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
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
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
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
存在一个反向传输信号的电路 有无反馈的判断
影响效果:增大 or 减小 正反馈、负反馈
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 有无反馈的判断固定偏流共射电路
Rbvi Rc R
L
iV?
bI?
cI?
OV?
bI?
ibe VV?
eciibe RIVVVV Re
2,反馈举例
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)
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
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
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
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
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 XXXid
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FA1
决定 的大小关系AA
F 与
( 书上为 )
FA1
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FA1
引入反馈后,增益负 反馈时,11 )1( FA
,F AA
时,特,11 FA 称为 深度负反馈时,11 )2( FA,F AA
时,特,01 FA,
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,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 ) 。
(+)
(? )
( +)
( +)
(+)
(? )
(+)
(+)
(+)

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
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)?oXfX? fiid XXX
fiid XXX
负反馈
fiid XXX
正反馈
idXoX?
idXoX?
稳定不稳定
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
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

+
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
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
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 串连反馈、并联反馈
X f
F
X o
A
X i X id

+
F
X o
A

+
V i
+

V id
V f

+
F
X o
A I i I id
I f
fiid VVV
净输入电压 fiid III
净输入电流
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?
输入量判断方法
o
V i
+
f
F
X o
A I i I id
I f
fiid XXX
串联并联
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
2,四种组态判断举例
7.1.2 四种类型的反馈组态判断方法汇总
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 。
接于不同的输入端 。
iX?
串联:反馈量 和
fX?
输入量电流:将 负载 短路,反馈量仍然存在 。
电压:将 负载 短路,反馈量为零 。
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

+
例电压并联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态动画例
F
A I i I id
I f
I o
V o
R L

+
电流串联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态动画例
F
I o
A

+
V i
+

V id
V f

+
V o
R L

+
电流并联负反馈
7.1.2 四种类型的反馈组态动画例
F
A I i I id
I f
I o
V o
R L

+
不接地悬浮同一点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不同点相同点负载接地可不画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、直流反馈例
v I
v
O
-
+
R
L
R
2
R
1
(+) (+)
(-)
(-)
(-)
净输入量负反馈
v O
-
+
R 4
R 5
R 3
-
+v I
R 1
R 2
反馈通路级间反馈通路
(+) (+)
(+)
(+)
(-)
(-)
净输入量级间负反馈反馈通路本级反馈通路
(+)
(-)
(-) (+)
(+)
(+)(+)
(+)
(+)
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 电压串联负反馈差分电路电压负反馈动画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 ↓
增加隔直电容 C后,Rf只对交流起反馈作用。
注:本电路中 C1,C2也起到隔直作用。
+

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

T1 T2
Rf
RE1
C
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
uou
i
+

T1 T2
Rf
RE1
分立电路电压并联负反馈
( a)
+ 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
(+) (+)
(-) (+)
(+)
(+)
综合举例 2
(+)
(-)
(+)
(-)
(-)
(+)
交流通路比较方式 ——串联反馈和并联反馈串联反馈,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:
此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。
此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。
对于运算放大器来说,反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端,则为并联反馈;一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。
对于三极管来说,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;一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。
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:
vd = vi -vF
id = iI -iF
i
if
ib
ib=i-if
并联反馈
ufui
ube
ube=ui-uf
串联反馈
RL
uo
RL
uo
电压反馈采样的两种形式:
采样电阻很大电流反馈采样的两种形式:
RL
io
iE
RL
io
iE Rf
采样电阻很小分立电路电流串联负反馈
( a )
R
s
R
b1
5 0 0 k?
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
1 0 0?
R
e 3
1 k?
R
f
1 0 k?
+
C
3

(+) (+)
(-)
(+)
(-)
(+)
(+)V
be
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? iF? id?
iO?
( b)
+ 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
( b )
R
s
R
b1
5 0 0 k?
V
o
T
1
T
2
+
R
c1
5,1 k?
+ V
CC
R
i
R
c 2
2k?
+
+
R
e1
5 00?
+

V
s
R
e2
1 0 0?

R
f
1 0 k?
V
i
+

C
1
C
2
分立电路组成的电流串联负反馈
IO? vF? vd?
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?
例题 3:试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。

7.1.2 四种类型的反馈组态电流串联负反馈动画电压并联负反馈例
7.1.2 四种类型的反馈组态电流并联负反馈动画
7.1.2 四种类型的反馈组态
A,电压串联
RL? vO? vF? vID?
vO?
电压负反馈:稳定输出电压串联反馈:输入端电压求和( KVL)
3,各种反馈类型的特点
-vI+ vID + vF =0输入端有
vID = vI -vF即
7.1.2 四种类型的反馈组态
3,各种反馈类型的特点
B,电流并联
RL? iO? iF? iID?
iO?
电流负反馈:稳定输出电流并联反馈:输入端电流求和( KCL)
其他两种组态有类似的结论
iI - iID - iF =0输入端有
iID = iI -iF即
7.1.2 四种类型的反馈组态串联反馈
4,信号源对反馈效果的影响
vID = vI -vF
则 vI最好为恒压源,即信号源内阻 RS越小越好 。
要想反馈效果明显,就要求 vF变化能有效引起 vID的变化 。
7.1.2 四种类型的反馈组态并联反馈
4,信号源对反馈效果的影响
iID = iI -iF
则 iI最好为恒 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 iID的变化 。
R S
v S
+
-