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
第七章 反馈放大电路
教学内容:
本章从反馈的概念和分类入手,抽
象出反馈放大电路的方框图,推导出基
本方程式,为讨论反馈效果和分析放大
电路的技术指标打下基础。
教学要求:
本单元内容是整个课程的重点之一,也
是难点,要求从反馈的概念和分类入手,熟
练掌握负反馈的四种组态及特点作用,并能
基于反馈放大电路的方块图和基本方程,对
其基本性能进行分析和计算,尤其对深度负
反馈电流进行估算。对负反馈电路的稳定性
条件和稳定性分析也应正确理解和掌握。
7.1 反馈的基本概念与分类
7.1.1 反馈的基本概念
反馈是把电子电路中的输出回路电量 (电
压或电流 )馈送到输入回路的过程。
7.1.2 反馈类型及判断
1.正反馈和负反馈:
视反馈加入前后基本放大器的输入信号变
化情况而定。如加入反馈后,使基本放大器的
输入信号增大,则为正反馈;若使基本放大器
的输入信号减小,则为负反馈。模拟电路中通
常采用瞬时极性法来判断;也可从反馈深度角
度判断,|1+AF|>1为负反馈,|1+AF|<1为正反
馈。
2.直流反馈于交流反馈
若反馈信号只与输出回路的直流电压或直
流电流有关,则称为直流反馈;若反馈信号只
与输出回路的交流电压或交流电流有关,则称
为交流反馈。直流负反馈用于稳定静态工作点 ;
交流负反馈用于改善放大电路的动态性能。
3.电压反馈与电流反馈
视反馈信号是取自输出回路的电压量还
是电流量而定。若反馈信号使取自输出电压
信号,则称为电压反馈;若反馈信号使取自
输出电流信号,则称为电流反馈。判断方法
可采用负载 RL短路法,即当 RL= 0 时,输出
电压必为零,此时若反馈信号也等于零,则
为电压反馈;即当 RL=0 时,若反馈信号不
等于零,则为电流反馈。 (见例题 )
4.串联反馈与并联反馈
视输入信号与反馈信号在基本放大器输入
端的相加方式而定。若输入信号与反馈信号在
基本放大器输入端以电流并联方式相加则为并
联反馈;若输入信号与反馈信号在基本放大器
输入端以电压并联方式相加则为串联反馈。
7.1.3四种类型的反馈组态
放大电路有四种类型,即电压放大、电
流放大、互阻放大和互导放大。将这四种基
本放大电路与适当的反馈网络相结合,根据
输出取样和输入比较方式的不同,可以构成
电压串联负反馈;电流并联负反馈;电压并
联负反馈;电流串联负反馈。
1.电压串联负反馈
如图所示,根据瞬
时极性法对它的反馈类
型进行判断。反馈网络
为 (R1,R2),R1有两种
电压信号:
a.正向传输 V1;
b.反馈信号 V2;
通常,|V2|>>|V1|;
R s
V s
R 2
R 1
R L
V
(+)
(+)
(+)
(+)
I
V ID
V F
OV
F
由图可知,
V? = V?D+ VF
电压负反馈的重要特点是电路的输出电
压趋于维持恒定,因为无论反馈信号以何种
方式引回到输入端,实际上都是利用输出电
压 Vo本身通过反馈网络对放大电路起自动调
整作用,这就是电压反馈的实质。
例如,当 V? 一定时,若负载电阻 RL减小而
使输出电压 Vo下降,
RL?? Vo ? ?VF ? ? V?D?
?
Vo?
可见,反馈结果牵制了 Vo的下降,使 Vo基
本维持恒定。它适用于信号源内阻较小时。
2.电流并联负反馈
如图所示,仍采用瞬时极性法判断反
馈的极性。图中,i?D = i? - iF,Rf 很大,
R很小,|?F|<<|?o|
电流负反馈的重
要特点是趋向于维持
输出电流 io恒定。
f
F R
R0????
R
(-)
R
iID
(+)
R
f
L
(-)
oiRSIs
Ii
F
iF
在 i?一定的条件下,不论何种原因,使 io减
小时,负反馈的作用将引起如下的自动调整过程:
RL?? io? ? iF? ?i?D ?
?
io?
可见,电流负反馈作用的结果牵制了 io的减
小,使 io基本维持恒定。此电路适用于信号源内
阻较大时。
3.电压并联负反馈
如图所示,首先用瞬时极性法判断电路的
反馈极性。由图可知,
i? = i?D + iF
iF = - Vo / Rf
假定 |Vo|? ?iF ???i?D?
?
Vo?
可见,本电路的作用是维持输出电压的恒
定。
(+)
ID
sI
Ii i
SR
fR
F
i
(-)
o
(-)
LR
i F
电压并联负反馈适用于信号源内阻较大时;
若当信号源时理想的电压源时,电压并联负反
馈将失去调节作用。
由于 A的放大倍数很大,因此:
|??D|<< |?F|,
可近似认为 ?? = ?F。
S
f
SS
fF
S
VS R
R
R
R
V
VA ??
?
?
??? 0
4,电流串联负反馈
如图所示电路图
与射极偏置电路相似,
不过这里是以集成运
放作为基本放大电路。
同样用瞬时极性法判
断反馈极性。同样可
知,电流负反馈的特
点是维持输出电流基
本恒定。 (见例题 1)(见例题 2)
sV
V
(+ )
1RF
(+ )
VsR
i o
ID
R
V
F
L
O
(+ )
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
变换网络
K
基本放大
电路 A
反馈网络
F
A FK
Xs Xi Xid Xo
Xf
Xi XoXs
+ _
如图所示,由基本放大电路和反馈网络组
成的闭合环路叫做反馈环,由一个反馈环组成
的放大电路叫做单环反馈放大电路。
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
1,一般表达式的推导
a,闭环增益:
这是负反馈放大电路的基本关系式,分析
反馈问题的出发点。 (见例题 )
AF
A
X
XA
i
F ??? 1
0
(1)若 |1+AF|>1,则 |AF|<|A|,这种反馈一般
称为负反馈。
(2)若 |1+AF|<1,则 |AF|>|A|,这种反馈一般
称为正反馈。
(3)若 |1+AF|=1,则 |AF|?∞,这就是说,放
大电路在没有输入信号时,也有输出信号,叫
做放大电路的自激。
2.反馈深度
|1+AF|的值是衡量负反馈程度的一个重要
指标,其值愈大,放大电路的增益减小愈多 。
3.环路增益
如图所示为开环方框图,信号从基本放大
电路输入端 ( a点 )输入,按箭头方向绕行一周
到 (b点 ),则得:
环路增益
反馈深度和环路增益都是描述反馈放大电
路性能的指标。 (见例题 )
AF
V
V
a
b ???
基本放大
电路 A
反馈网络
F
b a
-1
7.3 负反馈对放大电路性能的改善
7.3.1 提高增益的恒定性
引入负反馈后,当输入信号一定时,电压
负反馈能使输出电压基本维持恒定,电流负反
馈能使输出电流基本维持恒定,总的来说,就
是维持增益恒定。 (见例题 )
7.3.2 减小非线性失真
负反馈减小非线性失真所指的是反馈环内
的失真。
在多级放大电路的最后几级,包括功率输
出级及驱动级,输入信号的幅度较大,在动态
过程中,放大器件可能工作到它的传输特性的
非线性部分,因而使输出波形产生了非线性失
真。引入负反馈之后,可使这种非线性失真减
小。
7.3.3 抑制反馈环内噪声
对于放大电路来说,噪声或干扰是有害
的,而负反馈能抑制噪声。
7.3.4 扩展频带
AF
AA V
Vf ?? 1
H
M
j
A
jA
?
?
?
?
?
1
)(
FjA
jAjA
F )(1
)()(
?
??
??
LH fff ??? )( LH ff ??
由此可知,反馈放大电路的中频增益为:
上限角频率 ?HF变为:
?HF= ?H(1+AMF)
这说明引入负反馈之后,放大电路的上
限频率增加了,增加的程度与反馈深度有关。
FA
A
M
M
?1
7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响
1,输入电阻
a.在串联负反馈的情况下,由于 Vf与 Vi 在
输入回路中彼此串联,且极性相反,其结果
导致输入电流 ?I 的减小,从而引起输入电阻
Rif(=Vi/?i)比无反馈时的输入电阻 Ri 增加。
反馈愈深,Rif增加愈甚。
b.并联负反馈时相反,由于输入电流 ?I
(=?id/?f)的增加致使 Rif减小。反馈愈深,Rif
减小愈甚。
2.输出电阻
a.电压串联负反馈能维持闭环电压增益基本
恒定,而电压并联负反馈能维持闭环互阻增益基
本恒定。反馈愈深,输出电阻减小愈甚。
b.电流串联负反馈能维持闭环互导增益基本
恒定,而电流并联负反馈能维持闭环电流增益基
本恒定。反馈愈深,输出电阻增加愈多。
综上所述,负反馈能改善放大电路的性能,
归根到底是由于将电路的输出量引回到输入端与
输入量进行比较,从而随时对输出量进行调整。
7.4 负反馈放大电路的分析方法
7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算
a.深度负反馈条件是:
b.相应的放大电路增益为:
FAF
AA
F
1
1 ???
1|1| ??? AF
方法一:利用
要再次强调,这里的 AF是广义的,其含义
因反馈组态而异:对于电压串联负反馈为 AVF;
对于电流并联负反馈为 A?F;对于电压并联负反
馈为 ARF;对于电流串联负反馈为 AGF ;如果估
算电压放大倍数,除了 AVF外,其它几种增益都
要转换。
FAF
1?
反馈系数的确定:
a.如果是并联反馈,将输入端对地短路,
可求出反馈系数,
b.如果是串联反馈,将输入端回路开路,
可求出反馈系数,
0X
XF F?
0X
XF F?
方法二,利用 Xf ? Xi,求解。
在深度负反馈条件下,Xf ? Xi,
a.对于串联反馈,Vf ? Vi,相当于基本放
大器输入端电压为零,这一特性称为虚短特
性。
b.对于并联反馈,?f ? ?i,相当于基本放大
器输入端电流为零,这一特性称为虚断特性。
抓住这个特点写出有关方程式,往往可
以直接而且简捷的得到电压放大倍数。
7.5 负反馈放大电路的稳定问题
考虑负反馈放大电路的稳定性问题,目的
是保证电路不产生自激振荡。负反馈放大电路
产生自激振荡的根本原因是 AF的附加相移。
a.稳定条件:
?a+ ?f = (2n+1)?时,
| AF |<1
b.稳定判断:研究开环频率特性,在波特图
上判断闭环系统的稳定性。
当 ?a+ ?f = ??时,lg|AF|<0dB
c.为防止系统参数变化引起不稳定,系统必
须有一定的稳定裕度,包括增益裕度和相位裕
度。
增益裕度:环路增益的移相为 180度时;
Gm = - 20lg |AF|
相位裕度:环路增益为 0dB时;
?m = 180° - ?a
例,(北方交通大学 1997年研究生入学试题 )
负反馈可以从那些方面改善放大器的性能?
解:它从以下五方面改善其性能:
a,增大放大倍数的恒定性;
b,减小非线性失真;
c,抑制噪声;
d,扩展频带;
e,改变输入、输出阻抗。
例, (南京航空航天大学 2000年研究生入学试
题 )电流串联负反馈放大器是一种输出端取样量
为 ????,输入端比较量为 ????的负反馈放大器,
它使输入电阻 ????,输出电阻 ????。
解:输出端取样量为电流;
输入端比较量为电压;
它使输入电阻增加;
输出电阻增加。
讨论:
反馈类型的判断取决于输出端取样量和输
入端比较量。电压反馈使输出电阻减小,电流
反馈使输出电阻增大,串联反馈使输入电阻增
大,并联 反馈使输出电阻减小。
例, (北京理工大学 1999年研究生入学
试题 )电流串联负反馈电路,对 ????增益有
稳定作用,当 ????不变时,也能稳定电压
增益。
解:对 AGF增益有稳定作用;当负载不变
时,也能稳定电压增益。
例, (北京理工大学 2000年研究生入学试题 )
如图所示电路,已知 A为理想运放,
试回答:
(1)该电路的反馈组态;
(2)电路能稳定 ???;
(3)电压放大倍数
(4)输出电阻 Rof ????; S
Vf V
VA 0?
R s
R 1
V S
R
of
V o
R
A
解,(1)该电路的反馈组态是电流串联负反馈;
(2)电路能稳定 闭环增益 AGF ;
(3)电压放大倍数
(4) Rof ? ?;
1
0 1
R
R
V
VA L
S
Vf ???
例, (南京航空航天大学 2000年研究生入学
试题 ) 已知某电压串联负反馈的电压反馈系数
kvf=0.1,如果要求它的闭环增益 Avf?8,那无反
馈时放大器的电压增益 Av最小值应为何值。
解:电压串联负反馈电路闭环增益
)1( VfV
V
Vf kA
AA
?
?
,8?VfA?
,8
1
?
? VfV
V
kA
A
.40
,1.0
??
?
V
Vf
A
k
分析:
反馈电路的闭环增益与无反馈时放
大电路的增益的关系是闭环增益方程。
由本例可以看出,反馈作用使放大器增
益减小了。
例, (东南大学 1999年研究生入学试题 )如图
所示,试说明:
(1)F点分别接在 H,J,K三点时,各形成何
种反馈;如果是负反馈,则对电路的输入阻抗、
输出阻抗、放大倍数又有何种影响;
(2)求出 F点接在 J点时的电压放大倍数的表
达式。
R 1
R c1 R 3 R c2
C 2
R 2 R e1 R 4 R e2
R f
C 3
C 1
v i
C e
F
V o
+V cc
H
K
J
解,(1)F点接在 H点时,形成电压并联正反
馈; F点接在 J点时,形成电压串联负反馈使
输入阻抗增大,输出阻抗减小,闭环电压增
益稳定; F点接在 K 点时,形成电压并联负
反馈使输入阻抗减小,输出阻抗减小,第二
级增益稳定。
(2)F点接在 J点时是电压串联负反馈,若放大
电路满足深度负反馈条件,则有:
FAVf
1?
fe
e
RR
RF
?
?
1
1
1
1
e
f
Vf R
R
A ???
分析:
反馈类型判断由输出端取样量和输入端
比较量决定。若放大电路满足深度负反馈条
件,则其电路增益可通过求解其反馈系数确
定,闭环增益为反馈系数的倒数。
例, 设两级放大电路如图所示。
(1)为使输出电阻减小,应引入何种反馈,
在图中标明反馈支路;
(2)引入反馈后的电路在深度负反馈条件下
输出电阻 Rof和闭环增益 Avf分别为多大?
R b1 R c1
C 1 C 3
R c2
b21R
R e1
R' e1C e
C 2R e2
R L
V s
R s
V o
解,(1)为使输出电阻减小,应为电压负反馈;
若是电压串联反馈,Rf接在 Vc2和 Ve1之间形成的
是正反馈。所以应引入电压并联负反馈,即把
Rf接在 Vb1和 Vb2之间。
(2)满足深度负反馈条件时,Rof ? 0;利用
虚断概念得
S
f
Vf R
R
A ??
分析:
依题意连接反馈线路时,应考虑不同类型
负反馈对电路性能的影响,同时应注意是否满
足负反馈条件。
例, (北京邮电大学 1999年研究生入学试题 )
由理想运放构成的放大电路 如图所示,其中 Dz
为稳压二极管。
(1)试分析电路的反馈组态,设其满足深度
负反馈条件,请估算电压放大倍数
(2)请改动,使其输入端变为并联反馈形式,
并计算改动后的电路的
i
Vf V
VA 0?
i
Vf V
VA 0?
R cR
c
R
R b1
D 2
R e
R b2
R f
V o
V EE
V cc
iV
解,(1)该电路的反馈组态是电压串联负反馈。
在满足深度负反馈的条件下,其电压放大倍数
为反馈系数的倒数,即
(2)为使输入端改成并联反馈形式,可将 Rf
改接到 b1极,运放, +”,,-”输入端互换,使

路变为如图所示的那样。
2
2
2
1
11
b
f
fb
b
Vf R
R
RR
RF
A ??
?
??
这时,根据虚断
概念,输入电流与反
馈电流相等,于是可
得:
i
Vf
V
V
A 0?
1b
f
R
R
??
R
D 2
b1
iV
R
R
b2R
R e
EEV
R f
c cR
oV
V cc
分析:
本例电路是由三极管差动电路和运算放
大器组成的反馈电路。分析问题 (1)时,通过
电压放大倍数与反馈系数的关系,求解电压放
大倍数。对问题 (2)改动电路使其输入端变为
并联反馈形式时,要注意反馈的极性;这时可
通过虚断概念来求解计算电压放大倍数。