1、第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.1 负反馈的基本概念与分类负反馈的基本概念与分类 4.2 引入负反馈对放大电路性能的影响引入负反馈对放大电路性能的影响 4.3 深度负反馈放大电路的分析计算方法深度负反馈放大电路的分析计算方法习题习题 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.1 负反馈的基本概念与分类负反馈的基本概念与分类 4.1.1 反馈的基本概念 1什么是反馈 所谓反馈，就是在电子系统中把输出量（电流量或电压量）的一部分或全部以某种方式送回输入端，使原输入信号增大或减小并因此影响放大电路某些性能的过程。第第4章
2、章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-1 使静态工作点稳定的分压式射极偏置电路 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 反馈在电子技术中是普遍存在的，图4-1所示就是利用反馈控制原理组成的使静态工作点稳定的分压式射极偏置电路。当温度升高时，因为UB恒定，会有如下负反馈过程出现：BEBCECUIIUIITReUBE=UB-URe 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 上述负反馈的结果抑制了温度变化引起的静态工作点漂移，使静态工作点稳定，这就是负反馈改善放大器性能的一个例子。在这个电路中对负反馈的简单理解就是对集电极电流变化量的抑制作用。在实际的电子电路中，不仅需要直
3、流负反馈来稳定静态工作点，更需要引入交流负反馈实现对交流性能的改善。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 从反馈的定义来看，一个电路中是否有反馈，一般有以下两种情况：一是有反馈支路一端接于放大电路的输出端，另一端接于放大电路的输入端，用以将输出信号送回输入端，如图4-2（a）中的反馈电阻Rf；二是有反馈支路同时处于放大电路的输入回路和输出回路中，如图4-2（b）中的射极电阻Re，由于射极电阻Re上既有输入信号又有输出信号，因此，Re本身就已经担当了将输出信号送回输入端的作用。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-2 电子电路中常见的两种反馈存在形式（a）反馈支路处于
4、输出端和输入端之间;（b）反馈支路同时处于输出和输入回路中 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 反馈放大电路的方框图 反馈放大电路可以表示为图4-3所示的框图。图中将未引入反馈之前的放大电路记为基本放大电路 ；连接在放大器输出与输入端之间用来引入反馈的环节叫做反馈网络，记为 ；基本放大电路 和反馈网络F合起来就是引入反馈后的放大电路，称为反馈放大电路，记为 。可以看出，基本放大电路 和反馈网络 构成了一个闭合的环路，所以通常把基本放大电路称为开环放大电路，而把反馈放大电路叫做闭环放大电路。AFAfAAF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-3 反馈放大电路方框
5、图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3反馈的极性 从上述给出的数据来看，若送回的反馈信号与原输入信号反相，使原输入信号变小（由20 mV减小到2 mV），电路总的放大倍数下降（由50下降到5）的称为负反馈，比如射极偏置电阻对集电极电流变化量的抑制；反之，反馈信号与原输入信号同相，起加强原输入信号的作用，使放大倍数提高的则为正反馈。所以，在 这个关系式中，“+”表示反馈信号使净输入信号增大，为正反馈；“”表示反馈使净输入信号减小，为负反馈。反馈的正负又称为反馈的极性。fidiXXX第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 负反馈虽然降低了放大倍数，却使放大电路许多方面的
6、性能得到改善，所以不管是集成运放或是分立元件的放大电路，在实际线性应用中都要引入负反馈。正反馈虽然使放大倍数增大，但却会使放大电路变得不稳定，出现自激等情况。对于放大电路来说，放大倍数的下降可以通过增加级数来弥补，但不稳定的电路是不能正常工作的，因此在放大电路中引入的都是负反馈，而不能引入正反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4反馈放大电路中的基本表达式我们已经知道，负反馈时有fidiX-XX（4-1）从图4-3反馈放大电路的框图中，还可以得到负反馈的几个一般表达式:基本放大电路的放大倍数A（开环放大倍数）dioXXA（4-2）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈
7、反馈网络的反馈系数 FofXXF（4-3）反馈放大电路的放大倍数 （闭环放大倍数）fAiofXXA（4-4）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 将式（4-1）、（4-2）、（4-3）代入式（4-4），可以得出反馈放大电路闭环增益 的一般表达式为fAFAAXXXXXXXXXXXXXXXAofdiodiodiodiofdioiof111（4-5）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 5负反馈的自动调节作用 在某种外界因素的作用下，使负反馈放大电路的输出信号 发生变化，则负反馈有助于使输出信号稳定。因为反馈放大器中将发生以下的自动调节过程：oXofidifoXX-XXXX)
8、(第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.1.2 反馈放大电路的分类 不同类型的反馈对放大电路起的作用不同，为了便于分析，可以对反馈作如下分类：1正反馈和负反馈 依前所述，按照反馈的极性，可以将反馈分为正反馈和负反馈两类。2交流反馈和直流反馈 如果反馈网络存在于放大电路的交流通路中，影响放大电路交流性能的称为交流反馈；如果反馈网络存在于放大电路的直流通路中，对放大电路的静态产生影响的称为直流反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-4给出了交流反馈和直流反馈的例子，图4-4（a）为交流反馈,因为反馈电容Cf对直流信号相当于开路，所以不能反馈直流信号；图4-4（
9、b）为直流反馈，由于射极电容Ce对交流信号短路，所以在交流通路中，反馈支路Rf被短路，三极管的发射极相当于直接接地，交流反馈是不存在的；图4-4（c）中的反馈电阻Rf可以同时反馈交流和直流信号，为交、直流反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-4 交流反馈和直流反馈(a)交流反馈;（b）直流反馈;（c）交、直流反馈第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3电压反馈和电流反馈 由于基本放大电路和反馈网络均是四端双口，因此基本放大电路 与反馈网络 的端口连接方式就有串联和并联的区别。基本放大电路 与反馈网络 在反馈放大电路输出端的连接方式，叫做采样方式，根据采样方式
10、的不同，分为电压反馈和电流反馈，如图4-5所示。AFAF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-5 电压反馈和电流反馈（采样方式）（a）电压反馈;（b）电流反馈第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4串联反馈和并联反馈 基本放大电路 与反馈网络 在反馈放大电路输入端的连接方式，叫做比较方式，根据比较方式的不同，分为串联反馈和并联反馈，如图4-6所示。AF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-6 串联反馈和并联反馈（比较方式）（a）串联反馈；（b）并联反馈第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.1.3 负反馈的四种基本类型与判别方法 因为不
11、同的反馈类型对放大电路性能的影响大不相同。在实际的电子电路中，要求对不同性能的放大电路，必须根据不同的情况，选用不同类型的负反馈。1负反馈的四种基本类型 反馈的类型又叫做反馈的组态。根据反馈放大电路的采样和比较方式，反馈分为电压反馈、电流反馈、串联反馈和并联反馈，可以分别构成四种负反馈组态电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。四种反馈组态的框图，读者可参考图4-5和图4-6自行画出。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2反馈判别的一般方法 根据前文所述各种反馈概念的定义，可以得到简单有效的具体判别方法如下：（1）有/无反馈：看电路中是否有反馈支路一端接于
12、放大电路的输出端、另一端接于放大电路的输入端或是否有反馈支路同时处于放大电路的输入和输出回路中。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 （2）交/直流反馈：存在于放大电路交流通路中的反馈是交流反馈，存在于直流通路中的反馈是直流反馈，若交、直流通路中该反馈支路均存在，则为交、直流反馈。（3）正/负反馈：反馈极性的判别，通常采用瞬时极性法。图4-7给出了在几种常见的负反馈中 和 之间的瞬时极性关系。iXfX第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-7 负反馈时 与 之间的瞬时极性关系(a)、(b)集成运放的负反馈;(c)、(d)三极管的负反馈iXfX第第4章章 放大电路中的
13、负反馈放大电路中的负反馈 （4）电压/电流反馈：从采样方式的定义出发，可以得到“假定输出短路”的判断方法。当电压采样时，反馈信号与输出电压成比例关系，若将输出电压短路为零，则反馈网络的输入消失，反馈支路受到影响使反馈信号为零；反之，若反馈支路不受影响，反馈仍然存在，说明反馈网络是以输出电流为采样对象的，输出电压短路并不影响反馈的存在。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 （5）串联/并联反馈：从图4-6反馈放大器的比较方式方框图可以看出，端口并联时，反馈信号与输入信号一定加于放大器的同一输入端，进行电流叠加；否则，端口串联时，反馈信号与输入信号一定是分别加于放大器件的两个输入端，进
14、行电压的叠加。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1）电压串联负反馈 图4-8为共集电极放大电路，反馈判断过程如下：从电路来看，反馈元件为Re，是交直流反馈。图中标出了各点的瞬时极性，当输入信号增大时，三极管基极的瞬时极性记为，射极电位与基极电位同相，也为。三极管的发射极既是信号的输出端，又是另一个输入端，因此反馈信号相当于回到三极管的另一个输入端(发射极)，极性为，使净输入信号减小，为负反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-8 共集电极放大电路电压串联负反馈 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2）电流并联负反馈 图4-9为两级放大电路，负载
15、电阻RL接于V2的集电极，该电路的反馈分析如下：反馈电阻Rf、Re2和Cf构成级间反馈支路，由于电容Cf的隔直作用，该反馈支路构成级间的交流反馈支路。假设输入信号瞬时极性为，则V1的集电极电位为，V2发射极跟随为，因为电阻不改变信号的极性，所以通过Rf送回原输入端反馈信号的瞬时极性为。根据图中标出的各点瞬时极性，反馈信号回到V1的基极，与原输入信号在同一点并且极性相反，因此，净输入信号减小，为负反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-9 电流并联负反馈 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3）电压并联负反馈 在图4-10由集成运算放大器构成的反馈放大电路中，反
16、馈电阻Rf构成交直流反馈。根据瞬时极性法判断，当输入信号瞬时极性为 时，输入信号从集成运放的反相输入端加入，因此输出信号的瞬时极性为，经电阻Rf送回集成运放的反相输入端。反馈信号回到输入信号的同一点并且极性相反，为负反馈。反馈电阻Rf上的电流就是反馈电流，方向按照瞬时极性从到标注。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-10 电压并联负反馈 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4）电流串联负反馈 图4-11为分压式偏置共发射极放大电路。反馈元件为Re1、Re2和Ce，由于旁路电容的存在，Re1 和Re2构成直流反馈，交流反馈仅由Re1构成。由瞬时极性看出，净输入信号
17、减小，为负反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-11 分压式射极偏置电路电流串联负反馈 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-1 图4-12所示电路是由NPN三极管构成的集电极基极偏置的反相电压放大电路，试分析该电路是否具有稳定静态工作点的作用，并判断该电路的交流反馈类型，标出反馈信号。解（1）静态时，输入电流为0，所以静态电流为IB=(UCE-UBE)/RfUCE/Rf（一般有UCEUBE），当温度升高时，该电路稳定静态工作点的过程如下：CBCECIIUIT第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-12 例4-1的电路图 第第4章章 放大电
18、路中的负反馈放大电路中的负反馈 （2）瞬时极性标于图4-12中，当基极输入信号的瞬时极性为 时，经三极管反相，集电极电位为，由反馈电阻Rf送回三极管的基极，根据瞬时极性判断为负反馈。假设输出电压短路，则反馈消失，采样方式为电压反馈；输出信号送回原输入端，比较方式为并联反馈，反馈电流使净输入电流减小。因此，该电路的交流反馈类型为电压并联负反馈，反馈电流为Rf上的电流，方向如图4-12中所示。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-13 例4-2的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-2 集成运算放大器电路如图4-13所示，判断该电路的交流反馈类型，并标出反馈
19、信号。解 瞬时极性标于图4-13中，输入信号从集成运放同相输入端输入，当输入信号的瞬时极性为 时，输出的瞬时极性也为，经反馈电阻反馈回集成运放的反相输入端，和原输入信号在不同的输入端且瞬时极性相同，为负反馈。从图中可以看出，反馈电压 削弱了原来的输入电压信号 。fUiU第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-3 分析判断图4-14中两级放大电路的反馈类型和反馈极性。解 图4-14两级放大电路的反馈网络由Rf、Re1和Cf构成级间交流反馈。将瞬时极性标于图4-14中。由瞬时极性法可以看出，该反馈为负反馈。很明显，反馈信号采样于输出电压，由反馈网络送回输入端三极管V1的发射极，由于
20、输入信号从三极管V1的基极加入，和反馈信号不在同一个输入端，因此构成了串联比较形式。由此可见，该电路为电压串联负反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-14 例4-3的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-15 例4-4的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-4 两级放大电路如图4-15所示，第一级是由V1和V2构成的差动放大电路，第二级是共发射极放大电路，试判断电路的交流反馈类型。解 R5、R6构成级间的交流反馈。将瞬时极性标于图4-15中，设V1基极的瞬时极性为正，则将瞬时负极性送至V3的基极，V3的集电极为正，经R5、R
21、6送回V2的基极。由于差动放大电路的净输入信号是V1和V2基极输入信号之差，因此反馈电压 使净输入电压减小，为负反馈。fU第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 反馈信号采样于输出电压的一部分，即反馈电压为 。用输出电压短路法判断时，输出电压短路，反馈受影响而消失，是电压反馈。反馈信号由反馈网络送回输入端三极管V2的基极，构成了电压比较形式。因此，该电路为电压串联负反馈。oURRR656第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-16 例4-5的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-5 判断图4-16中多级放大电路的反馈类型和反馈极性。解 图4-16
22、所示电路，电阻Rf和Re3构成级间交直流反馈支路，根据瞬时极性法在图中标出各有关节点信号的瞬时极性。可以看出这是一个正反馈电路，净输入电流信号为 ，反馈信号使净输入信号增大。对于正反馈，当然也可以相应地得出该电路为电流并联正反馈的结论，但由于正反馈对放大电路的性能没有改善，反而破坏放大电路的稳定性，所以放大电路中并不采用正反馈。因此，不必区分它的类型，只判断出极性即可。fibIII第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.2 引入负反馈对放大电路性能的影响引入负反馈对放大电路性能的影响 4.2.1 降低放大电路的放大倍数 我们知道，闭环放大倍数 ，负反馈使放大电路的闭环放大倍数减小了
23、1+倍。反馈越深，1+越大，放大倍数下降得越多，负反馈对放大电路性能的改善是以牺牲放大能力来获得的。)1(FAAAfFAFA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.2 提高放大倍数的稳定性 放大电路的放大倍数常因某些原因导致不稳定，比如温度的变化、器件老化因素的影响等等，如果引入了负反馈，可使放大倍数相对稳定。为从数量上衡量放大倍数的稳定程度，常用放大倍数绝对值（不考虑相位关系）的相对变化量来表示（在不考虑相位关系的情况下，用正实数A和F分别表示开环放大倍数 和反馈系数 ），即用dA/A的大小来评定。AF第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈将式（4-5）对A求导数
24、，得 2)1(AEdAdAf22)1(1)1(1AFAFAFAFdAdAf所以有 将上式两边同除以Af，得到 AdAAFAAFAFdAAdAff111)1(2（4-6）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式（4-6）说明，放大电路引入负反馈后，闭环放大倍数的相对变化量是未加负反馈时开环放大倍数相对变化量的1/(1+AF)，即放大倍数的稳定性提高了。当深度负反馈时，1+AF1，则放大倍数的稳定性提高得更多。例如，在某种外界因素的作用下，开环放大倍数有了10%的相对变化，但引入1+AF=10 的深度负反馈（一般比较容易满足这个条件）后，闭环放大倍数的相对变化减小到只有1%。第第4章章
25、 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 另外，从数学表达式来看，当负反馈的程度较深，即1+AF1时，闭环放大倍数的表达式可近似为FFAAFAAAf11（4-7）即深度负反馈时的闭环放大倍数约为反馈系数的倒数。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式（4-7）表明引入的负反馈程度较深时，闭环放大倍数几乎仅取决于反馈网络，而与基本放大电路无关。通过反馈放大电路例子的分析我们知道，反馈网络大多是由电阻、电容这些相当稳定的无源器件构成，几乎不随温度等外界因素变化。因此，深度负反馈时的闭环放大倍数虽然下降较多，但反馈放大电路会非常稳定，这正是我们所需要的。而且，这也指导了我们在设计放大器时，
26、如何考虑使放大器更加稳定。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 需要指出的是，由于输入、输出信号的性质可能是不同的，有可能是电压量，也有可能是电流量。因此，开环放大倍数、反馈系数和闭环放大倍数的含义都是广义的，不一定是电压放大倍数，具体是什么量纲，要由反馈的组态来决定，如表4-1所示。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈表4-1 反馈放大器中各种符号和一般表达式的含义 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 例4-6 已知某负反馈放大电路的开环放大倍数A=10 000，反馈系数F=0.01，由于三极管参数的变化使开环放大倍数减小了10%，试求变化后的闭环放大倍
27、数Af及其相对变化量。解 三极管参数变化后的开环放大倍数为 A=10 000（1-10%）=9000 闭环放大倍数为9.9801.09000190001AFAAf第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈闭环放大倍数Af的相对变化量为%)10(01.090001111AdAAFAdAff由此可见，引入负反馈后，电压放大倍数下降，但其相对变化量却大大减小了，从而提高了电压放大倍数的稳定性。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.3 减少非线性失真 由于三极管的非线性，当放大电路的静态工作点选择不当或输入信号幅度过大时，会使三极管的动态工作范围进入非线性区域，造成输出信号的
28、非线性失真，如图4-17（a）所示。图中输出波形的失真是由三极管固有的非线性所造成的，下面以输出波形出现上大下小为例，说明负反馈对非线性失真的改善作用。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-17 负反馈对非线性失真的改善（a）开环放大电路的非线性失真；（b）负反馈对放大电路非线性失真的改善 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 引入负反馈后，反馈网络将输出端失真后的信号 （上大下小）送回到输入端，因为反馈信号 与输出信号 成比例关系，所以仅有大小的变化，形状仍然相同（上大下小）。净输入信号 为输入信号 与反馈信号 之差，因此，净输入信号发生了某种程度的预先失真（上
29、小下大），经过基本放大电路放大后，由于基本放大电路本身的失真和净输入信号的失真相反，在一定程度上互相抵消，输出信号的失真可大大减小，如图4-17（b）所示。理论证明，由于三极管的非线性失真而产生的谐波，在引入负反馈后，谐波幅度将减小为开环时的1/(1+AF)。oXoXfXdiXiXfX第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.4 扩展带宽 根据前面对放大电路频率特性的分析可知，由于电路中电容因素的影响，在高频段和低频段放大电路的电压放大倍数都要随频率的增高或减小而下降。如果我们把信号频率的变化看作变动因素，当频率的变动引起放大倍数的下降时，引入负反馈，则负反馈具有抑制放大倍数下
30、降的作用。这样可使放大倍数在高频段或低频段下降的速度变缓，意味着闭环放大倍数比中频时下降3 dB所对应的上限频率将增大，下限频率将减小，因而使放大电路的带宽扩展。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 理论证明，反馈放大电路的上限频率fHF为开环时上限频率的 倍，反馈放大电路的下限频率fLF为开环时下限频率的 。上限频率增大，下限频率减小，因此，反馈放大器的带宽展宽了。FA1FA11第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 一般，对于低频放大电路来说，有FhffLF，尤其是集成运算放大器电路，由于集成运放内部采用直接耦合，其下限频率可以看作0，因此对于低频放大电路可以有 WH
31、HFLFHFWBFAfFAfffB11（4-8）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.2.5 对反馈放大电路输入电阻和输出电阻的影响 放大电路引入负反馈后，对输入电阻和输出电阻均造成影响，具体的情况与反馈的类型有关。其中，比较方式的不同表现在放大电路的输入端，因此，比较方式影响反馈放大电路的输入电阻；采样方式的不同表现在放大电路的输出端，所以，采样方式影响放大电路的输出电阻。在使用中，应根据放大电路对输入、输出电阻的要求来选择不同的反馈形式。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1 对输入电阻的影响 串联反馈和并联反馈形式影响放大器的输入电阻，为分析计算方便，将串联
32、反馈和并联反馈的框图重画于图4-18中。1）串联负反馈使输入电阻增大 图4-18（a）为串联负反馈的框图。根据输入电阻的定义，基本放大电路的开环输入电阻为 idiiIUr第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-18 比较方式对输入电阻的影响第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈加入串联负反馈后的闭环输入电阻为 iidiididiifdiififrFAIUFAIUFAUIUUIUr)1()1(（4-9）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式（4-9）说明，引入串联负反馈后，反馈放大电路的闭环输入电阻增大，并且为开环时基本放大电路输入电阻的(1+)倍，反馈越深
33、，输入电阻变得越大，理想情况下可以看成是无穷大。串联负反馈使放大电路输入电阻增大，便于从内阻较小的电压源获取信号，这和前面得出的串联反馈适用低内阻信号源的结论是一致的。FA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2）并联负反馈使输入电阻减小 图4-18（b）为并联负反馈的框图。基本放大电路的开环输入电阻为diiiIUr引入并联负反馈后的闭环输入电阻为 iidididiifdifiiifrFAIUFAIFAIUIIUIUr)1(1)1(1（4-10）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式（4-10）说明，引入并联负反馈后，反馈放大电路的闭环输入电阻减小，并且为开环时基本放
34、大电路输入电阻的1/（1+），反馈越深，输入电阻变得越小，理想情况下可以看成是零。并联负反馈使放大电路的输入电阻变小，便于从内阻较大的电流源获取信号，这和前面得出的并联反馈适用高内阻信号源的结论也是一致的。FA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 对输出电阻的影响 采样方式影响放大电路的输出电阻，下面分别讨论电压反馈和电流反馈对放大电路输出电阻的影响。1）电压负反馈使输出电阻减小 电压负反馈具有稳定输出电压能力，而输出电压的恒定（比如在负载变化的时候）意味着输出电阻较小，因此电压反馈使放大电路的输出电阻减小。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 和负反馈时输入电阻的
35、分析一样，利用电压负反馈的框图和输出电阻的定义，可以推导出闭环输出电阻的表达式为oofrFAr)1(1（4-11）具体推导过程不再赘述。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2）电流负反馈使放大电路的输出电阻增大 电流负反馈具有稳定输出电流的能力，而输出电流的恒定（比如在负载变化的时候）意味着输出电阻较大，因此电流反馈使放大电路输出电阻增大。同样，利用电流负反馈的框图和输出电阻的定义，可以推导出串联负反馈时闭环输出电阻的表达式为oof)rFA(1r（4-12）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 式（4-12）说明，引入电流负反馈后，反馈放大电路的闭环输出电阻增大，为开
36、环时基本放大电路输出电阻的(1+)倍，反馈越深，输出电阻变得越大，理想情况下可以看成是无穷大。FA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 必须注意的是，以上讨论的反馈放大电路的输入和输出电阻，均为反馈环路以内的电阻，也就是说，负反馈不能影响反馈环路以外的电阻，这是在实际应用中要注意的问题。比如图4-19所示电路的输入端口为并联反馈，当反馈深度足够的情况下，假设闭环输入电阻rif0，那么，整个放大电路的输入电阻ri为电阻R1与闭环输入电阻的串联，即ri=R1+0=R1。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-19 反馈放大电路输入电阻的计算 第第4章章 放大电路中的负反馈
37、放大电路中的负反馈 综上所述，反馈放大电路牺牲了放大倍数，但换来了对性能的改善，可以使放大电路的放大倍数稳定性提高，减小了非线性失真，扩展了带宽，减小了环内的噪声和干扰，还可以改变输入电阻和输出电阻。反馈越深，放大倍数的下降越多，但对放大电路性能的改善也越多。因此，在实际的放大电路中，几乎无一不采用负反馈。下面将负反馈对放大电路性能的影响列于表4-2中，便于读者比较和应用。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈表4-2 负反馈对放大电路性能的影响 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.3 深度负反馈放大电路的分析计算方法深
38、度负反馈放大电路的分析计算方法 4.3.1 什么是深度负反馈 1深度负反馈的概念 反馈深度1+是衡量负反馈程度的重要指标，1+越大，负反馈的程度就越深。因此规定，当1+1（一般取1+10）时的负反馈为深度负反馈，且深度负反馈条件下的闭环放大倍数的表达式可近似为 FAFAFAFAFAf1第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2 深度负反馈条件下闭环放大倍数的近似估算 因为深度负反馈时有 ，所以FAf/10fidifoioXXXXXXX可得 ，即 fiXX（4-13）第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 *4.3.2 深度负反馈放大电路的分析计算 本节通过几个例题对深度负反
39、馈条件下的闭环电压放大倍数进行分析计算，以下的分析均是对放大电路的交流通路而言的，为叙述方便，交流通路不再画出。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1电压串联负反馈 例4-7 估算图4-14所示电路的闭环电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解（1）电压放大倍数。由前面的分析可知，反馈电阻Rf、Re1和反馈电容Cf构成了级间交流反馈，反馈的类型为电压串联负反馈。对于电压串联负反馈，在输入端有 ，反馈电压 取的是射极电阻Re1对输出电压 的分压，即fiUU0UdifUoU第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 对于三极管来说，就是三极管的发射结压降，所以有 0，那么oefef
40、URRRUU111RebeUdiUoefefiURRRUUU111Re可求出闭环电压放大倍数为 11efioufRRUUA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 （2）输入电阻。输入电阻ri=Rb1Rb2rif。因为是串联反馈，所以rif较大。ri主要由Rb1Rb2决定。（3）输出电阻。输出电阻ro=Rc2rof0。因为电压串联负反馈放大电路的输入电阻高，对输入电压信号源的衰减小，输出电阻小，带负载能力强，所以这种负反馈组态的应用最广泛。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2电压并联负反馈 例4-8 利用深度负反馈的近似条件，估算图4-20所示集电极基极偏置反相放大电路
41、的闭环电压放大倍数。解 图4-20中的反馈电阻Rf构成了电压并联负反馈。对于电压并联负反馈，在输入端有 ，反馈电阻上的电流就是反馈电流。0I ,IIdifi第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 对于三极管来说，就是三极管的基极输入电流，所以有 0，那么 。可求出闭环电压放大倍数为diIbIfofiiRUIIRU0011RRUUAfiouf第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-20 例4-8的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 3电流串联负反馈 例4-9 利用深度负反馈的近似条件估算图4-21所示电路的闭环电压放大倍数和输入、输出电阻。解 图4-
42、21是我们熟悉的分压式射极偏置放大电路，反馈电阻Re构成了电流串联负反馈。对这个电路，我们已经知道了用微变等效电路法分析的过程和结果，下面，将进行深度负反馈条件下的近似估算。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-21 例4-9的电路图 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 （1）电压放大倍数。对于电流串联负反馈，在输入端有 ，反馈电压 为射极电阻上的压降 对于三极管来说，就是三极管的发射结压降，所以有0U UUdifi,eoeeRefRIRIUUfUdiUeLceeLcoioufRRRRIRRIUUA/)/(第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 （2）输
43、入电阻。输入电阻ri=Rb1Rb2rif，因为串联反馈的rif较大，ri的大小主要取决于Rb1Rb2。（3）输出电阻。输出电阻ro=Rc/rof，因为是电流反馈，rof更大，所以输出电阻为Rc。表4-3列出了上述近似估算的结果与微变等效电路分析得到的结果的比较，只有输入电阻的误差稍大。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈表4-3 微变等效电路分析法和深度负反馈下的近似估算法结果的比较 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4电流并联负反馈 例4-10 估算图4-22所示电路的闭环电压放大倍数。解 图4-22中的反馈电阻Rf构成了电流并联负反馈。对于电流并联负反馈，在输入
44、端有 ，流过反馈电阻Rf的电流就是反馈电流。深度负反馈时，三极管的基极输入电流 ，则fiII0Idi0IbfiiIIRU1第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-22 例4-10的电路图第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-23 直流电压源去耦电路 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 而反馈电流 可表示为 fI2222222eofeeofeee2feefRURRRIRRRIRRRI故闭环电压放大倍数为 1222RRRRRUUAeefeiouf第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 电流并联负反馈放大电路的输出电阻高，具有稳定输出电流的作用。
45、输出电流ieffeffefffeoIRRIRRIRRIIIII2222Re211 即输出电流与输入电流成比例，与负载参数无关，在电子电路中，可以作为电流电流放大器使用。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈习习 题题 4.1 判断图4-24所示各电路中有无反馈？是直流反馈还是交流反馈？哪些构成了级间反馈？哪些构成了本级反馈？第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-24 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-24 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-24 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-24 第第4章章 放大电路中
46、的负反馈放大电路中的负反馈 4.2 指出图4-24所示各电路中反馈的类型和极性，并在图中标出瞬时极性以及反馈电压或反馈电流。4.3 某放大电路输入电压信号为20 mV时，输出电压为2 V。引入负反馈后输出电压降低为400 mV。问该电路的闭环电压放大倍数Af和反馈系数F分别是多少？4.4 一反馈放大器框图如图4-25所示，试求总的闭环增益 的表达式。iofX/XA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-25 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.5 某反馈放大电路的闭环电压放大倍数为40 dB，当开环电压放大倍数变化10%时，闭环放大倍数变化1%，问开环电压放大倍
47、数是多少dB？4.6 某放大电路的输入电压信号为10 mV，开环时的输出电压为14 V，引入反馈系数F=0.02的电压串联负反馈后，输出电压变为多少？4.7 某放大电路的开环电压放大倍数为104，引入负反馈后，闭环电压放大倍数为100。问当开环电压放大倍数变化10%时，闭环电压放大倍数的相对变化量是多少？第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.8 如果要求稳定输出电压，并提高输入电阻，应该对放大器施加什么类型的负反馈？如果对于输入为高内阻信号源的电流放大器，应引入什么类型的负反馈？4.9 在图4-24存在交流负反馈的电路中，哪些电路适用于高内阻信号源？哪些适用于低内阻信号源？哪些
48、可以稳定输出电压？哪些可以稳定输出电流？第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.10 用图4-26所给的集成运算放大器A、三极管V1、V2和反馈电阻Rf等元件和信号源一起构成反馈放大电路，要求分别实现：（1）电压串联负反馈；（2）电压并联负反馈；（3）电流串联负反馈；（4）电流并联负反馈。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-26 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.11 放大电路如图2-63所示，输出的一对电压信号uo1和uo2，它们大小相等、方向相反。试回答下列问题：（1）当输入幅值为100 mV的正弦交流电压信号时，uo1和uo2各为多少？
49、（2）对于uo1和uo2来说，反馈类型是否相同？各是什么类型的负反馈？（3）输出端接入2 k的负载后，uo1和uo2的变化是否相同？哪一个输出更稳定？为什么？第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-27第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 4.12 负反馈放大电路如图4-27所示，判断电路的负反馈类型。若要求引入电流并联负反馈，应如何修改此电路？4.13 利用深度负反馈条件，推导图4-24中（a）、（c）、（h）电路的闭环电压放大倍数表达式。4.14 反馈放大电路如图4-28所示，分析反馈类型并估算闭环电压放大倍数。第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4
50、-28 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 *4.15 判断图4-29所示电路的反馈类型，并估算闭环电压放大倍数和输入、输出电阻。*4.16 判断图4-30所示电路的反馈类型，并估算闭环电压放大倍数。*4.17 两级放大电路如图4-31所示，已知晶体管的均为50。（1）求静态工作点处的IB1、IC1、UC1（对地）的值；（2）判断级间反馈的组态；（3）估算电路的闭环电压放大倍数 的值。ioufU/UA第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-29 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 图4-30 第第4章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈图4-31
