1、模块4 负反馈放大器教学目的教学目的1.掌握反馈的基本概念和类型，判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及掌握反馈的基本概念和类型，判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及它们在电路中的作用。它们在电路中的作用。2.理解多种负反馈对放大电路性能的影响，会根据实际要求在电路中引入适当的理解多种负反馈对放大电路性能的影响，会根据实际要求在电路中引入适当的反馈反馈3.掌握负反馈的一般表达式，会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数。掌握负反馈的一般表达式，会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数。4.了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件，会在放大电路中接入校正环节以消了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件
2、，会在放大电路中接入校正环节以消除振荡。除振荡。教学重点教学重点1.反馈的概念、分类及反馈组态的判断。反馈的概念、分类及反馈组态的判断。2.负反馈对放大器性能的影响。负反馈对放大器性能的影响。3.深度负反馈条件下电压放大倍数的计算。深度负反馈条件下电压放大倍数的计算。4.负反馈放大电路自激振荡的判断及消除。负反馈放大电路自激振荡的判断及消除。教学难点：教学难点：1.反馈类型的判别。反馈类型的判别。2.负反馈放大器的组态分析与计算。负反馈放大器的组态分析与计算。3.负反馈对放大器性能的影响。负反馈对放大器性能的影响。第四章 负反馈放大器 反馈在电子电路系统中得到了极其广泛的应用，反馈在电子电路系
3、统中得到了极其广泛的应用，通过引入反馈，可以改善放大电路的许多性能。通过引入反馈，可以改善放大电路的许多性能。把输出的某个物理量的一部分或全部用一定的方把输出的某个物理量的一部分或全部用一定的方法反送回输入端的过程法反送回输入端的过程 称为反馈。称为反馈。放大电路中的反馈就是将放大电路的输出信号放大电路中的反馈就是将放大电路的输出信号(电压或电流电压或电流)的一部分或全部通过一定形式的电的一部分或全部通过一定形式的电路反送回输入端并对输入信号路反送回输入端并对输入信号(电压或电流电压或电流)产生产生影响影响（增强或消弱）的过程。引入反馈的放大电（增强或消弱）的过程。引入反馈的放大电路称为反馈放
4、大电路。路称为反馈放大电路。4.1.1.反馈的基本概念反馈的基本概念 1.反馈概念的建立反馈概念的建立图4-1分压偏置式放大电路 图图4-1所示的分压偏所示的分压偏置式放大电路就是置式放大电路就是反馈放大电路的一反馈放大电路的一个具体运用，用来个具体运用，用来稳定电路的静态工稳定电路的静态工作点。作点。例如，当电路所处的温例如，当电路所处的温度环境变化时：度环境变化时：基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf.反馈信号反馈信号输入信号输入信号输出信号输出信号净输入信号净输入信号比较环节比较环节图图4-2 反馈放大电路组成框图反馈放大电路组成框图闭合环路闭合环路开环
5、放大电路开环放大电路反馈网络反馈网络2、反馈的分类与判断、反馈的分类与判断（1）正反馈和负反馈正反馈和负反馈正反馈：正反馈：反馈使净输入电量增加，从而使输出量大。反馈使净输入电量增加，从而使输出量大。负反馈：负反馈：反馈使净输入电量减小，从而使输出量小。反馈使净输入电量减小，从而使输出量小。判断法：瞬时极性法判断法：瞬时极性法例例4.1 4.1 如图如图4-34-3所示放大电路，试所示放大电路，试判断该电路是否引入了反馈？引入判断该电路是否引入了反馈？引入的是正反馈还是负反馈？的是正反馈还是负反馈？图图 4-3 共发射极放大电路共发射极放大电路解：电阻解：电阻R连接在三极管的基射级连接在三极管
6、的基射级之间构成反馈元件，它削弱了原之间构成反馈元件，它削弱了原输入信号，因而输入信号，因而R引入的是负反引入的是负反馈馈。（2）直流反馈和交流反馈）直流反馈和交流反馈直流反馈直流反馈 从输出端反馈回的信号是直流信号从输出端反馈回的信号是直流信号。交流反馈交流反馈 从输出端反馈回的信号是交流信号从输出端反馈回的信号是交流信号。例例4.2 判断图判断图4-4放大电路中引放大电路中引入的反馈是直流还是交流反馈？入的反馈是直流还是交流反馈？图图4-4反馈放大电路反馈放大电路解：该电路中的反馈网络是由解：该电路中的反馈网络是由RF和和CF组成的，所以反馈元件是组成的，所以反馈元件是RF和和CF，因为电
7、容的隔直作用，反馈信号中将因为电容的隔直作用，反馈信号中将只有交流成分，所以这个反馈是交流只有交流成分，所以这个反馈是交流反馈。反馈。（3 3）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 反馈信号取自输出电压的部分或全部。反馈信号取自输出电压的部分或全部。判别法：使判别法：使 uo=0(RL短路短路)电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取自输出电流。图4-5电压反馈框图 图4-6电流反馈框图 若反馈信号依若反馈信号依然存在则为电然存在则为电流反馈流反馈若反馈信号消失则若反馈信号消失则为电压反馈。为电压反馈。（4 4）串联反馈和并联反馈）串联反馈和并联反馈串联反馈：串联反
8、馈：反馈信号和输入信号在放反馈信号和输入信号在放大器输入回路中以电压形式相叠加。大器输入回路中以电压形式相叠加。并联反馈：并联反馈：反馈信号和输入信号在放反馈信号和输入信号在放大器输入回路中以电流形式相叠加。大器输入回路中以电流形式相叠加。图4-8 并联反馈框图 图4-7 串联反馈框图判别法：输入回路反馈节点判别法：输入回路反馈节点“短路法短路法”判定：判定：若输入信号依然能送入放大电路，若输入信号依然能送入放大电路，则引入的是串联反馈。则引入的是串联反馈。若输入信号不能送入放大电路，则若输入信号不能送入放大电路，则引入的反馈是并联反馈。引入的反馈是并联反馈。4.1.2 反馈的一般表达式反馈的
9、一般表达式 xi 输入信号输入信号(ii 或或 ui)xid 净输入信号净输入信号(iid 或或 uid)xo 输出信号输出信号(io 或或 uo)xf 反馈信号反馈信号(if 或或 uf)开环放大倍数开环放大倍数idoxxA 反馈系数反馈系数ofxxF iofxxA 闭环放大倍数闭环放大倍数xid=xi-xfAFAAFxxAxxxA 1idididiofAFAA 1f1+AF 反馈深度。反馈深度。为深度负反馈。为深度负反馈。当当,11 ,11 fFFAAF4.2 负反馈放大电路的组态v4.2.1 电压串联负反馈放大电路v4.2.2 电压并联负反馈放大电路v4.2.3 电流串联负反馈放大电路v
10、4.2.4 电流并联负反馈放大电路 根据反馈信号输出端采样方式和输入端连接方式的不根据反馈信号输出端采样方式和输入端连接方式的不同，负反馈放大电路可分为四种组态：同，负反馈放大电路可分为四种组态：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四种基本反馈类型四种基本反馈类型(a)电压串联负反馈电压串联负反馈 (b)电压并联负反馈电压并联负反馈 (c)电流串联负反馈电流串联负反馈 (d)电流并联负反馈电流并联负反馈4.2.1 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路开环电压增益开环电压增益 idouUUA(4-7)闭环电
11、压增益闭环电压增益 uuuiouf1FAAUUA(4-8)反馈系数反馈系数 fe1e1ofofrRRRUUXXF(4-9)例例4.3 试对图试对图4-11所示电压串联负反馈放大电路所示电压串联负反馈放大电路进行分析。进行分析。图图4-11 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路解：解：1.1.电阻电阻ReRe是反馈元件，该是反馈元件，该电路是反馈放大电路。电路是反馈放大电路。2.2.用瞬时极性法可知，净输入用瞬时极性法可知，净输入电压减小，故电路为负反馈电电压减小，故电路为负反馈电路。路。3.3.输入回路反馈节点对地短接，输入回路反馈节点对地短接，输入信号仍然能送入放大电路输入信号仍然能
12、送入放大电路起作用，所以是串联反馈；起作用，所以是串联反馈；输输出回路负载对地短接反馈信号出回路负载对地短接反馈信号消失，可断定是电压反馈。消失，可断定是电压反馈。总之，以上分析说明，图总之，以上分析说明，图4-114-11电路中引入电路中引入的反馈是电压串联负反馈。因为是电压负的反馈是电压串联负反馈。因为是电压负反馈，所以仍有稳定输出电压的作用。例反馈，所以仍有稳定输出电压的作用。例如，当如，当u ui i一定时，若负载电阻一定时，若负载电阻R RL L减小导致输减小导致输出电压出电压u uo o下降时，电路将自动出现如下稳定下降时，电路将自动出现如下稳定过程：过程：R RL L u uo
13、o u uf f u uidid u uo o可见，反馈的结果牵制了可见，反馈的结果牵制了u uo o的下降，从而使的下降，从而使u uo o基本维持恒定。基本维持恒定。4.2.2 电压并联负反馈放大电路 开环互阻增益开环互阻增益 idorIUA（4-10)闭环互阻增益闭环互阻增益 grriorf1FAAIUA(4-12)反馈系数反馈系数 fofofg1RUIXXF-(4-11)例例4.4 试对图试对图4-12所示电压并联负反馈放大所示电压并联负反馈放大电路进行分析。电路进行分析。图图4-12 电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路解：解：1.电阻电阻R是反馈元件，故是反馈元件，故电路是
14、反馈放大电路。电路是反馈放大电路。2.根据瞬时极性法，流过电阻根据瞬时极性法，流过电阻R的反馈电流将增大，但这个的反馈电流将增大，但这个反馈电流使净输入电流减小反馈电流使净输入电流减小,所以是负反馈电路。所以是负反馈电路。3.输入回路反馈节点对地短接，输入回路反馈节点对地短接，输入信号被短接，不能送入放输入信号被短接，不能送入放大电路起作用，所以是并联反大电路起作用，所以是并联反馈；馈；负载对地短接反馈信号负载对地短接反馈信号消失，可断定是电压反馈。消失，可断定是电压反馈。总之，以上分析说明，图总之，以上分析说明，图4-124-12电路中引入的反馈是电压并电路中引入的反馈是电压并联负反馈。联负
15、反馈。电压负反馈能稳定输出电压，是因为反电压负反馈能稳定输出电压，是因为反馈元件在输出回路取样的信号类型是电压信馈元件在输出回路取样的信号类型是电压信号，而与反馈信号在输入端叠加时的连接方号，而与反馈信号在输入端叠加时的连接方式无关。反馈元件利用输出电压自身的变化式无关。反馈元件利用输出电压自身的变化对放大器进行自动调节，起到稳定输出电压对放大器进行自动调节，起到稳定输出电压的作用。的作用。4.2.3 电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路 开环增益开环增益 idogUIA互导增益互导增益 (4-13)闭环增益闭环增益 rggiogf1FAAUIA(4-15)反馈系数反馈系数 eofof
16、rRIUXXF（4-14)例例4.5 试对图试对图4-13所示电流串联负反馈放大电路所示电流串联负反馈放大电路进行分析。进行分析。图图4-13 电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路解：解：1.1.电阻电阻R R4 4是输入回路和输出回是输入回路和输出回路的公共元件，故电路是反馈放大路的公共元件，故电路是反馈放大电路。电路。2.2.根据瞬时极性法，则净输入信号根据瞬时极性法，则净输入信号减小，所以判定是负反馈电路减小，所以判定是负反馈电路3.3.输入回路反馈节点对地短接，输输入回路反馈节点对地短接，输入信号仍然能送入放大电路起作用，入信号仍然能送入放大电路起作用，所以是串联反馈所以是串联
17、反馈;负载对地短接反负载对地短接反馈信号依然存在，可断定是电流反馈信号依然存在，可断定是电流反馈。馈。总之，以上分析说明，图总之，以上分析说明，图4-134-13电路中引入的反馈是电流串联电路中引入的反馈是电流串联负反馈。负反馈。电流负反馈具有稳定输出电流的作用，例如，当负电流负反馈具有稳定输出电流的作用，例如，当负载载RLRL减小导致输出电流增大时，电路将自动出现如下稳减小导致输出电流增大时，电路将自动出现如下稳定过程：定过程：RLio ufubeib io 可见，反馈的结果牵制了可见，反馈的结果牵制了i io o的增大，从而使的增大，从而使i io o基本维基本维持恒定。持恒定。4.2.4
18、 电流并联负反馈放大电路 开环电流增益开环电流增益 idoiIIA(4-16)闭环电流增益闭环电流增益 iiiioif1FAAIIA(4-18)反馈系数反馈系数 2f2ofofiRRRIIXXF-(4-17)例例4.6 4.6 试对图试对图4-144-14所示电流并联负反馈放大电路进所示电流并联负反馈放大电路进行分析。图行分析。图4-14 4-14 电流并联负反馈放大电路。电流并联负反馈放大电路。图图4-14 电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路 解：解：1.电阻电阻R3是输入回路和输出回路的公共是输入回路和输出回路的公共元件，即反馈元件，故电路是反馈放大电路。元件，即反馈元件，故电路
19、是反馈放大电路。2.根据瞬时极性法，设输入电压根据瞬时极性法，设输入电压ui的瞬时极的瞬时极性为正，则经过两级放大电路性为正，则经过两级放大电路VT2的射级瞬的射级瞬时极性为负，则反馈信号时极性为负，则反馈信号if增大，则净输增大，则净输入信号减小，所以判定是负反馈电路入信号减小，所以判定是负反馈电路3.输入回路反馈节点对地短接，输入信号对输入回路反馈节点对地短接，输入信号对地短接，不能送入放大电路起作用，所以是地短接，不能送入放大电路起作用，所以是并联反馈；并联反馈；负载对地短接反馈信号依然存在，负载对地短接反馈信号依然存在，可断定是电流反馈。可断定是电流反馈。总之，以上分析说明，图总之，以
20、上分析说明，图4-14电路中引入的反馈是电流并联电路中引入的反馈是电流并联负反馈，同样具有稳定输出电流的作用。负反馈，同样具有稳定输出电流的作用。4.3.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 4.3.2 减少非线性失真减少非线性失真 4.3.4 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻 4.3.3拓宽频带拓宽频带4.3.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性AFAA 1f )1(dd2fAFAA AAAFAAd11dff Af 的相对变化量的相对变化量A 的相对变化量的相对变化量放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高AAAAAF dd 11 f f 负负反反馈馈，4.3.2 减
21、少非线性失真减少非线性失真uf加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大大小小uiA接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真 4.3.3 拓宽频带 由于三极管的某些参数随频率而变化，电路中又不可避免由于三极管的某些参数随频率而变化，电路中又不可避免地存在电抗性元件，使得放大倍数随频率的变化而变化，中频地存在电抗性元件，使得放大倍数随频率的变化而变化，中频段放大倍数较大，高频段和低频段放大倍数随频率的升高和降段放大倍数较大，高频段和低频段放大倍数随频率的升高和降低而减小，放大电路的通频带也因此而变窄。低而减小，放大电路的通频带也因此而变窄。在放大电路中引进负反馈，
22、将有利于频带的展宽。在中频在放大电路中引进负反馈，将有利于频带的展宽。在中频段由于放大倍数大，输出信号大，反馈信号也大，使得净输入段由于放大倍数大，输出信号大，反馈信号也大，使得净输入信号减小的多，故中频段放大倍数又明显的降低。而在高频段信号减小的多，故中频段放大倍数又明显的降低。而在高频段和低频段，放大倍数较小，输出信号小，反馈信号也小，使得和低频段，放大倍数较小，输出信号小，反馈信号也小，使得净输入信号减小的程度比中频段小，故高频段和低频段放大倍净输入信号减小的程度比中频段小，故高频段和低频段放大倍数较低较少。如图数较低较少。如图4-16，放大电路的幅频特性变得平坦，上限，放大电路的幅频特
23、性变得平坦，上限频率升高，下限频率下降，通频带展宽。频率升高，下限频率下降，通频带展宽。图图4-16 负反馈展宽通频带负反馈展宽通频带4.3.4 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻一、对输入电阻的影响一、对输入电阻的影响1.串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大iididifidiiifiAFuuiuuiuR )1(i ifRAFR 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idididf ididiiifAFiiuiiuiuR AFRR 1i if二、对输出电阻的影响二、对输出电阻的影响1.电压负反馈电压负反馈 使输出电阻减小。使输出电阻减小。由上式可知，引入电
24、压负反馈，放大电路闭环由上式可知，引入电压负反馈，放大电路闭环输出电阻减小到开环输出电阻的。输出电阻减小到开环输出电阻的。第第 4 章负反馈放大电路与基本运算电路的应用章负反馈放大电路与基本运算电路的应用RoRofFAiXA 0iXfiXX-ofUFXoIoUFARIURooooof12.电流负反馈电流负反馈 使输出电阻增大使输出电阻增大FBRoRo f0iXfiXX-AiXAofIFXoIRLoUooooofRFAIUR)1(引入电流负反馈，放大电路的闭环输出电阻引入电流负反馈，放大电路的闭环输出电阻增大到开环输出电阻的增大到开环输出电阻的FAo1 4.4.1 利用关系式利用关系式Af1/F
25、估算反馈放大电路的电压估算反馈放大电路的电压 放大倍数放大倍数 4.4.2 利用关系式利用关系式XiXf估算反馈放大电路的电压估算反馈放大电路的电压 放大倍数放大倍数 4.4.3 深度负反馈放大电路计算举例深度负反馈放大电路计算举例 所谓深度负反馈，是指所谓深度负反馈，是指 时时的反馈。在实际的反馈放大电路中，只要的反馈。在实际的反馈放大电路中，只要 ，便可认为是深度负反馈。，便可认为是深度负反馈。在反馈放大电路中，反馈形式各种各在反馈放大电路中，反馈形式各种各样，这给电路的分析造成了一定的困难，样，这给电路的分析造成了一定的困难，由于大多数负反馈放大电路一般情况下都由于大多数负反馈放大电路一
26、般情况下都比较容易满足深度负反馈的条件，所以工比较容易满足深度负反馈的条件，所以工程上常用深度负反馈的方法计算。程上常用深度负反馈的方法计算。4.4.1 利用关系式利用关系式Af1/F估算反馈放大电路的电压放估算反馈放大电路的电压放大倍数大倍数 该式子表明，深度负反馈时，放大电路的放大倍数仅该式子表明，深度负反馈时，放大电路的放大倍数仅由反馈系数决定，几乎与放大电路的参数无关。因此，只需由反馈系数决定，几乎与放大电路的参数无关。因此，只需求出反馈系数，即可求出放大倍数。求出反馈系数，即可求出放大倍数。在深度负反馈下，因在深度负反馈下，因 ,所以闭环放大电路所以闭环放大电路的放大倍数为：的放大倍
27、数为：（431）4.4.2 利用关系式利用关系式XiXf估算反馈放大电路的估算反馈放大电路的电压放大倍数电压放大倍数反馈系数反馈系数ofxxF iofxxA 闭环放大倍数闭环放大倍数FA1 f深度负反馈时深度负反馈时XXif 对于任何组态的负反馈放大电路，只要满足深负反馈的条对于任何组态的负反馈放大电路，只要满足深负反馈的条件，都可以利用件，都可以利用 的特点，直接估算闭环电的特点，直接估算闭环电压放大倍数。压放大倍数。XXifUUif串联负反馈IIif并联负反馈44,44,RRRUUUUAUUURRRUffoiouffioff所以解4.4.3 4.4.3 深度负反馈放大电路计算举例深度负反馈
28、放大电路计算举例例例4.7 计算如图计算如图4-21所示电压串联负反馈电路的所示电压串联负反馈电路的电压放大倍数。电压放大倍数。图图4-21 电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路例例4.8 计算如图计算如图4-22所示电流串联负反馈电路的电压所示电流串联负反馈电路的电压放大倍数。放大倍数。图4-22 电流串联负反馈电路解：设输出电流 为三极管集电极电流，且流出为正，则有 Uo=(Rc/RL)由于是串联负反馈,UiUf=-Re1，所以e1LCfoiouf)R/(RRUUUUA-例例4.9 求图求图4-23所示的电压并联负反馈电路的所示的电压并联负反馈电路的源电压闭环增益源电压闭环增益Ausf=U
29、o/Us。图4-23电压并联负反馈电路例4.10 求图 4.4.4所示并联电流负反馈电路的闭环源电压增益Ausf。图4-24电流并联负反馈电路4.5 负反馈放大电路的自激振荡和消除方法v4.5.1 产生自激振荡的条件和原因v4.5.2 消除自激振荡的常用方法4.5.1、产生自激振荡的条件和原因、产生自激振荡的条件和原因1.自激振荡产生的条件自激振荡产生的条件AFAA 1f 01 FA当当 )12 1相相位位条条件件（幅幅度度条条件件 nAFFAAF 的的附附加加相相移移 AA 的的附附加加相相移移 FF 2.自激振荡产生的自激振荡产生的原因原因附加相移附加相移 AF 使负反馈使负反馈 正反馈正
30、反馈fA，4.5.2 消除自激振荡的常用方法消除自激振荡的常用方法 要保证负反馈放大电路稳定工作，必须要保证负反馈放大电路稳定工作，必须破坏自激条件。通常是在相位条件满足，即破坏自激条件。通常是在相位条件满足，即反馈为正时，破坏振幅条件，使反馈信号幅反馈为正时，破坏振幅条件，使反馈信号幅值不满足原输入量；或者在振幅条件满足，值不满足原输入量；或者在振幅条件满足，反馈量足够大时，破坏相位条件，使反馈无反馈量足够大时，破坏相位条件，使反馈无法构成正反馈。法构成正反馈。1、电容滞后补偿：在负反馈放大电、电容滞后补偿：在负反馈放大电路的适当地方接入一个电容。路的适当地方接入一个电容。接入的电容相当于接
31、入的电容相当于并联在前一级的负载上，并联在前一级的负载上，在中、低频时，由于容在中、低频时，由于容抗很大，所以这个电容抗很大，所以这个电容基本不起作用。高频时，基本不起作用。高频时，由于容抗减小，使前一由于容抗减小，使前一级的放大倍数降低，从级的放大倍数降低，从而而 破坏自激振荡的条破坏自激振荡的条件，使电路稳定工作。件，使电路稳定工作。图4-25 电容滞后补偿 利用利用RC校正网络代校正网络代替电容校正网络，将使替电容校正网络，将使通频带变窄的程度有所通频带变窄的程度有所改善。在高频段，电容改善。在高频段，电容的容抗将降低，但因有的容抗将降低，但因有一个电阻与电容串联，一个电阻与电容串联，所以所以RC网络并联在电路网络并联在电路中，对高频电压放大倍中，对高频电压放大倍数的影响相对小一些，数的影响相对小一些，因此，如果采用因此，如果采用RC校正校正网络，在消除自激振荡网络，在消除自激振荡的同时，高频响应的损的同时，高频响应的损失不如仅用电容校正时失不如仅用电容校正时严重。严重。图4-26 RC滞后补偿2.RC滞后补偿
