第 17章 电子电路中的负反馈
§ 17.1 反馈的基本概念
§ 17.2 放大电路中的负反馈
§ 17.3 负反馈对放大电路的影响
§ 17.1 反馈的概念
凡是将放大电路输出端的信号(电压或电
流)的一部分或全部引回到输入端,与输入
信号迭加,就称为 反馈 。
若引回的信号削弱了输入信号,就称为 负
反馈 。若引回的信号增强了输入信号,就称
为 正反馈 。
一、负反馈与正反馈
2,负反馈的类型
1) 根据反馈所采样的信号不同,可以分为电压反馈
和电流反馈。
电流负反馈 具有 稳定输出电流,
增大输出电阻的作用。
电压负反馈 具有 稳定输出电压,
减小输出电阻的作用。
如果反馈信号取自输出电压,叫 电压反馈 。
如果反馈信号取自输出电流,叫 电流反馈 。
2) 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的
不同,可以分为串联反馈和并联反馈。
反馈信号与输入信号串联,即反馈信号与输入
信号以电压形式作比较,称为 串联反馈 。
反馈信号与输入信号并联,即反馈信号与输入
信号以电流形式作比较,称为 并联反馈 。
串联反馈使电路的输入电阻增大,
并联反馈使电路的输入电阻减小。
负
反
馈
交流反馈
直流反馈
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
负反馈的类型
稳定静态工作点
(一 ) 负反馈类型的判别步骤
3) 判别是否负反馈?
2) 判别是交流反馈还是直流反馈?
4) 是负反馈!判断是何种类型的负反馈?
1) 找出反馈网络(一般是电阻、电容)。
2.7.2 反馈性质的分析
1) 判别反馈元件(一般是电阻、电容)
(1) 连接在输入与输出之间的元件。
(2) 为输入回路与输出回路所共有的元件。
发射极电阻 RE为
输入回路与输出
回路所共有,所
以 RE是反馈元件。
例 1:
RB1 RC
C1
C2
RB2 R
E
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+–
RB1 RC
C1
C2
RB2 R
E
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+–
2) 判断是交流反馈还是直流反馈
交、直流分量的信
号均可通过 RE,所
以 RE引入的是交、
直流反馈。
如果有发射极旁路电容,RE中仅有直流分量的
信号通过,这时 RE引入的则是直流反馈。
C E
例 1:
例 1,3) 判断反馈类型
净输入信号:
ui 与 uf 串联,
以电压形式比较
——串联反馈
ui正半周时,uf也是
正半周,即两者同相
——负反馈
uf 正比于输出电流 ——电流反馈
——串联电流负反馈
+
uf
–
+
–
RB1 RC
C1
C2
RB2 R
E
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+– ie
ube ube = ui - uf
uf = ie RE
Ube = Ui - Uf
可见 Ube < Ui,反馈电压 Uf 削弱了净输入电压
? ic RC
结论:
反馈过程:
电流负反馈具有稳定输出电流的作用
反馈类型 —— 串联电流负反馈
RB1 RC
C1
C2
RB2
RE
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+–
Ic??Uf??Ube??ib?
Ic ?
uf ? ic RC
+
uf
–
+
–ube
Ube = Ui - Uf
电阻 RF连接在输入
与输出之间,所以
RF是反馈元件 。
2) 判断是交流反馈还是直流反馈
交、直流分量的信号均可通过 RF,
所以 RF引入的是交、直流反馈。
例 2,1) 判反馈元件 +UCC
RC
C1
RF
+
+
– –
RS
+
–
C2
+
+
RL
eS ui
uo
3) 判断反馈类型例 2:
净输入信号:
ii 与 if 并联,
以电流形式比较
——并联反馈
ii 正半周时,if 也是
正半周,即两者同相
——负反馈
F
obe
f R
uui ??
if 正比于输出电压 ——电压反馈
if 与 uo反相
——并联电压负反馈
+UCC
RC
C1
RF
+
+
– –
RS
+
–
C2
+
+
RL
eS ui
uo
ii ib
if
F
o
R
u??
ib = ii - if
Ib = Ii - If
可见 Ib < Ii,反馈电流 If 削弱了净输入电流
反馈过程:
电压负反馈具有稳定输出电压的作用
反馈类型 ——并联电压负反馈例 2:
+UCC
RC
C1
RF
+
+
– –
RS
+
–
C2
+
+
RL
eS ui
uo
F
o
f R
ui ??
ii ib
if
Uo??if?? ib??ic?
Uo?
Ib = Ii - If
(二 ) 利用瞬时极性法判断负反馈
+ +-
+
(1)设接“地”参考点的电位为零,在某点对
“地”电压(即电位)的正半周,该点交流电位的
瞬时极性为正;在负半周则为负。
(2)设基极瞬时极性为正,根据 集电极 瞬时极性
与基极相反, 发射极 (接有发射极电阻 而无旁路电
容 时 )瞬时极性 与基极相同 的原则,标出相关各点
的 瞬时极性。
+ +
- ? - ?
(3)若反馈信号与输入信
号加在同一电极上,
(4)若反馈信号与输入信
号加在两个电极上,
两者极性 相反为负反馈 ;
极性 相同为正反馈。
两者极性 相同为负反馈 ;
极性 相反为正反馈。
(二 ) 利用瞬时极性法判断负反馈
反馈到基极为并联反馈 反馈到发射极为串联反馈
判断串、并联反馈
ib= ii – if
ibii if
ube= ui – uf
++
–
ui –
ube
+
–
uf
共发射极电路
判断电压、电流反馈
从集电极引出
为电压反馈
从发射极引出
为电流反馈
uoRL
+
–
RL
io
iE
判断反馈类型的口诀:
共发射极电路
共集电极电路为典型的电压串联负反馈。
集出为压,射出为流,
基入为并,射入为串。
(三 ) 负反馈对放大电路性能的影响
d
o
X
XA
?
?
?
o
f
X
XF
?
?
? fid XXX ??? ??
反馈放大电路的基本方程
反馈系数 净输入信号
开环
放大倍数
AF
A
X
XA
??? 1i
o
f ?
?
闭环
放大倍数
反馈
电路 F
fX?
– dX? oX
?基本放大
电路 A
iX? +
1,降低放大倍数
负反馈使放大倍数下降。则有,AA ?
f
df XX ??,
同相,所以 AF 是正实数负反馈时,
中,在 1 f AFAA ??
d
f
o
f
d
o
X
X
X
X
X
XAF
?
?
?
?
?
?
???
| 1+AF| 称为反馈深度,其值愈大,负反馈作用
愈强,Af也就愈小。
射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的
电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。
2.提高放大倍数的稳定性
AF
AA
?? 1f A
A
AFA
A d
1
1d
f
f ?
?
?
引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。
放大倍数下降至 1/(1+|AF|)倍,其稳定性提高 1+|AF|倍。
若 |AF| >>1,称为 深度负反馈,此时:
在深度负反馈的情况
下,闭环放大倍数仅与反
馈电路的参数有关。F
A 1f ?
3,改善波形失真
Aui
uf
ud
加反馈前
加反馈后
uo
大
略小
略大
略小
略大
负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真,
因此只能减小失真,而不能完全消除失真。
? uoA
F
小
接近正弦波
正弦波
ui
4.展宽通频带
引入负反馈使电路的通频带宽度增加
BWFABW )1( of ??
无负反馈
有负反馈
BWf
BW f
|Au|
O
ui
ube
ib
+ +
–
–
5,对输入电阻的影响
在同样的 ib下, ui= ube + uf > ube,所以 rif 提高。
i0if )1( rFAr ??
1) 串联负反馈
b
i
i i
ur ?无负反馈时:
有负反馈时:
b
i
if i
ur ?uf
+
–
使电路的输入电阻提高
b
be
i
u
?
FA
rr
0
i
fi 1 ??
if
b
be
i i
u
r ?
无负反馈时:
有负反馈时:
i
be
if i
ur ?
在同样的 ube下,ii = ib + if > ib,所以 rif 降低。
2) 并联负反馈 使电路的输入电阻降低
ii ib
ube
+
–
o0of )1( rFAr ??
FA
rr
0
o
of 1 ??
电压负反馈具有稳定输出电压的作用,
即有恒压输出特性,故输出电阻降低。
电流负反馈具有稳定输出电流的作用,
即有恒流输出特性,故输出电阻提高。
1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低
2) 电流负反馈使电路的输出电阻提高
6.对输出电阻的影响
§ 17.1 反馈的基本概念
§ 17.2 放大电路中的负反馈
§ 17.3 负反馈对放大电路的影响
§ 17.1 反馈的概念
凡是将放大电路输出端的信号(电压或电
流)的一部分或全部引回到输入端,与输入
信号迭加,就称为 反馈 。
若引回的信号削弱了输入信号,就称为 负
反馈 。若引回的信号增强了输入信号,就称
为 正反馈 。
一、负反馈与正反馈
2,负反馈的类型
1) 根据反馈所采样的信号不同,可以分为电压反馈
和电流反馈。
电流负反馈 具有 稳定输出电流,
增大输出电阻的作用。
电压负反馈 具有 稳定输出电压,
减小输出电阻的作用。
如果反馈信号取自输出电压,叫 电压反馈 。
如果反馈信号取自输出电流,叫 电流反馈 。
2) 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的
不同,可以分为串联反馈和并联反馈。
反馈信号与输入信号串联,即反馈信号与输入
信号以电压形式作比较,称为 串联反馈 。
反馈信号与输入信号并联,即反馈信号与输入
信号以电流形式作比较,称为 并联反馈 。
串联反馈使电路的输入电阻增大,
并联反馈使电路的输入电阻减小。
负
反
馈
交流反馈
直流反馈
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
负反馈的类型
稳定静态工作点
(一 ) 负反馈类型的判别步骤
3) 判别是否负反馈?
2) 判别是交流反馈还是直流反馈?
4) 是负反馈!判断是何种类型的负反馈?
1) 找出反馈网络(一般是电阻、电容)。
2.7.2 反馈性质的分析
1) 判别反馈元件(一般是电阻、电容)
(1) 连接在输入与输出之间的元件。
(2) 为输入回路与输出回路所共有的元件。
发射极电阻 RE为
输入回路与输出
回路所共有,所
以 RE是反馈元件。
例 1:
RB1 RC
C1
C2
RB2 R
E
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+–
RB1 RC
C1
C2
RB2 R
E
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+–
2) 判断是交流反馈还是直流反馈
交、直流分量的信
号均可通过 RE,所
以 RE引入的是交、
直流反馈。
如果有发射极旁路电容,RE中仅有直流分量的
信号通过,这时 RE引入的则是直流反馈。
C E
例 1:
例 1,3) 判断反馈类型
净输入信号:
ui 与 uf 串联,
以电压形式比较
——串联反馈
ui正半周时,uf也是
正半周,即两者同相
——负反馈
uf 正比于输出电流 ——电流反馈
——串联电流负反馈
+
uf
–
+
–
RB1 RC
C1
C2
RB2 R
E
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+– ie
ube ube = ui - uf
uf = ie RE
Ube = Ui - Uf
可见 Ube < Ui,反馈电压 Uf 削弱了净输入电压
? ic RC
结论:
反馈过程:
电流负反馈具有稳定输出电流的作用
反馈类型 —— 串联电流负反馈
RB1 RC
C1
C2
RB2
RE
RL
+
+
+UCC
ui uo
++
–
–
RS
eS+–
Ic??Uf??Ube??ib?
Ic ?
uf ? ic RC
+
uf
–
+
–ube
Ube = Ui - Uf
电阻 RF连接在输入
与输出之间,所以
RF是反馈元件 。
2) 判断是交流反馈还是直流反馈
交、直流分量的信号均可通过 RF,
所以 RF引入的是交、直流反馈。
例 2,1) 判反馈元件 +UCC
RC
C1
RF
+
+
– –
RS
+
–
C2
+
+
RL
eS ui
uo
3) 判断反馈类型例 2:
净输入信号:
ii 与 if 并联,
以电流形式比较
——并联反馈
ii 正半周时,if 也是
正半周,即两者同相
——负反馈
F
obe
f R
uui ??
if 正比于输出电压 ——电压反馈
if 与 uo反相
——并联电压负反馈
+UCC
RC
C1
RF
+
+
– –
RS
+
–
C2
+
+
RL
eS ui
uo
ii ib
if
F
o
R
u??
ib = ii - if
Ib = Ii - If
可见 Ib < Ii,反馈电流 If 削弱了净输入电流
反馈过程:
电压负反馈具有稳定输出电压的作用
反馈类型 ——并联电压负反馈例 2:
+UCC
RC
C1
RF
+
+
– –
RS
+
–
C2
+
+
RL
eS ui
uo
F
o
f R
ui ??
ii ib
if
Uo??if?? ib??ic?
Uo?
Ib = Ii - If
(二 ) 利用瞬时极性法判断负反馈
+ +-
+
(1)设接“地”参考点的电位为零,在某点对
“地”电压(即电位)的正半周,该点交流电位的
瞬时极性为正;在负半周则为负。
(2)设基极瞬时极性为正,根据 集电极 瞬时极性
与基极相反, 发射极 (接有发射极电阻 而无旁路电
容 时 )瞬时极性 与基极相同 的原则,标出相关各点
的 瞬时极性。
+ +
- ? - ?
(3)若反馈信号与输入信
号加在同一电极上,
(4)若反馈信号与输入信
号加在两个电极上,
两者极性 相反为负反馈 ;
极性 相同为正反馈。
两者极性 相同为负反馈 ;
极性 相反为正反馈。
(二 ) 利用瞬时极性法判断负反馈
反馈到基极为并联反馈 反馈到发射极为串联反馈
判断串、并联反馈
ib= ii – if
ibii if
ube= ui – uf
++
–
ui –
ube
+
–
uf
共发射极电路
判断电压、电流反馈
从集电极引出
为电压反馈
从发射极引出
为电流反馈
uoRL
+
–
RL
io
iE
判断反馈类型的口诀:
共发射极电路
共集电极电路为典型的电压串联负反馈。
集出为压,射出为流,
基入为并,射入为串。
(三 ) 负反馈对放大电路性能的影响
d
o
X
XA
?
?
?
o
f
X
XF
?
?
? fid XXX ??? ??
反馈放大电路的基本方程
反馈系数 净输入信号
开环
放大倍数
AF
A
X
XA
??? 1i
o
f ?
?
闭环
放大倍数
反馈
电路 F
fX?
– dX? oX
?基本放大
电路 A
iX? +
1,降低放大倍数
负反馈使放大倍数下降。则有,AA ?
f
df XX ??,
同相,所以 AF 是正实数负反馈时,
中,在 1 f AFAA ??
d
f
o
f
d
o
X
X
X
X
X
XAF
?
?
?
?
?
?
???
| 1+AF| 称为反馈深度,其值愈大,负反馈作用
愈强,Af也就愈小。
射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的
电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。
2.提高放大倍数的稳定性
AF
AA
?? 1f A
A
AFA
A d
1
1d
f
f ?
?
?
引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。
放大倍数下降至 1/(1+|AF|)倍,其稳定性提高 1+|AF|倍。
若 |AF| >>1,称为 深度负反馈,此时:
在深度负反馈的情况
下,闭环放大倍数仅与反
馈电路的参数有关。F
A 1f ?
3,改善波形失真
Aui
uf
ud
加反馈前
加反馈后
uo
大
略小
略大
略小
略大
负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真,
因此只能减小失真,而不能完全消除失真。
? uoA
F
小
接近正弦波
正弦波
ui
4.展宽通频带
引入负反馈使电路的通频带宽度增加
BWFABW )1( of ??
无负反馈
有负反馈
BWf
BW f
|Au|
O
ui
ube
ib
+ +
–
–
5,对输入电阻的影响
在同样的 ib下, ui= ube + uf > ube,所以 rif 提高。
i0if )1( rFAr ??
1) 串联负反馈
b
i
i i
ur ?无负反馈时:
有负反馈时:
b
i
if i
ur ?uf
+
–
使电路的输入电阻提高
b
be
i
u
?
FA
rr
0
i
fi 1 ??
if
b
be
i i
u
r ?
无负反馈时:
有负反馈时:
i
be
if i
ur ?
在同样的 ube下,ii = ib + if > ib,所以 rif 降低。
2) 并联负反馈 使电路的输入电阻降低
ii ib
ube
+
–
o0of )1( rFAr ??
FA
rr
0
o
of 1 ??
电压负反馈具有稳定输出电压的作用,
即有恒压输出特性,故输出电阻降低。
电流负反馈具有稳定输出电流的作用,
即有恒流输出特性,故输出电阻提高。
1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低
2) 电流负反馈使电路的输出电阻提高
6.对输出电阻的影响