串联负反馈。
id = ii -if从输入端看有:
因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈。
反馈电流:
ff R
u
R
uui oo
f ??
?? ?
故为并联负反馈 。
VC C _C I R C LE
VC C _C I R C LE
+
-
A
∞
+
L
R
R
f
i
f
i
d
1
i
1
R
u
o
i
u
分立电路电压并联负反馈
ff R
u
R
uui i oo
f ??
??
反馈量与输出电压成比例,
所以是电压反馈。
根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为 电压串联负
反馈
id = ii -if在输入端有
故为并联负反馈 。
因为反馈电流:
+
T
L
R
-
c
u
i
-
b
+
i
CC
+
s
R
i
+V
O
u
u
-
s
s
R
R f
f
i
3.电流并联负反馈
根据瞬时极性判断是
负反馈,所以该电路
为 电流串联负反馈。
又因为 在输入端有,
id = ii -if
反馈电流:
RR
Rii
?? fof
因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。
故为并联负反馈 。
u
u
-
1
A
i
i
R
-
+i
+
o
∞
i
d
i
f
i
o
fR
R
L
R
+
+
-
分立电路组成的电流并联负反馈
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(ic2)? if? id( ib) ?
io(ic2)?
+
-
R c1
c2R
R f
R e2
R
s
LR
1
T 2T
i
c2
i
f
s
i
u
s
-
u
+
O
+
-
u
i
CC
+V
i
b
u
u
-
1
A
i
i
R
-
+i
+
o
∞
i
d
i
f
i
o
fR
R
L
R
+
+
-
4.电流串联负反馈
反馈电压,uf=ioRf
根据瞬时极性判断是
负反馈,所以该电路
为 电流串联负反馈
ud = ui -uf又因为 在输入端有
因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。
故为串联负反馈 。
u
-
u
R
+
1
f
∞
-
-
o
+
L
R
R
+
+
i
A
+
-
d
u
+
-
f
u
o
i
V
VA
+
+ +
-
∞
+
∞
2
A
1
-
u
i
O
u
1
R
R
2
R
3
R
4
5
R
R
6
V
V
+
-
A
∞
+
u
O
i
u
1R
R 2
CC
+V
3R
U
+V
U
cc
2
R
R
1
O
u
i
u
( 1) 串联反馈
5,信号源对反馈效果的影响
ud = ui -uf
所以 us应为恒压源, 即信号源内阻 RS越小越好 。
要想反馈效果
明显, 就要求 uf
变化能有效引起
ud的变化 。
u
u
-
-
+
u
f
-
∞
1
R
+
+
u
L
d
-
R
+
o
+
A
f
R-
u
+
S
-
i
+
u
R s
( 2) 并联反馈
id = ii -if
所以 is应为恒 流 源, 即信号源内阻 RS越大越好 。
要想反馈效果明显, 就要求 if变化能有效引起 id
的变化 。
u
u
∞-
A
s
-
R +
o
RR
+
Lf
+
i
s
i
i
di
f
i
4.2 负反馈放大电路的一般分析方法
前面讨论了放大电路中负反馈的类型及其判别
方法,我们知道放大电路引入负反馈会改善放大电
路的各项性能指标,那么放大电路的性能到底在多
大程度上得到了改善呢?性能的提高和反馈元件或
元件参数又有什么关系呢?下面就从一个方框图出
发,推出反馈放大电路各参数之间的一般关系式。
基本放大电路
A
dX
?
oX
?
反馈网络
F
fX
?
放大,
d
o
X
XA
?
?
?
迭加:
fid XXX
??? ??
A称为开环
放大倍数
iX
? +
–
?
反馈,
o
f
X
XF
?
?
?
?
AF称为闭环放大倍数
AF=Xo / Xi
输出信号输入信号
反馈信号
净输入信号
F称为反馈系数
设 Xf与 Xi同相
4.2.1 反馈放大电路的方框图
负反馈放大器
4.2.2 反馈的一般关系式
闭环放大倍数:
放大,
d
o
X
X
A ?
?
?
反馈,
o
f
X
X
F ?
?
?
?
迭加:
fid XXX
??? ??
AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( + XoF)
=
Xo
A1
1
A +F
= A
1+AF
关于反馈深度的讨论
一般负反馈
称为反馈深度
FA ???1
FA
AA
??
??
?? 1F
时,11 )1( ?? FA ??, F AA ?? ?
时,11 )2( ??? FA ??
深度负反馈
正反馈
时,11 )3( ?? FA ??, F AA ?? ?
自激振荡
时,01 )4( ?? FA ??, F ??A?
4.3 负反馈对放大电路性能的影响
? 提高放大倍数的稳定性
? 减少非线性失真
? 扩展频带
? 改变输入电阻和输出电阻
在放大器中引
入负反馈
降低了放大倍数
使放大器的性能得以改善:
4.2.1 放大倍数稳定性的提高
闭环时
FA
AA
??
??
?? 1F
则
2
F
)1(
1
AFdA
dA
??
只考虑幅值有
AF
AA
?? 1F
A
A
AFA
A ??
??
?
1
1
F
F
即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF倍
另一方面,
在深度负反馈条件下
FA ??
1
F ?
即闭环增益只取决于反馈网络 。 当反馈网络由稳定的
线性元件组成时, 闭环增益将有很高的稳定性 。
4.2.2 非线性失真的减小
Aui
uf
ui
uo
ud
加反馈前
加反馈后
A
F
+
–
?
失真
改善
uo
4.2.3 通频带的扩展
放大电路加入负反馈后,增益下降,但通频带却加宽了。
无反馈时放大器的通频带,fbw= f H- fL? f H
有反馈时放大器的通频带,fbwf= f Hf- fLf? f Hf
可以证明,fbwf = (1+AF) fbw
放大器的一个重要特性,增益与通频带之积为常数。
即,Amf× fbwf= Am× fbw
0
20lg|A|( dB)
F( Hz)
Am
fL fHfLf fHf
Amf
4.2.4 输入电阻和输出电阻的改变
(1) 串联负反馈使输入电阻增加
无 反馈时:
有 反馈时:
i
d
i
i
i = i
u
i
uR ?
)(1i AFR ??
i
i
if = i
uR
i
fd=
i
uu ?
i
od=
i
Fuu ?
i
dd=
i
AFuu ?
i
d )1(=
i
AFu ?
+
R
i
u
o
o
R
-
R
i
u
+
-
+
d
u
ii
+
o
-
uLRA
i
+
+
R o
+
o
L
i
u
i
A
+
o
u
R
u
-
d
R
i
u
+
-
-
R
R f
u
-
f
+
R 1
if
i
(2)并联负反馈使输入电阻减小
无 反馈时:
有 反馈时:
d
i
i
i
i = i
u
i
uR ?
i
i
if = i
uR
fd
i=
ii
u
? Fui
u
od
i=
?
AFii
u
dd
i=
? )1(= d
i
AFi
u
?
AF
R
?1=
i
+
A
Ru
-
L
i
+
u
o
R
i
R
-
R
d
+
-
+
d
i
u
o
if
o
u
i
R f
f
i
i
+
u
o
L
i
R
u
-
u
i
uA
o
+
R i
d
-
R
+
- o
i
+
R
di
i
电压负反馈 →稳定输出电压(当负载变化时)
→恒压源 →输出电阻小。
(3) 电压负反馈使输出电阻减小
电流负反馈 →稳定输出电流(当负载变化时)
→恒流源 →输出电阻大。
(4) 电流负反馈使输出电阻提高
4.2.5 引入负反馈的一般原则
? 要稳定直流量 ——引直流负反馈
? 要稳定交流量 ——引交流负反馈
? 要稳定输出电压 —— 引电压负反馈
? 要稳定输出电流 —— 引电流负反馈
? 要增大输入电阻 —— 引串联负反馈
? 要减小输入电阻 —— 引并联负反馈
举例,在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。
( 1)希望加入信号后,ic3的数值基本不受 R6改变的影响。
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f1
R
( 2)希望接入负载后,输出电压 UO基本稳定。
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f2R
( 3)希望输入端向信号源索取的电流小。
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f2R
( 4)希望稳定静态工作点。
解,以上两种反馈都同时具有交、直流反馈,所以能够稳
定静态工作点。
如果要求只引入直流负反馈,去除交流反馈。怎样接?
C
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f1
R
本章小结
( 1)按反馈性质不同,反馈分为正反馈和负反
馈,可用瞬时极性法来判别。在放大电路中广泛
采用负反馈。
( 2)按反馈信号是直流量还是交流量的不同,
反馈可分为直流反馈和交流反馈。前者主要用于
稳定工作点,后者主要用于改善放大电路的性能。
平常所讲的反馈一般指交流负反馈。
( 3)按输出端所取对象不同,反馈分为电压反
馈和电流反馈,可用输出短路法判别。电压负反
馈可以稳定电压,降低输出电阻;电流负反馈可
以稳定输出电流,提高输出电阻。
( 4)按输入端接法不同,反馈分为串联反馈和并
联反馈,可通过输入端短路法判别。串联反馈可
以提高输入电阻,并联反馈可以降低输入电阻。
( 5)负反馈的四种类型有:电压串联、电压并联、
电流串联、电流并联。要掌握判别的方法,还要
能根据电路的需要,利用选择负反馈的原则,正
确设置负反馈。
( 6)所有负反馈均使电压放大倍数下降,使放大
倍数的稳定性提高。深度负反馈时,A f≈1/F。
4.1 反馈的基本概念及判断方法
4.3 负反馈对放大器性能的影响
4.2 负反馈放大电路的一般分析方法
反馈 ——将电子系统输出回路的电量 ( 电压或电
流 ), 以一定的方式送回到输入回路的过程 。
4.1 反馈的基本概念及判断方法
4.1.1 反馈的基本概念
输出信号基本放大电路
A
反馈网络
F
+
–
?
输入信号
反馈信号
净输入信号
4.1.2 反馈的判断
1,有无反馈的判断
电路中只有正向传输, 没有
反向传输, 称为 开环状态 。
正向传输 ——信号从输入端到
输出端的传输
反向传输 ——信号从输
出端到输入端的传输
既有正向传输, 又有反馈 称为
闭环状态 。
u
u
+
f
1
o
-
i
+
R
R
u
u
-
o+
+
i
信号的正向传输
信号的正向传输
反馈传输 (通路 )
(反馈网络)
例:基本放大器,无反馈,净输
入量 ube=ui,电压放大倍数为:
2.负反馈与正反馈
负反馈 ——输入量不变时,引入反馈后使净输入量减小,
放大倍数减小。
引入反馈后,净输入量 ube =ui- uf,
电压放大倍数为:
可见,净输入量减小,放大倍数减小,所以是负反馈。
正反馈 ——输入量不变时,引入反馈后使净输入量增加,
放大倍数增加。
+
u
-
T
R
u
L
c
CC
o
b1
+
.
R
C
b2C
b1
+
V
i
R
-be
u
+
-
ebe
L
u )(1 Rβr
RβA
??
?? ?
be
L
u r
RβA ???
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
i
c+
u
-
f
be
u
+
-
判定方法 ——―瞬时极性法,
例题 2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。
对于串联反馈,输入量与反馈量作用在不同的两点上,若输入量与
反馈量的瞬时极性相同为负反馈,瞬时极性相反为正反馈。
对于并联反馈,输入量与反馈量作用在同一点上,若反馈元件两端
瞬时极性相反为负反馈,瞬时极性相同为正反馈。
+V
+
_ -
+
1
R
5
R
6
R
cc
R
O
2
u
4
u
R
i
3
R
7
R
3
C
C
1
C
2
C
4 u
u
+
R
o
f
-
A
∞
+i 1R
直流反馈 ——若电路将直流量反馈到输入回路,则
称直流反馈。
3.直流反馈与交流反馈
该电路引入直流反馈的目的,是为了稳定静态工
作点 Q。
交流反馈 ——若电路将
交流量反馈到输入回路,
则称交流反馈。
(如去掉电容 Ce)
交流反馈,影响电路的
交流工作性能。
直流反馈交流反馈
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
C e
I C
ic
例题,试判断下图电路中有哪些反馈支路,各是直流反馈
还是交流反馈?
+V
+
_ -
+
1
R
5
R
6
R
cc
R
O
2
u
4
u
R
i
3
R
7
R
3
C
C
1
C
2
C
4
解:根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时
存在, 来进行判别 。
例:判断下图中有哪些反馈回路, 是交流反馈还是直流反馈 。
u
u
-
+
1
A
+
∞
R
f
R
o
i
C 2
2
R
1C
交、直流反馈
交流反馈
注意电容的, 隔直通交, 作用 !
4,电压反馈与电流反馈的判断
假设输出端交流短路( RL=0),即 uo=0,若
反馈信号消失了,则为电压反馈;若反馈信号仍
然存在,则为电流反馈。
电压反馈,反馈信号的大小与输出电压成比 例。
判断方法 ——输出短路法:
电流反馈,反馈信号的大小与输出电流成比 例。
例题,试判断下列电路中引入的反馈是电压
反馈还是电流反馈。
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
i
c+
u
-
f
+
R
1
b
CC
T
C
R
V
R
u
+
-
L
o
-
+
u
i
e
C 2
S
u
+
-
R S
f
-
u
+
V
VA
+
+ +
-
∞
+
∞
2
A
1
-
u
i
O
u
1
R
R
2
R
3
R
4
5
R
R
6
+
_
+V
-
+
cc
i
u
u
O
1
R
R
2
3
R
R
4
R
5
6
R
u
-
u
R
+
1
f
∞
-
-
o
+
L
R
R
+
+
i
A
+
-
d
u
+
-
f
u
o
i
5.串联反馈与并联反馈的判断
串联反馈,反馈信号与输入信号加在放大电路输
入回路的两个电极。有,ud = ui -uf
并联反馈,反馈信号与输入信号加在放大电路输
入回路的同一个电极。有,id = ii -if
此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。
此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。
对于三极管电路:
T输入量
反馈量
输入量
反馈量
T
若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射
极,则为并联反馈。
若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极
则为串联反馈。
T输入量
反馈量
T
输入量
反馈量
对于运放电路:
若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并
联反馈。
若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相
端则为串联反馈。
反馈量
∞-
++u +
u
A
-
输入量
-
∞
反馈量
u +
输入量
u
++
-
A
输入量
+
A
-
+
+u
反馈量
∞
u
-
+
∞
u A
++
-
-
u
输入量
反馈量
例题,试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还
是并联反馈。
V
V
+
-
A
∞
+
u
O
i
u
1R
R 2
CC
+V
3R
+V
-
+
_
+
cc
u O
u
i
1
R
R
2 3
R
4
R
V
VA
+
+ +
-
∞
+
∞
2
A
1
-
u
i
O
u
1
R
R
2
R
3
R
4
5
R
R
6
V
V
+
-
A
∞
+
u
O
i
u
1R
R 2
CC
+V
3R
U
+V
U
cc
2
R
R
1
O
u
i
u
分立电路组成的电流串联负反馈电路
io? uf? ud?
io?
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?
u
-
u
R
+
1
f
∞
-
-
o
+
L
R
R
+
+
i
A
+
-
d
u
+
-
f
u
o
i
+
+
+
C
T
R
b1
CC
R
b1
b2
R
V
L
+
u
o
R
-
u
+
-
i
b2C
cR
e
i
c+
u
-
f
be
u
+
-
例题,试判断下列电路中的反馈组态。
解,电压串联负反馈。
_
+
V
R
CC
V
u
T
-
V
+
R
2
R
2
i
1
T
EE
I
s
f
1
u
R
R
A +
+
-
∞ o
1 2
V
V
V
f
∞
A
R
i
+
u
u
-
-
f
-
R
+
u
1
+
+
R
o
1
解,电压并联负反馈。
例题,试判断下列电路中的反馈组态。
+
_
V
1
f
I
1 2
R
1
2
T
i
R
2
+
u
-
R
T
R
R
s
R
3
4
R
CC
V
V
EE
u
o
T
3
V C C _C IRC L E
V C C _C IRC L E
u
i
u
R
f
-
+
+
∞
A
o
1
R
4.1.3 负反馈的四种组态及其判别
负反馈类型有四种组态,
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
1,电压串联负反馈
根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为 电压串联负反馈
从输入端看,有,ud = ui -uf 故为串联负反馈 。
用, 瞬时极性法, 判断反馈极性:
假设某一瞬时,在放大电路的输入端加
入一个正极性的输入信号,按信号传输方
向依次判断相关点的瞬时极性,直至判断
出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的
瞬时极性使净输入减小,则为负反馈;反
之为正反馈。
反馈电压:
fRR
Ruu
?? 1
1
of
因为反馈量与输出电压成比例,所以称电压反馈。
V
V
V
-
f
∞
A
R
i
+
d
u
u
-
-
f
-
R
+
+
u
1
+
+u
R
o
分立电路电压串联负反馈
RL? uO? uf? ud(ube)?
uO?
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 ↓
V
V
f
L
+V
CC
+T
R
be
+
e2
R
c2
c1
-
O
-
u
R
f
u
R
R
C
b1
b1
R
b2
C
u
+
-
2
T
1
+
i
u
-
R e1
V
V
f
L
+V
CC
+T
R
be
+
e2
R
c2
c1
-
O
-
u
R
f
u
R
R
C
b1
b1
R
b2
C
u
+
-
2
T
1
+
i
u
-
R e1
ui一定
2.电压并联负反馈
根据瞬时极性判断是
负反馈,所以该电路
为 电压串联负反馈。
id = ii -if从输入端看有:
因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈。
反馈电流:
ff R
u
R
uui oo
f ??
?? ?
故为并联负反馈 。
VC C _C I R C LE
VC C _C I R C LE
+
-
A
∞
+
L
R
R
f
i
f
i
d
1
i
1
R
u
o
i
u
分立电路电压并联负反馈
ff R
u
R
uui i oo
f ??
??
反馈量与输出电压成比例,
所以是电压反馈。
根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为 电压串联负
反馈
id = ii -if在输入端有
故为并联负反馈 。
因为反馈电流:
+
T
L
R
-
c
u
i
-
b
+
i
CC
+
s
R
i
+V
O
u
u
-
s
s
R
R f
f
i
3.电流并联负反馈
根据瞬时极性判断是
负反馈,所以该电路
为 电流串联负反馈。
又因为 在输入端有,
id = ii -if
反馈电流:
RR
Rii
?? fof
因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。
故为并联负反馈 。
u
u
-
1
A
i
i
R
-
+i
+
o
∞
i
d
i
f
i
o
fR
R
L
R
+
+
-
分立电路组成的电流并联负反馈
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(ic2)? if? id( ib) ?
io(ic2)?
+
-
R c1
c2R
R f
R e2
R
s
LR
1
T 2T
i
c2
i
f
s
i
u
s
-
u
+
O
+
-
u
i
CC
+V
i
b
u
u
-
1
A
i
i
R
-
+i
+
o
∞
i
d
i
f
i
o
fR
R
L
R
+
+
-
4.电流串联负反馈
反馈电压,uf=ioRf
根据瞬时极性判断是
负反馈,所以该电路
为 电流串联负反馈
ud = ui -uf又因为 在输入端有
因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。
故为串联负反馈 。
u
-
u
R
+
1
f
∞
-
-
o
+
L
R
R
+
+
i
A
+
-
d
u
+
-
f
u
o
i
V
VA
+
+ +
-
∞
+
∞
2
A
1
-
u
i
O
u
1
R
R
2
R
3
R
4
5
R
R
6
V
V
+
-
A
∞
+
u
O
i
u
1R
R 2
CC
+V
3R
U
+V
U
cc
2
R
R
1
O
u
i
u
( 1) 串联反馈
5,信号源对反馈效果的影响
ud = ui -uf
所以 us应为恒压源, 即信号源内阻 RS越小越好 。
要想反馈效果
明显, 就要求 uf
变化能有效引起
ud的变化 。
u
u
-
-
+
u
f
-
∞
1
R
+
+
u
L
d
-
R
+
o
+
A
f
R-
u
+
S
-
i
+
u
R s
( 2) 并联反馈
id = ii -if
所以 is应为恒 流 源, 即信号源内阻 RS越大越好 。
要想反馈效果明显, 就要求 if变化能有效引起 id
的变化 。
u
u
∞-
A
s
-
R +
o
RR
+
Lf
+
i
s
i
i
di
f
i
4.2 负反馈放大电路的一般分析方法
前面讨论了放大电路中负反馈的类型及其判别
方法,我们知道放大电路引入负反馈会改善放大电
路的各项性能指标,那么放大电路的性能到底在多
大程度上得到了改善呢?性能的提高和反馈元件或
元件参数又有什么关系呢?下面就从一个方框图出
发,推出反馈放大电路各参数之间的一般关系式。
基本放大电路
A
dX
?
oX
?
反馈网络
F
fX
?
放大,
d
o
X
XA
?
?
?
迭加:
fid XXX
??? ??
A称为开环
放大倍数
iX
? +
–
?
反馈,
o
f
X
XF
?
?
?
?
AF称为闭环放大倍数
AF=Xo / Xi
输出信号输入信号
反馈信号
净输入信号
F称为反馈系数
设 Xf与 Xi同相
4.2.1 反馈放大电路的方框图
负反馈放大器
4.2.2 反馈的一般关系式
闭环放大倍数:
放大,
d
o
X
X
A ?
?
?
反馈,
o
f
X
X
F ?
?
?
?
迭加:
fid XXX
??? ??
AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( + XoF)
=
Xo
A1
1
A +F
= A
1+AF
关于反馈深度的讨论
一般负反馈
称为反馈深度
FA ???1
FA
AA
??
??
?? 1F
时,11 )1( ?? FA ??, F AA ?? ?
时,11 )2( ??? FA ??
深度负反馈
正反馈
时,11 )3( ?? FA ??, F AA ?? ?
自激振荡
时,01 )4( ?? FA ??, F ??A?
4.3 负反馈对放大电路性能的影响
? 提高放大倍数的稳定性
? 减少非线性失真
? 扩展频带
? 改变输入电阻和输出电阻
在放大器中引
入负反馈
降低了放大倍数
使放大器的性能得以改善:
4.2.1 放大倍数稳定性的提高
闭环时
FA
AA
??
??
?? 1F
则
2
F
)1(
1
AFdA
dA
??
只考虑幅值有
AF
AA
?? 1F
A
A
AFA
A ??
??
?
1
1
F
F
即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF倍
另一方面,
在深度负反馈条件下
FA ??
1
F ?
即闭环增益只取决于反馈网络 。 当反馈网络由稳定的
线性元件组成时, 闭环增益将有很高的稳定性 。
4.2.2 非线性失真的减小
Aui
uf
ui
uo
ud
加反馈前
加反馈后
A
F
+
–
?
失真
改善
uo
4.2.3 通频带的扩展
放大电路加入负反馈后,增益下降,但通频带却加宽了。
无反馈时放大器的通频带,fbw= f H- fL? f H
有反馈时放大器的通频带,fbwf= f Hf- fLf? f Hf
可以证明,fbwf = (1+AF) fbw
放大器的一个重要特性,增益与通频带之积为常数。
即,Amf× fbwf= Am× fbw
0
20lg|A|( dB)
F( Hz)
Am
fL fHfLf fHf
Amf
4.2.4 输入电阻和输出电阻的改变
(1) 串联负反馈使输入电阻增加
无 反馈时:
有 反馈时:
i
d
i
i
i = i
u
i
uR ?
)(1i AFR ??
i
i
if = i
uR
i
fd=
i
uu ?
i
od=
i
Fuu ?
i
dd=
i
AFuu ?
i
d )1(=
i
AFu ?
+
R
i
u
o
o
R
-
R
i
u
+
-
+
d
u
ii
+
o
-
uLRA
i
+
+
R o
+
o
L
i
u
i
A
+
o
u
R
u
-
d
R
i
u
+
-
-
R
R f
u
-
f
+
R 1
if
i
(2)并联负反馈使输入电阻减小
无 反馈时:
有 反馈时:
d
i
i
i
i = i
u
i
uR ?
i
i
if = i
uR
fd
i=
ii
u
? Fui
u
od
i=
?
AFii
u
dd
i=
? )1(= d
i
AFi
u
?
AF
R
?1=
i
+
A
Ru
-
L
i
+
u
o
R
i
R
-
R
d
+
-
+
d
i
u
o
if
o
u
i
R f
f
i
i
+
u
o
L
i
R
u
-
u
i
uA
o
+
R i
d
-
R
+
- o
i
+
R
di
i
电压负反馈 →稳定输出电压(当负载变化时)
→恒压源 →输出电阻小。
(3) 电压负反馈使输出电阻减小
电流负反馈 →稳定输出电流(当负载变化时)
→恒流源 →输出电阻大。
(4) 电流负反馈使输出电阻提高
4.2.5 引入负反馈的一般原则
? 要稳定直流量 ——引直流负反馈
? 要稳定交流量 ——引交流负反馈
? 要稳定输出电压 —— 引电压负反馈
? 要稳定输出电流 —— 引电流负反馈
? 要增大输入电阻 —— 引串联负反馈
? 要减小输入电阻 —— 引并联负反馈
举例,在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。
( 1)希望加入信号后,ic3的数值基本不受 R6改变的影响。
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f1
R
( 2)希望接入负载后,输出电压 UO基本稳定。
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f2R
( 3)希望输入端向信号源索取的电流小。
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f2R
( 4)希望稳定静态工作点。
解,以上两种反馈都同时具有交、直流反馈,所以能够稳
定静态工作点。
如果要求只引入直流负反馈,去除交流反馈。怎样接?
C
V
V V
V
1
5
1 2
T
2
T
R
3
R
C
3 4
+V
R
CC
R
T
1
R
R
7
6
R
-
u
+
i
u
o
+
-
f1
R
本章小结
( 1)按反馈性质不同,反馈分为正反馈和负反
馈,可用瞬时极性法来判别。在放大电路中广泛
采用负反馈。
( 2)按反馈信号是直流量还是交流量的不同,
反馈可分为直流反馈和交流反馈。前者主要用于
稳定工作点,后者主要用于改善放大电路的性能。
平常所讲的反馈一般指交流负反馈。
( 3)按输出端所取对象不同,反馈分为电压反
馈和电流反馈,可用输出短路法判别。电压负反
馈可以稳定电压,降低输出电阻;电流负反馈可
以稳定输出电流,提高输出电阻。
( 4)按输入端接法不同,反馈分为串联反馈和并
联反馈,可通过输入端短路法判别。串联反馈可
以提高输入电阻,并联反馈可以降低输入电阻。
( 5)负反馈的四种类型有:电压串联、电压并联、
电流串联、电流并联。要掌握判别的方法,还要
能根据电路的需要,利用选择负反馈的原则,正
确设置负反馈。
( 6)所有负反馈均使电压放大倍数下降,使放大
倍数的稳定性提高。深度负反馈时,A f≈1/F。