7.1 反馈的基本概念与分类
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
7.4 负反馈对放大电路性能的影响
7.5 深度负反馈条件下的近似计算
7.2 负反馈放大电路的四种组态
7.6 负反馈放大电路设计
7.7 负反馈放大电路的频率响应
7.8 负反馈放大电路的稳定性
7.1 反馈的基本概念与分类
7.1.2 直流反馈与交流反馈
7.1.3 正反馈与负反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈
7.1.1 什么是反馈
7.1.5 电压反馈与电流反馈
7.1.1 什么是反馈将电子系统输出回路的电量 （ 电压或电流 ）,
送回到输入回路的过程 。
hfeib
ic
vce
Ib
vbe hrevce
hie
hoe
内部反馈外部反馈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）
7.1.1 什么是反馈框图反馈通路 —— 信号反向传输的渠道开环 —— 无反馈通路闭环 —— 有反馈通路判断电路是否存在反馈通路
7.1.1 什么是反馈反馈通路（本级）
反馈通路（本级）
反馈通路（级间）
7.1.2 直流反馈与交流反馈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 。
直流反馈交、直流反馈
7.1.2 直流反馈与交流反馈
(a)直流通路 (b)交流通路
7.1.3 正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时,引入反馈后输出量变大了 。
负反馈：输入量不变时,引入反馈后输出量变小了 。
从输出端看从输入端看正反馈：引入反馈后,使净输入量变大了 。
负反馈：引入反馈后,使净输入量变小了 。
净输入量可以是电压,也可以是电流 。
7.1.3 正反馈与负反馈判别方法,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 ） 。
净输入量减小净输入量增大负反馈 正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路净输入量减小级间负反馈
7.1.3 正反馈与负反馈
7.1.3 正反馈与负反馈反馈通路净输入量减 小本级负反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联串联,输入以电压形式求和 （ KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi-
vf并联,输入以电流形式求和 （ KCL） i
i-iid-if=0 即 iid=ii-if
并联判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈并联反馈级间反馈通路
xf
(if)
判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈级间反馈通路
xf (vf)
7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定电压反馈：反馈信号 xf和输出电压成比例，即 xf=Fvo
电流反馈：反馈信号 xf与输出电流成比例，即 xf=Fio
并联结构 串联结构
7.1.5 电压反馈与电流反馈电压负反馈
RL? vo? xf? xid
v
o?
电压负反馈稳定输出电压
xf=Fvo,xid= xi－ xf
7.1.5 电压反馈与电流反馈电流负反馈
RL? io? xf? xid
i
o?
电流负反馈稳定输出电流
xf=Fio,xid= xi－ xf
7.1.5 电压反馈与电流反馈判断方法：负载短路法将 负载 短路,反馈量仍然存在 —— 电流反馈 。
将 负载 短路 （ 未接负载时输出对地短路 ）,反馈量为零 —— 电压反馈 。
电压反馈 电流反馈反馈通路反馈通路
7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈反馈通路
end
7.2 负反馈放大电路的四种组态
7.2.2 电压并联负反馈放大电路
7.2.3 电流串联负反馈放大电路
7.2.4 电流并联负反馈放大电路
7.2.1 电压串联负反馈放大电路反馈组态判断举例（交流）
信号源对反馈效果的影响
7.2.1 电压串联负反馈放大电路
输入以电压形式求和 （ KVL）,vid=vi- vf
稳定输出电压特点：
电压控制的电压源 R L ↓→ v o ↓→ v f ↓→ v id (= v i－ v f ) ↑ v o ↑
7.2.2 电压并联负反馈放大电路
输入以电流形式求和 （ KCL）,iid=ii-if
稳定输出电压
电流控制的电压源特点：
7.2.3 电流串联负反馈放大电路
输入以电压形式求和 （ KVL）,vid=vi- vf
稳定输出电流
电压控制的电流源特点：
R L
i o v f (= i o R f )
v i 一定时
v i d
i o
7.2.4 电流并联负反馈放大电路
输入以电流形式求和 （ KCL）,iid=ii-if
稳定输出电流
电流控制的电流源特点：
电压负反馈,稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈,输入端电压求和（ KVL）
电流负反馈,稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈,输入端电流求和（ KCL）
特点小结：
反馈组态判断举例（交流）
(+)
(-)
(+)
(+)
级间电压串联负反馈
(+)
反馈组态判断举例（交流）
电压并联负反馈直流反馈交、直流反馈反馈组态判断举例（交流）
(+) (+)
(-) (+)
(+)(+)
电流串联负反馈串联负反馈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 。
信号源对反馈效果的影响并联负反馈
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
vS
+
-
end
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
1,闭环增益的一般表达式
2,反馈深度讨论
3,环路增益
1,闭环增益的一般表达式开环增益
id
o
x
xA?
o
f
x
xF?
反馈系数
i
o
f x
xA? 闭环增益因为
fiid xxx
所以
i
o
f x
xA?
fid
o
xx
x
FxAx
x
oo
o
/
已知
AF
A
1
fidi xxx
闭环增益的一般表达式即
AF
AA
1f
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路中各种信号量的含义
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
2,反馈深度讨论一般负反馈称为反馈深度)1( FA
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,FA?
一般情况下,A和 F都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时,Af,A和 F分别用,和 表示。
fA? A
F?
即
FA
AA
1f
end
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
7.4 负反馈对放大电路性能的影响
7.4.2 减小非线性失真
7.4.3 抑制反馈环内噪声
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
7.4.1 提高增益的稳定性
7.4.1 提高增益的稳定性闭环时
FA
AA
1f
对 A求导得
2
f
)1(
1
d
d
AFA
A
只考虑幅值有
AF
AA
1f
A
A
AFA
A d
1
1d
f
f?
即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF
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 。
负反馈的组态不同，稳定的增益不同 （ Avf,Arf,Agf,Aif）
7.4.2 减小非线性失真闭环时增益减小,线性度变好 。
只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。
1—— 开环特性
2—— 闭环特性
7.4.3 抑制反馈环内噪声
n
s
V
V
N
S
VVV
V
VVV
V
FAA
A
V
FAA
AA
VV
21
1
n
21
21
so
1
1
V
比原有的信噪比提高了 倍
2VA?
电压的信噪比
2VA?
增加一前置级并认为该级为无噪声的
2
n
s
VAV
V
N
S?
新的信噪比
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈
1,对输入电阻的影响开环输入电阻 Ri=vid/ii
因为 vf=F·xo xo=A·vid
闭环输入电阻 Rif=vi/ii
所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid
闭环输入电阻 Rif=vi/ii
i
i
id )1()1( RAF
iAF
v
引入串联负反馈后，输入电阻增加了。
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响并联负反馈
1,对输入电阻的影响闭环输入电阻
AF
RR
1
i
if
引入并联负反馈后，
输入电阻减小了。
注意,反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。
例如图中 R1不在环内
AF
RR
1
i
if
但是
ifiif RRR
当 R1>> 时，反馈对 Rif几乎没有影响。
ifR?
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
2,对输出电阻的影响电压负反馈
2,对输出电阻的影响闭环输出电阻
T
T
of iR
v?
电压负反馈而 Xid= - Xf= - FvT
idooTT XARiv
忽略反馈网络对 iT
的分流
FA
R
iR o
o
T
T
of 1
v
TooTT vv FARi
所以引入电压负反馈后，输出电阻减小了。
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
2,对输出电阻的影响电流负反馈闭环输出电阻
o
T
T
of )1( RFAiR s
v
引入电流负反馈后，输出电阻增大了。
注意,反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。
负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。
串联负反馈 ——
并联负反馈 ——
电压负反馈 ——
电流负反馈 ——
特别注意表 7.4.1的内容增大输入电阻减小输入电阻减小输出电阻,稳定输出电压增大输出电阻,稳定输出电流
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
end
7.5 深度负反馈条件下的近似计算
1,深度负反馈的特点
2,举例
1,深度负反馈的特点即,深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈网络有关
11 FA
由于
FA
AA
1f
则
FFA
A
1
又因为
i
o
f X
XA
o
f
X
XF
代入上式
if XX
得 （ 也常写为 xf? xi）
0fiid XXX 净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路,两虚,的概念输入量近似等于反馈量
（ xid? 0 ）
1,深度负反馈的特点串联负反馈,输入端电压求和
0
i
id
id ri
v
深度负反馈条件下
xid= xi - xf? 0
虚短虚断虚短虚断并联负反馈,输入端电流求和
vid= vi - vf? 0
iid= ii - if? 0
vid= iid ri? 0
2,举例电压串联负反馈反馈系数
o
f
v
v
v?F
实际上该电路就是第 2章介绍的同相比例放大电路，该结果与第 2章所得结构相同设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。
解：
根据 虚短,虚断
f1
1
RR
R
闭环增益
（就是闭环电压增益） iof vvv?A vF1? 1f1 RR
2,举例 (例 7.5.1)
电压串联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。
解：
根据 虚短,虚断
o
fb2
b2
f vv RR
R
闭环电压增益
i
o
f v
v
v?A
b2
f1
R
R
if vv?
2,举例 (例 7.5.4)
电流并联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。
解：
根据 虚短,虚断
RR Rff ii-? 闭环增益
i
o
if i
i?A )1( f
R
R
if ii?
所以闭环电压增益
s
o
f v
v
v?A
sis Riv?0pn vv Loo Riv
s
Lf )1(
R
R
R
R
si
Lo
Ri
Ri-?
注意：若 io参考方向不同,将影响闭环增益的结果
oRf iii
又因为
iR
解,（ 3）
闭环增益
f
i
o
rf Ri
vA
if ii?
例 7.5.5 … （ 3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益； …
电压并联负反馈根据 虚短,虚断
ffo R-iv?
0V
2,举例
end
7.6 负反馈放大电路设计
7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤
7.6.2 设计举例
7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤
1,选定需要的反馈类型
2,确定反馈系数的大小
3,适当选择反馈网络中的电阻阻值
4,通过仿真分析,检验设计是否满足要求信号源性质 对输出信号的要求对输入,输出电阻的要求对信号变换的要求 （ V-V,V-I,I-V,I-I ）
FA
1
f?
深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应
7.6.2 设计举例例 7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设 vs的变化范围为
0～ 5V，内阻 Rs=500Ω。要求 LED的 io1=10-3vs(A)。已知运放的 Avo=104，
Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。
解,
驱动电路需要将电压 vs转换为电流 io1
已知 LED的光强度 —— 流过 LED的电流 io1
线性 —— 电压信号 v
s
线性选用电流串联负反馈电路光电隔离器解,选用电流串联负反馈电路
k11 0 0 01
g f s
r AF
所以 Rf=1kΩ
A / V10 3
s
o1
g f s
v
iA
又因为根据 虚断 有
FA
1
f?
深度负反馈时
f
o1
f
r RiF
v
7.6.2 设计举例例 7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设 vs的变化范围为
0～ 5V，内阻 Rs=500Ω。要求 LED的 io1=10-3vs(A)。已知运放的 Avo=104，
Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。
解,仿真电路
Time
0s 1.0ms 2.0ms
I(D)
0A
2.5mA
5.0mA
SEL>>
V(D:1,D:2)
0V
0.5V
1.0V
V(Vs:+)
0V
2.5V
5.0V
io1与 vs的呈线性关系,io1=10-3vs，
放大电路满足设计要求。
end
7.6.2 设计举例例 7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设 vs的变化范围为
0～ 5V，内阻 Rs=500Ω。要求 LED的 io1=10-3vs(A)。已知运放的 Avo=104，
Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。
7.7 负反馈放大电路的频率响应
7.7.2 增益一带宽积
7.7.1 频率响应的一般表达式
7.7.1 频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应比开环时增加了
H
M
H
j1
f
f
AA
为 基 本放 大电路通带增益
MA?
Hf
Mf
H
H
Hf
j11
f
f
A
FA
AA
根据闭环增益表达式有
（设反馈网络为纯阻网络）
—— 通带 闭环增益
MfA?
其中同理可得
—— 闭环上限频率
HMHf )1( fFAf
比开环时减小了—— 闭环下限频率
FA
ff
M
LLf
1
引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了 f HLfHff fffBW
7.7.1 频率响应的一般表达式例 7.7.1的波特图
7.7.2 增益一带宽积放大电路的增益 -带宽积为常数
HHHff 11 AffAFAFAfA
闭环增益 -带宽积 开环增益 -带宽积
end
7.8 负反馈放大电路的稳定性
*7.8.2 频率补偿
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
1,自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下,
放大电路仍会产生一定频率的信号输出 。
2,产生原因在高频区或低频区产生的 附加相移 达到 180?,使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈,当满足了一定的幅值条件时,便产生自激振荡 。
FA和
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
3,自激振荡条件自激振荡反馈深度时,01 FA
即 1FA 为环路增益）（ FA
又
)()()()( fa FAFA
得自激振荡条件
1)()( kk FA
1 8 0)12()()( kfka n
幅值条件相位条件 （ 附加相移 ）
注：输入端求和的相位 （ -1） 不包含在内
FA
AA
1f
闭环增益
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
4,稳定工作条件破坏自激振荡条件
1?FA
1 8 0)12(fa n
1?FA
1 8 0fa
或
0lg20 m GFA
180)12(fa n
0lg20?FA
1 8 0mfa
当反馈网络为纯电阻网络时,?f = 0?。
其中 Gm—— 幅值裕度,一般要求 Gm? -
10dB?m—— 相位裕度,一般要求?m? 45?
（ 保证可靠稳定,
留有余地 ）
写成等式,且幅值用分贝数表示时
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件用波特图表示或
Gm? -10dB 或?m?
45?
4,稳定工作条件
0lg20 m GFA
180)12(fa n
0lg20?FA
1 8 0mfa
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
5,负反馈放大电路稳定性分析
FAFA?
1lg20lg20lg20
环路增益的幅频响应写为一般 与频率无关,F? 则
F?
1lg20 的幅频响应是一条水平线利用波特图分析关键作出 A? 的幅频响应和相频响应波特图
F?
1lg20水平线 A?lg20 与 的交点为
F?
1lg20 A?lg20?
1?FA
即该点满足
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
(2)
作 F?
1lg20
水平线判断稳定性方法
(1) 作出 A? 的幅频响应和相频响应波特图
F?
1lg20
在水平线
A?lg20 与的交点作垂线交相频响应曲线的一点
(3) 判断是否满足相位裕度?m? 45?
若该点 1 3 5
a?
满足相位裕度,稳定；否则不稳定 。
在相频响应的 点处作垂线交 于 P点 135
a? A?lg20
若 P点在 水平线之下,稳定；否则不稳定 。
F?
1lg20
或
5,负反馈放大电路稳定性分析基本放大电 1 点?FA
基本放大 增大 F?
反馈深度越深,越容易自激 。
F?
越大,水平线下移,越
F?
1lg20
容易自激
F?
越大,表明反馈深度越深
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
5,负反馈放大电路稳定性分析
P点交在 的 -20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的 。 A
lg20
*7.8.2 频率补偿不作要求
end
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
7.4 负反馈对放大电路性能的影响
7.5 深度负反馈条件下的近似计算
7.2 负反馈放大电路的四种组态
7.6 负反馈放大电路设计
7.7 负反馈放大电路的频率响应
7.8 负反馈放大电路的稳定性
7.1 反馈的基本概念与分类
7.1.2 直流反馈与交流反馈
7.1.3 正反馈与负反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈
7.1.1 什么是反馈
7.1.5 电压反馈与电流反馈
7.1.1 什么是反馈将电子系统输出回路的电量 （ 电压或电流 ）,
送回到输入回路的过程 。
hfeib
ic
vce
Ib
vbe hrevce
hie
hoe
内部反馈外部反馈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）
7.1.1 什么是反馈框图反馈通路 —— 信号反向传输的渠道开环 —— 无反馈通路闭环 —— 有反馈通路判断电路是否存在反馈通路
7.1.1 什么是反馈反馈通路（本级）
反馈通路（本级）
反馈通路（级间）
7.1.2 直流反馈与交流反馈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 。
直流反馈交、直流反馈
7.1.2 直流反馈与交流反馈
(a)直流通路 (b)交流通路
7.1.3 正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时,引入反馈后输出量变大了 。
负反馈：输入量不变时,引入反馈后输出量变小了 。
从输出端看从输入端看正反馈：引入反馈后,使净输入量变大了 。
负反馈：引入反馈后,使净输入量变小了 。
净输入量可以是电压,也可以是电流 。
7.1.3 正反馈与负反馈判别方法,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 ） 。
净输入量减小净输入量增大负反馈 正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路净输入量减小级间负反馈
7.1.3 正反馈与负反馈
7.1.3 正反馈与负反馈反馈通路净输入量减 小本级负反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联串联,输入以电压形式求和 （ KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi-
vf并联,输入以电流形式求和 （ KCL） i
i-iid-if=0 即 iid=ii-if
并联判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈并联反馈级间反馈通路
xf
(if)
判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈
7.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈级间反馈通路
xf (vf)
7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定电压反馈：反馈信号 xf和输出电压成比例，即 xf=Fvo
电流反馈：反馈信号 xf与输出电流成比例，即 xf=Fio
并联结构 串联结构
7.1.5 电压反馈与电流反馈电压负反馈
RL? vo? xf? xid
v
o?
电压负反馈稳定输出电压
xf=Fvo,xid= xi－ xf
7.1.5 电压反馈与电流反馈电流负反馈
RL? io? xf? xid
i
o?
电流负反馈稳定输出电流
xf=Fio,xid= xi－ xf
7.1.5 电压反馈与电流反馈判断方法：负载短路法将 负载 短路,反馈量仍然存在 —— 电流反馈 。
将 负载 短路 （ 未接负载时输出对地短路 ）,反馈量为零 —— 电压反馈 。
电压反馈 电流反馈反馈通路反馈通路
7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈反馈通路
end
7.2 负反馈放大电路的四种组态
7.2.2 电压并联负反馈放大电路
7.2.3 电流串联负反馈放大电路
7.2.4 电流并联负反馈放大电路
7.2.1 电压串联负反馈放大电路反馈组态判断举例（交流）
信号源对反馈效果的影响
7.2.1 电压串联负反馈放大电路
输入以电压形式求和 （ KVL）,vid=vi- vf
稳定输出电压特点：
电压控制的电压源 R L ↓→ v o ↓→ v f ↓→ v id (= v i－ v f ) ↑ v o ↑
7.2.2 电压并联负反馈放大电路
输入以电流形式求和 （ KCL）,iid=ii-if
稳定输出电压
电流控制的电压源特点：
7.2.3 电流串联负反馈放大电路
输入以电压形式求和 （ KVL）,vid=vi- vf
稳定输出电流
电压控制的电流源特点：
R L
i o v f (= i o R f )
v i 一定时
v i d
i o
7.2.4 电流并联负反馈放大电路
输入以电流形式求和 （ KCL）,iid=ii-if
稳定输出电流
电流控制的电流源特点：
电压负反馈,稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈,输入端电压求和（ KVL）
电流负反馈,稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈,输入端电流求和（ KCL）
特点小结：
反馈组态判断举例（交流）
(+)
(-)
(+)
(+)
级间电压串联负反馈
(+)
反馈组态判断举例（交流）
电压并联负反馈直流反馈交、直流反馈反馈组态判断举例（交流）
(+) (+)
(-) (+)
(+)(+)
电流串联负反馈串联负反馈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 。
信号源对反馈效果的影响并联负反馈
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
vS
+
-
end
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
1,闭环增益的一般表达式
2,反馈深度讨论
3,环路增益
1,闭环增益的一般表达式开环增益
id
o
x
xA?
o
f
x
xF?
反馈系数
i
o
f x
xA? 闭环增益因为
fiid xxx
所以
i
o
f x
xA?
fid
o
xx
x
FxAx
x
oo
o
/
已知
AF
A
1
fidi xxx
闭环增益的一般表达式即
AF
AA
1f
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路中各种信号量的含义
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
2,反馈深度讨论一般负反馈称为反馈深度)1( FA
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,FA?
一般情况下,A和 F都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时,Af,A和 F分别用,和 表示。
fA? A
F?
即
FA
AA
1f
end
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式
7.4 负反馈对放大电路性能的影响
7.4.2 减小非线性失真
7.4.3 抑制反馈环内噪声
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
7.4.1 提高增益的稳定性
7.4.1 提高增益的稳定性闭环时
FA
AA
1f
对 A求导得
2
f
)1(
1
d
d
AFA
A
只考虑幅值有
AF
AA
1f
A
A
AFA
A d
1
1d
f
f?
即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF
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 。
负反馈的组态不同，稳定的增益不同 （ Avf,Arf,Agf,Aif）
7.4.2 减小非线性失真闭环时增益减小,线性度变好 。
只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。
1—— 开环特性
2—— 闭环特性
7.4.3 抑制反馈环内噪声
n
s
V
V
N
S
VVV
V
VVV
V
FAA
A
V
FAA
AA
VV
21
1
n
21
21
so
1
1
V
比原有的信噪比提高了 倍
2VA?
电压的信噪比
2VA?
增加一前置级并认为该级为无噪声的
2
n
s
VAV
V
N
S?
新的信噪比
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈
1,对输入电阻的影响开环输入电阻 Ri=vid/ii
因为 vf=F·xo xo=A·vid
闭环输入电阻 Rif=vi/ii
所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid
闭环输入电阻 Rif=vi/ii
i
i
id )1()1( RAF
iAF
v
引入串联负反馈后，输入电阻增加了。
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响并联负反馈
1,对输入电阻的影响闭环输入电阻
AF
RR
1
i
if
引入并联负反馈后，
输入电阻减小了。
注意,反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。
例如图中 R1不在环内
AF
RR
1
i
if
但是
ifiif RRR
当 R1>> 时，反馈对 Rif几乎没有影响。
ifR?
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
2,对输出电阻的影响电压负反馈
2,对输出电阻的影响闭环输出电阻
T
T
of iR
v?
电压负反馈而 Xid= - Xf= - FvT
idooTT XARiv
忽略反馈网络对 iT
的分流
FA
R
iR o
o
T
T
of 1
v
TooTT vv FARi
所以引入电压负反馈后，输出电阻减小了。
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
2,对输出电阻的影响电流负反馈闭环输出电阻
o
T
T
of )1( RFAiR s
v
引入电流负反馈后，输出电阻增大了。
注意,反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。
负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。
串联负反馈 ——
并联负反馈 ——
电压负反馈 ——
电流负反馈 ——
特别注意表 7.4.1的内容增大输入电阻减小输入电阻减小输出电阻,稳定输出电压增大输出电阻,稳定输出电流
7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响
end
7.5 深度负反馈条件下的近似计算
1,深度负反馈的特点
2,举例
1,深度负反馈的特点即,深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈网络有关
11 FA
由于
FA
AA
1f
则
FFA
A
1
又因为
i
o
f X
XA
o
f
X
XF
代入上式
if XX
得 （ 也常写为 xf? xi）
0fiid XXX 净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路,两虚,的概念输入量近似等于反馈量
（ xid? 0 ）
1,深度负反馈的特点串联负反馈,输入端电压求和
0
i
id
id ri
v
深度负反馈条件下
xid= xi - xf? 0
虚短虚断虚短虚断并联负反馈,输入端电流求和
vid= vi - vf? 0
iid= ii - if? 0
vid= iid ri? 0
2,举例电压串联负反馈反馈系数
o
f
v
v
v?F
实际上该电路就是第 2章介绍的同相比例放大电路，该结果与第 2章所得结构相同设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。
解：
根据 虚短,虚断
f1
1
RR
R
闭环增益
（就是闭环电压增益） iof vvv?A vF1? 1f1 RR
2,举例 (例 7.5.1)
电压串联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。
解：
根据 虚短,虚断
o
fb2
b2
f vv RR
R
闭环电压增益
i
o
f v
v
v?A
b2
f1
R
R
if vv?
2,举例 (例 7.5.4)
电流并联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。
解：
根据 虚短,虚断
RR Rff ii-? 闭环增益
i
o
if i
i?A )1( f
R
R
if ii?
所以闭环电压增益
s
o
f v
v
v?A
sis Riv?0pn vv Loo Riv
s
Lf )1(
R
R
R
R
si
Lo
Ri
Ri-?
注意：若 io参考方向不同,将影响闭环增益的结果
oRf iii
又因为
iR
解,（ 3）
闭环增益
f
i
o
rf Ri
vA
if ii?
例 7.5.5 … （ 3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益； …
电压并联负反馈根据 虚短,虚断
ffo R-iv?
0V
2,举例
end
7.6 负反馈放大电路设计
7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤
7.6.2 设计举例
7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤
1,选定需要的反馈类型
2,确定反馈系数的大小
3,适当选择反馈网络中的电阻阻值
4,通过仿真分析,检验设计是否满足要求信号源性质 对输出信号的要求对输入,输出电阻的要求对信号变换的要求 （ V-V,V-I,I-V,I-I ）
FA
1
f?
深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应
7.6.2 设计举例例 7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设 vs的变化范围为
0～ 5V，内阻 Rs=500Ω。要求 LED的 io1=10-3vs(A)。已知运放的 Avo=104，
Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。
解,
驱动电路需要将电压 vs转换为电流 io1
已知 LED的光强度 —— 流过 LED的电流 io1
线性 —— 电压信号 v
s
线性选用电流串联负反馈电路光电隔离器解,选用电流串联负反馈电路
k11 0 0 01
g f s
r AF
所以 Rf=1kΩ
A / V10 3
s
o1
g f s
v
iA
又因为根据 虚断 有
FA
1
f?
深度负反馈时
f
o1
f
r RiF
v
7.6.2 设计举例例 7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设 vs的变化范围为
0～ 5V，内阻 Rs=500Ω。要求 LED的 io1=10-3vs(A)。已知运放的 Avo=104，
Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。
解,仿真电路
Time
0s 1.0ms 2.0ms
I(D)
0A
2.5mA
5.0mA
SEL>>
V(D:1,D:2)
0V
0.5V
1.0V
V(Vs:+)
0V
2.5V
5.0V
io1与 vs的呈线性关系,io1=10-3vs，
放大电路满足设计要求。
end
7.6.2 设计举例例 7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设 vs的变化范围为
0～ 5V，内阻 Rs=500Ω。要求 LED的 io1=10-3vs(A)。已知运放的 Avo=104，
Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。
7.7 负反馈放大电路的频率响应
7.7.2 增益一带宽积
7.7.1 频率响应的一般表达式
7.7.1 频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应比开环时增加了
H
M
H
j1
f
f
AA
为 基 本放 大电路通带增益
MA?
Hf
Mf
H
H
Hf
j11
f
f
A
FA
AA
根据闭环增益表达式有
（设反馈网络为纯阻网络）
—— 通带 闭环增益
MfA?
其中同理可得
—— 闭环上限频率
HMHf )1( fFAf
比开环时减小了—— 闭环下限频率
FA
ff
M
LLf
1
引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了 f HLfHff fffBW
7.7.1 频率响应的一般表达式例 7.7.1的波特图
7.7.2 增益一带宽积放大电路的增益 -带宽积为常数
HHHff 11 AffAFAFAfA
闭环增益 -带宽积 开环增益 -带宽积
end
7.8 负反馈放大电路的稳定性
*7.8.2 频率补偿
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
1,自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下,
放大电路仍会产生一定频率的信号输出 。
2,产生原因在高频区或低频区产生的 附加相移 达到 180?,使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈,当满足了一定的幅值条件时,便产生自激振荡 。
FA和
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
3,自激振荡条件自激振荡反馈深度时,01 FA
即 1FA 为环路增益）（ FA
又
)()()()( fa FAFA
得自激振荡条件
1)()( kk FA
1 8 0)12()()( kfka n
幅值条件相位条件 （ 附加相移 ）
注：输入端求和的相位 （ -1） 不包含在内
FA
AA
1f
闭环增益
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
4,稳定工作条件破坏自激振荡条件
1?FA
1 8 0)12(fa n
1?FA
1 8 0fa
或
0lg20 m GFA
180)12(fa n
0lg20?FA
1 8 0mfa
当反馈网络为纯电阻网络时,?f = 0?。
其中 Gm—— 幅值裕度,一般要求 Gm? -
10dB?m—— 相位裕度,一般要求?m? 45?
（ 保证可靠稳定,
留有余地 ）
写成等式,且幅值用分贝数表示时
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件用波特图表示或
Gm? -10dB 或?m?
45?
4,稳定工作条件
0lg20 m GFA
180)12(fa n
0lg20?FA
1 8 0mfa
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
5,负反馈放大电路稳定性分析
FAFA?
1lg20lg20lg20
环路增益的幅频响应写为一般 与频率无关,F? 则
F?
1lg20 的幅频响应是一条水平线利用波特图分析关键作出 A? 的幅频响应和相频响应波特图
F?
1lg20水平线 A?lg20 与 的交点为
F?
1lg20 A?lg20?
1?FA
即该点满足
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
(2)
作 F?
1lg20
水平线判断稳定性方法
(1) 作出 A? 的幅频响应和相频响应波特图
F?
1lg20
在水平线
A?lg20 与的交点作垂线交相频响应曲线的一点
(3) 判断是否满足相位裕度?m? 45?
若该点 1 3 5
a?
满足相位裕度,稳定；否则不稳定 。
在相频响应的 点处作垂线交 于 P点 135
a? A?lg20
若 P点在 水平线之下,稳定；否则不稳定 。
F?
1lg20
或
5,负反馈放大电路稳定性分析基本放大电 1 点?FA
基本放大 增大 F?
反馈深度越深,越容易自激 。
F?
越大,水平线下移,越
F?
1lg20
容易自激
F?
越大,表明反馈深度越深
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
5,负反馈放大电路稳定性分析
P点交在 的 -20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的 。 A
lg20
*7.8.2 频率补偿不作要求
end
