1、第第6 6章章 反馈放大电路反馈放大电路 6.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 6.2 负反馈放大电路的方框图及增益的负反馈放大电路的方框图及增益的一一 般表达式般表达式 6.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 6.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法 6.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题本章基本教学要求本章基本教学要求掌握反馈放大电路类型和极性的判断，掌握反馈放大电路类型和极性的判断，负反馈对放大电路性能的影响，深度负负反馈对放大电路性能的影响，深度负反馈下的闭环增益。反馈下的闭环增益。正确理解虚短和虚断和公式正确理解虚短
2、和虚断和公式 的含义，根据要求引入负反馈，以及的含义，根据要求引入负反馈，以及自激振荡的条件。自激振荡的条件。一般了解自激振荡消除的原理一般了解自激振荡消除的原理FAAAf1本章重点内容本章重点内容正确判断放大电路的反馈类型正确判断放大电路的反馈类型负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响深度负反馈放大电路电压放大倍深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算数的计算 6 6.1.1 1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 6 6.1.1.2.2 负反馈和正反馈负反馈和正反馈 6 6.1.1.3 3 交流交流反馈和直流反馈反馈和直流反馈 6 6.1.4.1.4 电电压反馈和电流反馈压反馈和电
3、流反馈 6 6.1.5.1.5 串联串联反馈和并联反馈反馈和并联反馈 6 6.1.1.6 6 交流负反馈的四种组态交流负反馈的四种组态6 6.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 6.1.1 反馈的定义反馈的定义 反馈就是将输出信号的一部分或者全部通过一定的路径反馈就是将输出信号的一部分或者全部通过一定的路径送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。后再作用到放大电路的输入端。放大电路无反馈时称放大电路无反馈时称开环，开环，放大电路有反馈时称放大电路有反馈时称闭环闭环。反馈必须有反馈网络，它在输出与输入端
4、的不同连接方反馈必须有反馈网络，它在输出与输入端的不同连接方式构成不同的反馈类型，具有不同的功能。式构成不同的反馈类型，具有不同的功能。图中：图中：是输入信号，是输入信号，是反馈信号，是反馈信号，称为净输入信号称为净输入信号图6.1 反馈概念方框图iXfXfiXXXd 所以有：所以有：dX三极管的电压净输入信号是三极管的电压净输入信号是Ube差动放大电路和集成运放的电压净输入信号是差动放大电路和集成运放的电压净输入信号是(UP-UN)6.1.2 负反馈和正反馈负反馈和正反馈 负反馈负反馈XiXi不变不变,加入反馈后，净输入信号加入反馈后，净输入信号|Xd|Xi|，输出幅度增加输出幅度增加。6.
5、1.3 交流反馈和直流反馈交流反馈和直流反馈 反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。成分又有直流成分时为交直流反馈。主要研究交流反馈对放大电路性能的影响。主要研究交流反馈对放大电路性能的影响。将负载两端的输出电压将负载两端的输出电压“短路短路”，若反，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。然存在，则为电流反馈。6.1.4 6.1.4 电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈电压反馈：电压反馈
6、：反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比 例的反馈称为电压反馈；例的反馈称为电压反馈；电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比 例的反馈称为电流反馈。例的反馈称为电流反馈。电压反馈和电流反馈反映了反馈网络与电压反馈和电流反馈反映了反馈网络与放大电路在输出端的两种接法（与负载的并放大电路在输出端的两种接法（与负载的并、串）。判断方法：、串）。判断方法：6.1.5 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的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，则为同一个电极，则为并联反馈并联反馈；反之，加在放大
7、；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为电路输入回路的两个电极，则为串联反馈串联反馈。串联反馈和并联反馈反映了反馈网络与放大电路在串联反馈和并联反馈反映了反馈网络与放大电路在输入端的两种接法。（三个信号以电压输入端的两种接法。（三个信号以电压 或电流相加减）或电流相加减）此时反馈信号与输入信此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。号是电流相加减的关系。此时反馈信号与输入信号此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。是电压相加减的关系。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基入三极管的基极或发射
8、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。极一个加在发射极则为串联反馈。对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时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。在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路反馈信号和输入信号加于输入回路一点一点即并联反馈即并联反馈时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时
9、极性相反的是时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；负反馈；反馈信号和输入信号加于输入回路反馈信号和输入信号加于输入回路两点两点即串联反即串联反馈时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是馈时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和算放大器来说是同相输入端和反反相相 输入端。输入端。正反馈和负反馈的判断法之二：正反馈和负反馈的判断法之二：6.1.6 交流负反馈的四种组态交流负反馈的四种组态（1）电压串联负反馈-odfoLuuuuR（2）电压并联负反馈-odfoL
10、uiiuR（3）电流串联负反馈-odfoLiuuiR（4）电流并联负反馈-odfoLiiiiR例题例题6.1:试判断图试判断图6.6所示电路所示电路 的反馈组态。的反馈组态。解解:根据瞬时极性法，根据瞬时极性法，见图中的红色见图中的红色“+”、“-”号，可知经电阻号，可知经电阻R1加在基极加在基极B1上的是并联上的是并联负反馈。因反馈信号与负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又输出电流成比例，故又为电流反馈。为电流反馈。结论：是结论：是电流并联负反馈电流并联负反馈。图图6.6 例题例题6.1图图 经经Rf 加在加在E1上是负反馈。反馈信号和输入信上是负反馈。反馈信号和输入信号加在号加在T1两
11、个输入电极，故为串联反馈。两个输入电极，故为串联反馈。结论：电压串联负反馈。结论：电压串联负反馈。例题例题6.2:试判断图试判断图6.7所示电路所示电路 的反馈组态。的反馈组态。解解:根据瞬时极性根据瞬时极性法，见图中的红色法，见图中的红色“+”、“-”号，号，可知是负反馈。可知是负反馈。因反馈信号和因反馈信号和输入信号加在运放输入信号加在运放A1的两个输入端，的两个输入端，故为串联反馈。故为串联反馈。图图6.7 例题例题6.2图图 因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。馈。结论：交直流串联电压负反馈。结论：交直流串联电压负反馈。动 画动 画 6-26
12、.2 6.2 反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 6.2.1 6.2.1 闭环放大倍数的一般表达式闭环放大倍数的一般表达式 6.2.2 6.2.2 反馈深度反馈深度 6.2.3 6.2.3 环路增益环路增益6.2.16.2.1闭环放大倍数的一般表达式闭环放大倍数的一般表达式 根据图根据图6.8可以推导出反馈放大电路的基本方可以推导出反馈放大电路的基本方程。放大电路的开环放大倍数程。放大电路的开环放大倍数:iofXXA反馈网络的反馈系数反馈网络的反馈系数:放大电路的闭环放大倍数放大电路的闭环放大倍数:doXXAofXXF 以上几个量都以上几个量都采用了复
13、数表示，采用了复数表示，因为要考虑实际电因为要考虑实际电路的相移。由于路的相移。由于:FAAXAFXXAXXXAXXAddddd1fiof称为环路增益。称为环路增益。FAfiXXXdFAAf6.2.2 6.2.2 反馈深度反馈深度 称为反馈深度称为反馈深度 它反映了反馈对放大电路影响的程度。它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况可分为下列三种情况 (1)当当 1时，时，相当，相当负反馈负反馈 (2)当当 1时，时，相当，相当正反馈正反馈 (3)当当 =0 时，时，=，相当于输入相当于输入为零时仍有输出，故称为为零时仍有输出，故称为“自激状态自激状态”。FA1FA1FA1FA1fA
14、AfAfAAFAAA1f 6.2.3 6.2.3 环路增益环路增益 环路增益环路增益 是指放大电路和反馈是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当网络所形成环路的增益，当 1时时称为称为深度负反馈深度负反馈，与，与 1+1相当。相当。于是闭环放大倍数于是闭环放大倍数:FAFAFFAAA11fFAFA 在深度负反馈条件下，闭环放大倍数在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的，与有源器件的参数基本无关。参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时
15、的放大倍数比较稳定。时的放大倍数比较稳定。在此还要注意的是在此还要注意的是 、和和 可以是可以是 电压信号电压信号，也可以是电流信号。，也可以是电流信号。iXfXoX 1.当它们都是电压信号时，当它们都是电压信号时，、无量纲，无量纲，和和 是电压放大倍数。是电压放大倍数。AfAFAfA 2.当它们都是电流信号时，当它们都是电流信号时，、无量纲，无量纲，和和 是电流放大倍数。是电流放大倍数。AfAFAfA 3.当它们既有电压信号也有电流信号时，当它们既有电压信号也有电流信号时，、有量纲，有量纲，和和 也有专门的放大倍数也有专门的放大倍数 称谓。称谓。fAAAfAF解解:在求电压放大在求电压放大倍
16、数表达式时，可倍数表达式时，可以把以把A1和和A2看成一看成一个放大器，见图中个放大器，见图中棕色线框。棕色线框。可判断出该电可判断出该电路是电压串联负反路是电压串联负反馈，在输入端以电馈，在输入端以电压形式叠加。压形式叠加。图6.9 例题6.3电路图该电路相当同相比例运算电该电路相当同相比例运算电路路651RRAvv例例6.3：求图：求图6.9电路的电压放大倍数。电路的电压放大倍数。6.3 6.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 负反馈是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。6.3.1 提高增益的恒定性6.3.2 负反馈对输入电阻的影响6
17、.3.3 负反馈对输出电阻的影响6.3.4 扩展频带6.3.5 减少非线性失真6.3.6 负反馈对噪声、干扰和温漂的影响6.3.1 6.3.1 提高增益的恒定性提高增益的恒定性 根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都使反馈放大倍数下降1+AF倍，不同的反馈组态A、F的量纲不同，但AF无量纲。对电压串联负反馈：ioiofVVXXAvvvvvvvvFAA1 在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高，在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高，这里这里增益应该与反馈组态相对应增益应该与反馈组态相对应AAAFAAAFAAFAAFAAFAd)1(1d)1(d)1(dd)1(dff22f 有反馈时增益的稳定性比无反
18、馈时提高了有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。倍。6.3.2 6.3.2 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 (1)串联负反馈使输入电阻增加 串联负反馈输入端的电路结构形式如图6.10所示。有反馈的输入电阻为：iiiddifdiiif)1()1(RFAIVFAIFAVVIVVIVRvvvvdvvvvvvvv式中式中Ri=rid。负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。图图6.10 串联负反馈对串联负反馈对 输入电阻的影响输入电阻
19、的影响(2)(2)并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小 并联负反馈输入端的电路结构形式如图6.11所示。对电压并联负反馈和电流并联负反馈效果相同，只要是并联负反馈就可使输入电阻减小。有反馈的输入电阻为：odifiiif iVFIVIIVIVRivdvvidvv1iiiiddiFArFAIIV 图图6.11 6.11 并联负反馈对并联负反馈对 输入电阻的影响输入电阻的影响6.3.3 6.3.3 负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响 电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的变化就小，稳定性就好。以串联电压负反
20、馈为例，有:(1)(1)电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小图图6.12 电压负反馈对输出电阻的影响电压负反馈对输出电阻的影响式中式中 是负载开路时的电压放大倍数。是负载开路时的电压放大倍数。oooooooofoooooo)1(RFAVRVFAVRXAVRXAVIvvvdvFARIVRvooooof1ovA负载开路负载开路(2)(2)电流负反馈使输出电阻增加电流负反馈使输出电阻增加 电流负反馈可以使输出电阻增加。图图6.13 电流负反馈对输出电阻的影响电流负反馈对输出电阻的影响 式中式中Ais是负载短路是负载短路时的开环增益，即将负时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换载短路，把
21、电压源转换为电流源，再将负载开为电流源，再将负载开路的增益路的增益 这与电流负反馈可以使输出这与电流负反馈可以使输出电流稳定是相一致的。输出电阻大，电流稳定是相一致的。输出电阻大，负反馈放大电路接近电流源的特性，负反馈放大电路接近电流源的特性，输出电流的稳定性就好。输出电流的稳定性就好。电流并联负反馈为例，电流并联负反馈为例，图图6.13为求输出电阻的等为求输出电阻的等效电路。将负载电阻开路效电路。将负载电阻开路，在输出端加入一个等效，在输出端加入一个等效的电压的电压Vo，并令输入信号，并令输入信号源为零，即源为零，即VS=0。可得：。可得：osfss IFAXAXAiidiosoosoo)1
22、(IFAIIFARViiosooof)1(RFAIVRi6.3.4 6.3.4 扩展频带扩展频带 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了，如图6.14所示。图图6.14 负反馈对通频带的影响负反馈对通频带的影响 无反馈时的通频带无反馈时的通频带 f=f HfL f H 有反馈时的放大电路高频段的增益为有反馈时的放大电路高频段的增益为Hmj1)j(AA)j1/(1)j1/()j(1)j()j(HmHmfFAAFAAAfHmfmHmmj1)1(j1)1/(AFAFAA有反馈时的通频带有反馈时的通频带 fF=(1+AF)fH 负反馈放大电路扩展通频带后仍然有负反馈放大电路扩展通频带后仍然有
23、增益与通频带之积为常数增益与通频带之积为常数：HmHmmmfHmf)1()1(AFAFAAA6.3.5 6.3.5 减少非线性失真减少非线性失真 负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。加入负反馈改善非线性加入负反馈改善非线性失真，可通过图来加以说明。失失真，可通过图来加以说明。失真的反馈信号，使净输入产生相真的反馈信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真本身的非线性失真。因加入负反馈放大电路的输出幅度因加入负反馈放大电路的输出幅度下降，不好比对，因此必须要加大输入信下降，不好比对，因此必须要加大输入信号，使
24、加入负反馈以后的输出幅度基本达号，使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度才有意义。到原来有失真时的输出幅度才有意义。2022-8-46.3.6 负反馈对噪声、干干扰和温漂的影响 原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善。负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。6.4 6.4 负反馈负反馈放大电路的分析方法放大电路的分析方法6.4.1 6.4.1 电压串联负反馈电压串联负反馈6.4.2 6.4.2 电压并联负反馈电压并联负反馈6.4.3 6.4.3 电流串联负反馈电流串联负反馈6.4.4 6.4.4 电流并联负反馈电流并联负反馈 负反馈类型
25、有四负反馈类型有四种组态种组态:电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈 在此要计算深度在此要计算深度反馈电压放大倍数。反馈电压放大倍数。深度负反馈条件下电压放大倍数的近似计算有两种：深度负反馈条件下电压放大倍数的近似计算有两种：一、利用公式一、利用公式 进行求解。进行求解。FAf1电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈 反馈系数：反馈系数：ofXXFAf和和F都是广义的，具体含义取决于反馈组态。而电压增益都是广义的，具体含义取决于反馈组态。而
26、电压增益Au与与Af有关。有关。ofVVFofVIFofIVFofIIFfiiddifidXXFAXXXFAXXXX :01 即整理得：对于串联负反馈利用：对于串联负反馈利用：即即“虚短虚短”；对于并联负反馈利用：对于并联负反馈利用：即即“虚断虚断”。ififIIVV二、利用深度负反馈条件下放大电路同时具有二、利用深度负反馈条件下放大电路同时具有“虚短虚短”和和“虚断虚断”的特点进行求解。的特点进行求解。在深度负反馈条件下有：在深度负反馈条件下有：(a)(a)分立元件放大电路分立元件放大电路 图图 6.16 6.16 串联电压负反馈串联电压负反馈(b)(b)集成运放放大电路集成运放放大电路6.
27、4.1 6.4.1 电压串联负反馈电压串联负反馈 反馈系数：反馈系数：ofofVVXXF对于图对于图6.16(a)：1e1fe11effufRRAARRRF对于图对于图6.16(b)：11f11RRAARRRFffufioVVXXAiof闭环增益：闭环增益：闭环电压放大倍数：闭环电压放大倍数：FAAfuf1一、利用公式一、利用公式 求解。求解。FAf1 因为是串联负反馈，所以有：因为是串联负反馈，所以有：因此：因此：fiVVfoioufVVVVA对于图对于图6.16(a)：1e1fe11efufofRRARRRVV对于图对于图6.16(b)：11f11RRARRRVVfufof 图图 6.16
28、 6.16 串联电压负反馈串联电压负反馈(b)(b)集成运算放大电路集成运算放大电路(a)(a)分立元件放大电路分立元件放大电路二、利用二、利用“虚短虚短”、“虚断虚断”求解。求解。6.4.2 6.4.2 电压并联负反馈电压并联负反馈图图6.17 电压并联负反馈电压并联负反馈 反馈系数：反馈系数：ooVIXXFff对于图对于图6.17：111 1 RRFRARFRVRVVIfufffofoif所以有：、即ioofIVXXAi闭环增益：闭环增益：一、利用公式一、利用公式 求解。求解。FAf1图图6.17 电压并联负反馈电压并联负反馈二、利用二、利用“虚短虚短”、“虚断虚断”求解。求解。因为是并联
29、负反馈，所以有：因为是并联负反馈，所以有：因此有：因此有：fiIIfoiiiRVVRVV1由于有：由于有：0 0iidVVI所以：6.4.36.4.3电流串联负反馈电流串联负反馈图图6.18(a)电流串联负反馈电流串联负反馈一、利用公式一、利用公式 求解。求解。FAf1 反馈系数：反馈系数：ooIVXXFff对于图对于图6.18（a）：ioofVIXXAi闭环增益：闭环增益：FRRARRVIRRVVALcfLcioLciouf/111闭环电压放大倍数：闭环电压放大倍数：ofVVF当当 很大时，与前面所推公式吻合。很大时，与前面所推公式吻合。图图6.18(b)电流串联负反馈电流串联负反馈二、利用
30、二、利用“虚短虚短”、“虚断虚断”求解。求解。RiiifiVVVVII 0 由由“虚短虚短”和和“虚断虚断”得：得：因为：因为：RRVVLoR所以有：所以有：RRVVVLoRi即：即：RRALuf6.4.4 6.4.4 电流并联负反馈电流并联负反馈图图6.19 并联电流负反馈并联电流负反馈放大倍数放大倍数：FA1ff22of2offf=0)(RRRIIFRIIRI反馈系数：反馈系数：电压放大倍数为：电压放大倍数为：1L2f1Lf1iLoiof)1(=RRRRRRARIRIVVAu例题例题6.4:回答下列问题。回答下列问题。图图6.20 例题例题6.4电路图电路图求图求图6.20在静在静态时运放
31、的共模态时运放的共模输入电压输入电压;若要实现串联若要实现串联电压反馈电压反馈,Rf 应应接向何处接向何处?要实现串联电要实现串联电压负反馈压负反馈,运放运放的输入端极性如的输入端极性如何确定？何确定？求引入电压串求引入电压串联负反馈后的闭联负反馈后的闭环电压放大倍数。环电压放大倍数。解：解：静态时运放的共模输入电压，即静态时静态时运放的共模输入电压，即静态时 T1和和T2的集电极电位。的集电极电位。图图6.20 例题例题6.4电路图电路图 Ic1=Ic2=Ic3/2V3.57.06V666241515232221EECCBERRRVVVRRRVVVV5mA5.0mA13.53.5c1C1CC
32、C2C1C2C1e3C33RIVVVIIRVIR 解解:可以把差动放大电路看成运放可以把差动放大电路看成运放A的输入级。输入的输入级。输入信号加在信号加在T1的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在加在B2。所以要实现串联电压反馈。所以要实现串联电压反馈,Rf应接向应接向B2。解解既然是串联反馈既然是串联反馈,反馈和输入信号接到反馈和输入信号接到差放的两个输入端。差放的两个输入端。要实现负反馈，必为要实现负反馈，必为同极性信号。差放输同极性信号。差放输入端的瞬时极性，见入端的瞬时极性，见图中红色标号。根据图中红色标号。根据串联反馈的要求，可串联反馈的要求
33、，可确定确定B2的极性，的极性，见图中绿色标号，由此可确定运放的输入端极性。见图中绿色标号，由此可确定运放的输入端极性。图图6.20 例题例题6.4电路图电路图解解:求求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，可把差放和运放合为一个整体看待。可把差放和运放合为一个整体看待。图图6.20 例题例题6.4电路图电路图为了保证获得运放为了保证获得运放绿色标号的极性，绿色标号的极性，B1相当同相输入端，相当同相输入端，B2相当反向输入端。相当反向输入端。为此该电路相当同为此该电路相当同相输入比例运算电相输入比例运算电路。所以电压增益路。所以电压增益为为2bf1RRAvv
34、6.5.1 负反馈放大电路的自激条件负反馈放大电路的自激条件6.5.2 用波特图判断负反馈放大电路的自激用波特图判断负反馈放大电路的自激 负反馈可以改善放大电路的性能指标，越大负反馈可以改善放大电路的性能指标，越大越好吗？越好吗？6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件1.自激振荡现象自激振荡现象 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。定频率的信号输出。由于存在由于存在RC回路，回路，在高频区或低频区在高频区或低频区产生产生附加相移附加相移 AF，当，当 AF达到达到180，使中使中频区的负反馈在高频区或低频区变成
35、了正反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，便产生自馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。激振荡。在许多情况下反馈电路是由电阻构成的，在许多情况下反馈电路是由电阻构成的，所以所以 F=0 ，AF=A+F=A。2.产生原因产生原因6.5.1 6.5.1 负反馈放大电路的自激条件负反馈放大电路的自激条件ioxxFAAA1=f6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件3.自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度时，时，01 FA即即1 FA为为环环路路增增益益）（FAVf反馈网络反馈网络F基本放大电路基本放大电路AVo1Vid得自激振荡条件
36、得自激振荡条件1)()(kk FA 180)12()()(kfkan 幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）FAAA 1F闭环增益闭环增益6.5.2 6.5.2 负反馈放大电路的自激负反馈放大电路的自激1.1.波特图的绘制波特图的绘制2.2.放大电路自激的判断放大电路自激的判断3.3.环路增益波特图的引入环路增益波特图的引入4.4.判断自激的条件判断自激的条件1.1.波特图的绘制波特图的绘制 有效地判断放大电路是否能自激的方法，可用有效地判断放大电路是否能自激的方法，可用波特图。波特图。例：有一个三极点直接耦合开环放大电路的频率特例：有一个三极点直接耦合开环放大电路的频率特性
37、方程式如下性方程式如下:)10j1)(10j1)(10j1(107645idofffVVAv 图图6.23 6.23 以以20lg|Av|为为Y坐标的坐标的波特图波特图 （动画动画6-36-3）根据给定的频率根据给定的频率特性方程，放大电路特性方程，放大电路在高频段有三个在高频段有三个极点极点频率频率fp1、fp2和和fp3。105代表中频电压放代表中频电压放大倍数（大倍数（100dB），），于是可画出幅度频率于是可画出幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线和相位频率特性曲线。总的相频特性曲线。总的相频特性曲线是用每个极特性曲线是用每个极点频率的相频特性曲点频率的相频特性曲线合成而得到的。线合成而
38、得到的。相频特性曲线的相频特性曲线的Y坐标是附加相移坐标是附加相移 A。当当 A=180 时时，即图，即图中的中的S点对应的频率称点对应的频率称为为临界频率临界频率fc。当。当f=fc时反馈信号与输入信时反馈信号与输入信号同相，负反馈变成号同相，负反馈变成了正反馈，只要信号了正反馈，只要信号幅度满足要求，即可幅度满足要求，即可自激。自激。6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析一般一般与频率无关，与频率无关，F则则F1lg20的幅频响应是一条水平线的幅频响应是一条水平线F1lg20水平线水平线Alg20 与与的交点为的交点为F1lg20A
39、lg20 1 FA即该点满足即该点满足对于幅度条件对于幅度条件 1FAdB0/1lg20lg20lg20FAFA6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件(2)作作F1lg20水平线水平线判断稳定性方法判断稳定性方法(1)作出作出A的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图F1lg20在水平线在水平线Alg20 与与的交点作垂线交相频响应曲线的一点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判断是否满足相位裕度 m 45 若该点若该点 135 a 满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于
40、P点点 135 a Alg20 若若P点在点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。水平线之下，稳定；否则不稳定。F1lg20或或设反馈系数设反馈系数F1=10-4，闭环波特图与开环的闭环波特图与开环的波特图交波特图交P点，对应的点，对应的附加相移附加相移 A=90，不满足相位条件，不不满足相位条件，不自激。自激。进一步加大负进一步加大负反馈量，反馈量，设反馈系设反馈系数数F2=10-3，闭环波，闭环波特图与开环的波特特图与开环的波特图交图交P点，对应的点，对应的附加相移附加相移 A=135，不满足相位条件，不满足相位条件，不自激。不自激。此时此时 A虽不是虽不是180，但已接近正，但已接近正反馈的
41、范畴，因此当反馈的范畴，因此当信号频率接近信号频率接近106Hz时，即时，即P点时，放大点时，放大倍数就有所提高。倍数就有所提高。再进一步加大反再进一步加大反馈量，馈量，设反馈系数设反馈系数F3=10-2，闭环波特，闭环波特图与开环波特图交图与开环波特图交P点，对应的附加点，对应的附加相移相移 A=180。当当放大电路的工作频率放大电路的工作频率提高到对应提高到对应P点处点处的频率时，满足自激的频率时，满足自激的的相位条件相位条件。此时放大电路此时放大电路有有 40 dB 的的 增增 益，益，AF=102 10-2=1，正好满足放大电路正好满足放大电路自激的自激的幅度条件幅度条件，放大电路产生
42、自激。放大电路产生自激。此时此时F是可取得的最是可取得的最大反馈系数。大反馈系数。6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析基本放大电基本放大电 1点点 FA基本放大基本放大增大增大 FF越大，水平线越大，水平线下移，越下移，越F1lg20容易自激容易自激F越大，表明越大，表明反馈深度越深反馈深度越深,越容易自激。越容易自激。P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。Alg20 图图6.246.24 环路增益波特图环路增益波特图环路增益波特图环路增益波特图1FAFAFA/1lg20lg2
43、0lg20(动画动画6-4)4.4.判断自激的条件判断自激的条件 根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况，根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况，如图如图6.256.25所示。所示。临界频率临界频率fc(180)大于切割频率大于切割频率f 0 则电路稳定。则电路稳定。(a)稳定稳定:fcf0,Gm0dB (b)自激自激:fc0dB (c)临界状态临界状态:fc=f0,Gm=0dB 图图6.25 6.25 判断自激的实用方法判断自激的实用方法消除自激的条件1、当 使2、当 使 在靠近主极点的地方加电容180)12(fan1FA1FA180)12(fan例例6.56.5：有一负反馈放大
44、电路的频率特性表达式：有一负反馈放大电路的频率特性表达式 如下如下:)10j1)(10j1)(10j1(10)(7655idofffVVfAv1.1.试判断放大电路是否可能自激试判断放大电路是否可能自激,2.2.如果自激使用电容补偿消除之。如果自激使用电容补偿消除之。解解：先作出幅频特性曲线和相频特性曲线，先作出幅频特性曲线和相频特性曲线，如图如图6.24所示所示。图图6.26 6.26 利用电容补偿消除自激振荡利用电容补偿消除自激振荡（动画动画6-56-5）加电容补偿，改变加电容补偿，改变极点频率极点频率fp1的位置至的位置至102 Hz处，从新的相频处，从新的相频特性曲线可知，在特性曲线可知，在f 0处处有有45 的相位裕量。因的相位裕量。因此负反馈放大电路稳定，此负反馈放大电路稳定，可消除原来的自激。此可消除原来的自激。此时反馈系数时反馈系数F=0.1。由由 A=180 可确可确定临界自激线，所以反定临界自激线，所以反馈量使闭环增益在馈量使闭环增益在60dB以下时均可产生以下时均可产生自激。自激。
