第5章负反馈放大电路习题解答分解.docx

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第5章负反馈放大电路习题解答分解

第5章负反馈放大电路习题解答

1.什么是反馈？

为什么要引入反馈？

【解题过程】

在电子电路中，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或者全部通过一定的网络返送回输入回路，以影响放大电路性能的措施，称为反馈。

负反馈可以大大提高增益乃至整个系统的稳定性、负反馈可以扩展通频带、负反馈可以改变输入输出阻抗，使系统更有利于推动后面的负载，所以要引入反馈。

2.什么是正反馈和负反馈？

如何判断电路中引入的是正反馈还是负反馈？

【解题过程】

当电路中引入反馈后，反馈信号能削弱输入信号的作用，称为负反馈。

相反，反馈信号加强了输入信号的作用，称为正反馈。

为了判断引入的是正反馈还是负反馈，通常采用的方法是“瞬时极性法”。

具体做法如下：

（1）假定放大电路工作在中频信号频率范围，则电路中电抗元件的影响可以忽略；

（2）

表示瞬

假定电路输入信号在某个时刻的对地极性，在电路中用符号“＋”和“-时极性的正和负，并以此为依据，逐级推出电路中各相关点电流的流向和电位极性，从而得出输出信号的极性；

（3）根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；

（4）根据反馈信号和输入信号的极性及连接方式，判断净输入信号，若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增强，则为正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号削弱，则为负反馈。

3.负反馈放大电路的一般表达式是什么？

【解题过程】

A

负反馈放大电路的一般表达式为AFA

F1AF

4.负反馈放大电路有哪四种组态？

如何判断？

【解题过程】负反馈放大电路的四种组态为电压并联负反馈、电压串联负反馈，电流并联负反馈，电流串联负反馈，具体判断方法在正文6.5中有详细描述。

5.负反馈对电路性能产生什么影响？

【解题过程】负反馈对电路性能产生如下影响：

提高闭环增益的稳定性、扩展闭环增益的通频带、减小非线性失真、抑制放大电路内部的噪声。

6.电路如题图6.6（a）、（b）所示。

（1）判断图示电路的反馈极性及类型；

（2）求出反馈电路的反馈系数。

（a）

（b）

题图6.6

【解题过程】

（1）判断电路反馈极性及类型。

在图（a）中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压

，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0

时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为正时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为正，故本电路是电压串联负反馈电路。

在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时

串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。

（2）为了分析问题方便，画出图（a）、（b）的反馈网络分别如图（c）、（d）所示。

图（c）图（d）

由于图（a）电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。

由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在

电阻上的分压。

即

故图（a）电路的反馈系数

由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。

故图（b）电路的反馈系数

7.电路如题图6.7所示，图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大，在中频范围内，它们的容抗近似为零。

试判断电路中反馈的极性和类型（说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈）。

图示放大电路输出与输入之间没有反馈，第一级也没有反馈，第二级放大电路有两

条反馈支路。

一条反馈支路是，另一条反馈支路是和串联支路。

支路有旁路电容，所以它是本级直流反馈，可以稳定第二级电路的静态工作点。

和串联支路接在第二级放大电路的输出（集电极）和输入之间（基极），由于的“隔直”作用，该反馈是交流反馈。

和串联支路交流反馈极性的判断：

当给第二级放大电路加上对地极性为正的信号时，输出电压极性为负，由于电容对交流信号可认为短路，所以反馈信号极性也为负，因而反馈信号削弱输入信号的作用，该反馈为负反馈。

判断过程如图所示。

负反馈组态的判断：

若令输出电压信号等于零，从输出端返送到输入电路的信号等于零，即反馈信号与输出电压信号成正比，那么该反馈是电压反馈；反馈信号与输入信号以电流的形式在基极叠加，所以它是并联反馈。

总结上述判别可知，图示电路中和串联支路构成交流电压并联负反馈。

8.判断题图6.8所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并指出反馈系数是哪两个量的比值，设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

题图6.8

解题过程】

图（a）所示电路的反馈判断过程如图（e）所示。

由判断可知，电路中引入了电流

串联负反馈。

反馈系数

图（b）所示电路的反馈判断过程如图（f）所示。

由判断可知，电路中引入了电压

并联负反馈。

反馈系数

图（e）

图（f）

图（c）所示电路中输出电压就是反馈电压，反馈电压削弱了出入电压的作用，使晶体管的输入尽电压ube减小，引入了电压串联负反馈。

反馈系数

图（d）所示电路的反馈判断过程如图（g）所示，由判断可知该电路引入了正反馈。

9.电路如题图6.9所示，试说明该电路引入共模负反馈稳定静态工作点的原理。

题图6.9

【解题过程】

该电路为两级双端输入、双端输出的差动放大电路。

由图可知，晶体管的基极接在

、管射极分压电阻、之间。

由于、管射极差模信号为零，所以不存在差模信号反馈。

但存在共模信号反馈，也就是说，如果输出共模电流有变化，则通过

分压，控制管基极电流，使第一级恒流源电流变化，从而使

、变化，最

管的射极电压下降，下降，减少，从而使、减小

终可使电路中的共模电流稳定。

例如，由于某种原因使、同时增大，则、同时下降，、达到稳定目的，由于该电路引入了级间共模负反馈，所以稳定了电路的静态工作点、提高

了电路的共模抑制比。

10.某负反馈放大电路的组成框图如题图6.10所示，试求电路的总闭环增益

。

解题过程】

该负反馈放大电路有两个反馈环，F1构成外环，F2构成内环。

外环的开环增益等于放大电路和内环的闭环增益的乘积。

内环的闭环增益为

外环的开环增益为

，因而该电路的闭环增益为

11.某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数，反馈系数。

试问：

（1）闭环电压放大倍数为多少？

（2）如果发生20%的变化，则的相对变化为多少？

【解题过程】

1）闭环电压放大倍数

则的相对变化为

则的相对变化为

12.用集成运放和若干电阻分别完成以下功能，要求画出电路来，并求出它们的反馈系数。

1）具有稳定的电压放大倍数的放大电路；

2）具有稳定的电流放大倍数的放大电路；

3）实现电压-电流转换；

4）实现电流-电压转换。

【解题过程】

要求

（1）的输入量和输出量均为电压，故应引入电压串联负反馈，如图（a）所示。

要求

（2）的输入量和输出量均为电流，故应引入电流并联负反馈，如图（b）所示。

要求

（3）的输入量为电压，输出量为电流，故应引入电流串联负反馈，如图（c）所示。

要求

（4）的输入量为电流，输出量为电压，故应引入电压并联负反馈，如图（d）所示。

各电路的瞬时极性如图中所标注，在理想信号源情况下，图（a）和（c）中的Rs为零，图（b）和（d）中的Rs为无穷大。

在图（a）所示电路中，

R1和R2组成反馈网络，反馈系数为

在图（b）所示电路中，

R1和R2组成反馈网络，反馈系数为

在图（c）所示电路中，

R1、R2和R3组成反馈网络，输出电流通过R1和R2、R3两个支

路分流，在R1上的压降就是反馈电压。

因而反馈系数为

在图（d）所示电路中，Rf组成反馈网络，反馈系数为

13.电路如题图6.13所示，试合理连线，引入合适组态的反馈，分别满足下列要求。

（1）减小放大电路从信号源索取的电流，并增强带负载能力；

2）减小放大电路从信号源索取的电流，稳定输出电流。

题图6.13

【解题过程】

图示电路的第一级为差分放大电路，输入电压uI对“地”为“＋”时差分管T1的集电极

（即④）电位为“-”，T2的集电极（即⑤）电位为“＋”。

第二级为共射放大电路，若T3管基极（即⑥）的瞬时极性为“＋”，则其集电极（即⑧）电位为“-”，发射极（即⑦）电位为“＋”；若反之，则⑧的电位为“＋”，⑦的电位为“-”。

（1）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；增强带负载能力，即减小输出电阻；故应引入电压串联负反馈。

因为要引入电压负反馈，所以应从⑧引出反馈；因为要引入串联负反馈，以减小差分管的净输入电压，所以应将反馈引回到③，故而应把电阻Rf接在③、⑧之间。

Rb2上获得的

电压为反馈电压，极性应为上“＋”下“-”，即③的电位为“＋”。

因而要求在输入电压对“地”为“＋”时⑧的电位为“＋”，由此可推导出⑥的电位为“-”，需将⑥接到④。

结论是，需将③接⑨、⑩接⑧、⑥接④。

（2）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；稳定输出电流，即增大输出电阻；故应引入电流串联负反馈。

根据上述分析，Rf的一端应接在③上；由于需引入电流负反馈，Rf的另一端应接在⑦上。

为了引入负反馈，要求⑦的电位为“＋”，由此可推导出⑥的电位为“＋”，需将⑥接到⑤。

结论是，需将③接⑨、⑩接⑦、⑥接⑤。

14.电路如题图6.14所示。

已知，，，

，。

运放A具有理想的特性。

（1）通过无源网络引入合适的交流负反馈，将输入电压转换为稳定的输出电流。

（2）要求时，相应的，试求反馈电阻的大小。

解题过程】

（1）根据题意，要求输出电流稳定，且与输入电压成正比。

由于晶体管T4的射极电流近似等于输出电流，只要稳定，必然稳定。

为此，必须稳定上的电压

（），所以反馈信号一定要从上引出，即引入电流串联负反馈。

又根据瞬时

极性法判断，为保证负反馈，则反馈支路必须接到T2管的栅极，即引入交流串联电流负反馈（、、），如图中的虚线所示。

2）题目要求时，相应的，也就要求电路的互导增益

在深反馈条件下，可得

15.

一个反馈放大电路在时的对数幅频特性如题图6.15所示。

试写出基本放大电路的放大倍数的频率特性表达式；

生自激？

为什么？

解题过程】

1）由图可知，该放大电路是一个直接耦合放大电路。

在低频范围内，放大电路的环路

和），反馈系数等于常数，故基本放大电路的放大倍数的幅频

特性与的幅频特性相似，两者的区别仅在它们的模不同。

因而由图可直接写出的频率特性

（3）不会产生自激。

因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，其最大附加相移为

。

当附加相移为时，，不满足自激振荡的幅度条件。

16.某负反馈放大电路的基本放大电路的对数幅频特性如题图6.16所示，其反馈网络由纯电阻组成。

试问：

若要求电路不产生自激振荡，则反馈系数的上限值为多少？

简述理由。

题图6.16

【解题过程】

由图可知，增益下降的最大斜率为-60dB/十倍频，说明该放大电路有三级，且f

455

＝10Hz，fH2＝fH3＝10Hz；fH2＝fH3＝10fH1。

当f＝10Hz时，由fH1所产生的附加相移约为-90°，由fH2、fH3所产生的附加相移均为-45°，因而总附加相移约为-180°。

此时，引

17.输入电阻自举扩展电路如题图6.17所示，设A1、A2为理想运算放大器，R2=R3、R4=2R1，试分析放大电路的反馈类型、写出输出电压与输入电压的关系式；试推导电路输入电阻Ri与电路参数的关系式，讨论R1和R电阻值的相对大小对电路输入电阻的影响，并定性说明该电路能获得高输入电阻的原理。

【解题过程】

（1）分析反馈类型

该电路输出信号由运放A1的输出端引出，从输出到输入有两个反馈网络，第一个反馈网络是R2，第二个反馈网络是由A2构成反相输入比例器及电阻R构成。

利用瞬时极性法可以判断，第一个反馈网络构成电压并联负反馈；第二个反馈网络构成电压并联正反馈。

由于信号源内阻为零，第二个反馈网络所构成的并联反馈对闭环电压增益没有影响。

（2）输入输出关系

由图可知，运放A1反相输入端为“虚地”，则

所以

（3）推导输入电阻与电路参数的关系

按照输入电阻的定义，由电路图寻找输入电压与输入电流的关系如下

由已知条件可知，，则上式可以改写为

（4）讨论该电路提高输入电阻的原理

当时，；当时，电路出现负阻状态；当时，

。

当且两者比较接近时，电路可稳定的获得较大的输入电阻。

这是由于电

路中有并联正反馈网络，使流入R1的电流可由正反馈网络提供一部分或大部分，从而使输

入信号提供的电流大大减小，所以可获得较高的输入电阻，即并联正反馈对输入电阻有自举补偿作用。