第三版模电教程课件之放大电路中的反馈.ppt

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第五章第五章放大电路中的反馈放大电路中的反馈5.1反馈的基本概念反馈的基本概念5.2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5.3负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的分析计算5.4负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡5.1反馈的基本概念反馈的基本概念在在电电子子设设备备中中经经常常采采用用反反馈馈的的方方法法来来改改善善电电路路的的性性能能，以以达达到到预预定定的的指指标标。

例例如如，采采用直流负反馈稳定静态工作点。

用直流负反馈稳定静态工作点。

Rb1和和Rb2分压，使基极分压，使基极UB固定。

固定。

TICQ（IEQ）UEQ=IEQReUBQ固定固定UBEQ=UBQ-UEQIBQICQ使使ICQ基本不随温度变化，稳定了静态工作点。

基本不随温度变化，稳定了静态工作点。

5.1.1反馈概念的建立反馈概念的建立图图5.1.1图图5.1.1放放大大电电路路中中的的反反馈馈，是是指指将将放放大大电电路路输输出出电电量量（输输出出电电压压或或输输出出电电流流）的的一一部部分分或或全全部部，通通过过一一定定的的方方式式，反反送回输入回路中。

送回输入回路中。

UBEQUBQ-ICQRE将将输输出出电电流流ICQ（IEQ）反反馈馈回回输输入入回回路路，改改变变UBEQ，使使ICQ稳定。

稳定。

由由此此可可见见，欲欲稳稳定定电电路路中中的的某某个个电电量量，应应采采取取措措施施将该电量反馈回输入回路。

将该电量反馈回输入回路。

5.1.2反馈的分类反馈的分类一、正反馈和负反馈一、正反馈和负反馈反反馈馈信信号号增增强强了了外外加加输输入入信信号号，使使放放大大电电路路的的放放大倍数提高大倍数提高正正反馈反馈反反馈馈信信号号削削弱弱了了外外加加输输入入信信号号，使使放放大大电电路路的的放放大倍数降低大倍数降低负反馈负反馈反馈极性的判断方法：

反馈极性的判断方法：

瞬时极性法。

瞬时极性法。

先先假假定定某某一一瞬瞬间间输输入入信信号号的的极极性性，然然后后按按信信号号的的放放大大过过程程，逐逐级级推推出出输输出出信信号号的的瞬瞬时时极极性性，最最后后根根据据反反馈馈回回输输入入端端的的信信号号对对原原输输入入信信号号的的作作用用，判判断断出出反反馈的极性。

馈的极性。

（a）正反馈正反馈（b）负反馈负反馈例：

用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。

例：

用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。

-因因为为差差模模输输入入电电压压等等于于输输入入电电压压与与反反馈馈电电压压之之差差，反反馈馈增增强强了了输输入入电电压压，所以为所以为正反馈正反馈。

-反反馈馈信信号号削削弱弱了了输输入入信号，因此为信号，因此为负反馈负反馈。

图图5.1.1二、直流反馈和交流反馈二、直流反馈和交流反馈图图5.1.3直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈（a）直流负反馈直流负反馈（b）交流负反馈交流负反馈直直流流负负反反馈馈可可稳稳定定静静态态工工作作点点，交交流流负负反反馈馈用用以以改改善放大电路的性能。

善放大电路的性能。

三、电压反馈和电流反馈三、电压反馈和电流反馈如如果果反反馈馈信信号号取取自自输输出出电电压压，则则为为电电压压反反馈馈；电电压压负负反馈的反馈信号与输出电压成比例；反馈的反馈信号与输出电压成比例；反反馈馈信信号号取取自自输输出出电电流流，则则为为电电流流反反馈馈，电电流流负负反反馈馈的反馈信号与输出电流成比例。

的反馈信号与输出电流成比例。

判断方法：

判断方法：

假设将输出端交流短路，假设将输出端交流短路，如果反馈信号消失，则为电压如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈。

反馈；否则为电流反馈。

Re1两两端端的的电电压压与与输输出出信信号号无无关关，即即反反馈馈信信号号消消失失，所以为电压反馈。

所以为电压反馈。

例：

例：

图图5.1.3（b）反反馈馈信信号号末末消消失失，所所以以为为电电流反馈。

流反馈。

四、串联反馈和并联反馈四、串联反馈和并联反馈反馈信号与输入信号在输入反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和，为串联回路中以电压形式求和，为串联反馈；如果二者以电流形式求和，反馈；如果二者以电流形式求和，为并联反馈。

为并联反馈。

例：

例：

所以为并联反馈；所以为并联反馈；所以为串联联反馈。

所以为串联联反馈。

5.1.3负反馈的四种组态负反馈的四种组态一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈图图5.1.4电压串联负反馈电压串联负反馈（a）电路图电路图反反馈馈信信号号与与输输出出电电压压成成正正比比，集集成成运运放放的的净净输输入入电电压压等等于于输输入入电电压压与与反反馈馈电电压压之差，之差，图图5.1.4电压串联负反馈电压串联负反馈（b）方框图方框图电压放大倍数：

电压放大倍数：

反馈系数：

反馈系数：

因为：

因为：

所以反馈系数：

所以反馈系数：

二、电压并联负反馈二、电压并联负反馈图图5.1.5电压并联负反馈电压并联负反馈（a）电路图电路图反反馈馈信信号号与与输输出出电电压压成成正正比比，净净输输入入电电流流等等于于外外加加输入电流与反馈电流之差输入电流与反馈电流之差图图5.1.5电压并联负反馈电压并联负反馈（b）方框图方框图放大倍数：

放大倍数：

转移电阻转移电阻反馈系数：

反馈系数：

因为：

因为：

所以反馈系数：

所以反馈系数：

三、电流串联负反馈三、电流串联负反馈图图5.1.6电流串联负反馈电流串联负反馈（a）电路图电路图反反馈馈信信号号与与输输出出电电流流成成正正比比，净净输输入入电电压压等等于于外外加加输入信号与反馈信号之差输入信号与反馈信号之差图图5.1.6电流串联负反馈电流串联负反馈（b）方框图方框图转移电导转移电导反馈系数：

反馈系数：

因为：

因为：

所以反馈系数：

所以反馈系数：

四、电流并联负反馈四、电流并联负反馈图图5.1.7电流并联负反馈电流并联负反馈（a）电路图电路图反反馈馈信信号号与与输输出出电电流流成成正正比比，净净输输入入电电流流等等于于外外加加输输入入信信号号与与反反馈信号之差：

馈信号之差：

图图5.1.7电流并联负反馈电流并联负反馈（b）方框图方框图电流放大倍数：

电流放大倍数：

反馈系数：

反馈系数：

因为：

因为：

所以反馈系数：

所以反馈系数：

四种四种负反馈组态的电压放大倍数、反馈系数之比较负反馈组态的电压放大倍数、反馈系数之比较输出信号输出信号反馈信号反馈信号放大网络的放大倍数放大网络的放大倍数反馈系数反馈系数电压串联式电压串联式电压并联式电压并联式电流串联式电流串联式电流并联式电流并联式电压放电压放大倍数大倍数转移转移电阻电阻转移转移电导电导电流放电流放大倍数大倍数5.1.4反馈的一般表达式反馈的一般表达式图图5.1.9反馈放大电路方框图反馈放大电路方框图分分别别为为输输入入信信号号、输输出出信信号和反馈信号；号和反馈信号；开环开环放大倍数放大倍数无反馈时放大网络的放大倍数；无反馈时放大网络的放大倍数；因为：

因为：

所以：

所以：

得：

闭环放大倍数得：

闭环放大倍数闭环放大倍数闭环放大倍数引引入入反反馈馈后后，放放大大电电路路对对外外加加输输入信号的放大倍数。

入信号的放大倍数。

回路增益回路增益在在反反馈馈放放大大电电路路中中，信信号号沿沿放放大大网网络络和反馈网络组成的环路传递一周后所得到的放大倍数。

和反馈网络组成的环路传递一周后所得到的放大倍数。

反馈深度反馈深度引引入入反反馈馈后后，放放大大电电路路的的放放大大倍倍数与无反馈时相比所变化的倍数。

数与无反馈时相比所变化的倍数。

负反馈；负反馈；正反馈。

正反馈。

若若深度负反馈深度负反馈结结论论：

深深负负反反馈馈放放大大电电路路的的放放大大倍倍数数主主要要由由反反馈馈网网络的反馈系数决定，能保持稳定。

络的反馈系数决定，能保持稳定。

若若则则自激振荡自激振荡5.2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5.2.1提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性引引入入负负反反馈馈后后，在在输输入入信信号号一一定定的的情情况况下下，当当电电路路参参数数变变化化、电电源源电电压压波波动动或或负负载载发发生生变变化化时时，放放大大电电路路输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高。

输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高。

放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。

放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。

在在中频范围内，中频范围内，放大倍数的相对变化量：

放大倍数的相对变化量：

结论：

引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了结论：

引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了（1+AF）倍。

倍。

图图5.1.4（a）例：

例：

在电压串联负反馈放大在电压串联负反馈放大电路中，电路中，估算反馈系数和反馈深度估算反馈系数和反馈深度估算放大电路的闭环电压放大倍数估算放大电路的闭环电压放大倍数如如果果开开环环差差模模电电压压放放大大倍倍数数A的的相相对对变变化化量量为为10%，此此时时闭闭环环电电压压放放大大倍倍数数Af的的相相对对变变化化量量等等于于多多少少？

解：

解：

反馈系数反馈系数反馈深度反馈深度闭环闭环放大倍数放大倍数Af的的相对变化量相对变化量结结论论：

当当开开环环差差模模电电压压放放大大倍倍数数变变化化10%时时，电电压压放放大大倍倍数数的的相相对对变变化化量量只只有有0.0001%，而而稳稳定定性性提提高了一万倍。

高了一万倍。

xf负反馈负反馈减小了波形失真减小了波形失真加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FxfAxixoxo大大小小略大略大略大略大略小略小略小略小略小略小略小略小略大略大略大略大xiA接近正弦波接近正弦波预预失真失真+5.2.2减小非线性失真和抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。

同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。

图图5.2.25.2.3展宽频带展宽频带由由于于负负反反馈馈可可以以提提高高放放大大倍倍数数和和稳稳定定性性，因因而而对对于于频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。

频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。

设设无无反反馈馈时时放放大大电电路路在在中中、高高频频段段的的放放大大倍倍数数分分别别为为，上限频率为，上限频率为f；引入反馈系数为的负反馈后，放大电路在中、引入反馈系数为的负反馈后，放大电路在中、高频段的放大倍数分别为高频段的放大倍数分别为，上限频率为，上限频率为fHf。

所以：

所以：

可可见见，引引入入负负反反馈馈后后，放放大大电电路路的的中中频频放放大大倍倍数数减减小小为为无无反反馈馈时时的的1/；而而上上限限频频率率提提高高到无反馈时的倍。

到无反馈时的倍。

同同理理，可可推推导导出出引引入入负负反反馈馈后后，放放大大电电路路的的下下限频率降低限频率降低为无反馈时的为无反馈时的1/。

结结论论：

引引入入负负反反馈馈后后，放放大大电电路路的的上上限限频频率率提提高高，下限频率降低，因而下限频率降低，因而通频带展宽通频带展宽。

3dB3dBfLfHBWfLffHfBWf图图5.2.3负反馈对通频带和放大倍数的影响负反馈对通频带和放大倍数的影响f5.2.4改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。

同。

一、负反馈对输入电阻的影响一、负反馈对输入电阻的影响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得：

得：

结结论论：

引引入入串串联联负负反反馈馈后后，输输入入电电阻阻增增大大为为无无反反馈馈时的时的倍。

倍。

图图5.2.42.并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小得：

得：

结结论论：

引引入入并并联联负负反反馈馈后后，输输入入电电阻阻减减小小为为无无负负反反馈馈时的时的1/。

图图5.2.6并联负反馈对并联负反馈对Ri的影响的影响二、负反馈对输出电阻的影响二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小Rcf放大电路的输出电放大电路的输出电阻定义为：

阻定义为：

得：

得：

结结论论：

引引入入电电压压负负反反馈馈后后，放放大大电电路路的的输输出出电电