3135反馈放大电路.docx
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3135反馈放大电路
课程
模拟电子技术
章节
3.1-3.2
教师
审批
课题
负反馈放大电路概述、反馈类型及判别
课时
4
授课日期
授课班级
教学目的
与要求
1理解反馈的基本概念
2.掌握反馈类型的判别
重点
理解负反馈的基本概念、反馈类型的判别
难点
反馈类型的判别
授课类型
讲授
教具
多媒体
作业
教材105页第3.2题、教材107、108页电路图
教学进程和时间分配表（可略去，直接填写教学内容）
序号
教学内容
时间分配
授课类型
1
回顾反馈类型
10
2
找反馈元件
20
讲授
3
串联，并联反馈的判断方法
20
讲授
4
电压，电流反馈的判断方法
20
讲授
5
直流，交流反馈的判断方法
20
讲授
6
正，负反馈的判断方法
20
讲授
7
课堂练习
30
讲授
8
教学内容：
一、负反馈不仅是改善放大电路性能的主要手段，而且也是电子技术和自动调节原理中的一个基本概念。
负反馈可以稳定静态工作点和放大倍数、减小非线性失真、扩展频带、改变电路的输入电阻和输出电阻。
反馈：
广义地讲，凡是通过一定的方式将输出信号（电压或电流）的一部分或全部送回到输入端，并对输入端产生一定影响到的过程，都称为反馈。
Xi称为输入信号，Xi`称为净输入信号Xf称为反馈信号Xo称为输出信号
引入反馈后，按照信号的传输方向，基本放大器和反馈网络构成一个闭合环路，所以有时把引入了反馈的放大器叫闭环放大器，而未引入反馈的放大器叫开环放大器。
定义：
A=叫开环放大倍数；F=
叫反馈系数；Af=
叫闭环放大倍数。
因为：
Xi=Xi`＋Xf=Xi`+FAXi`，所以Af=
=
其中1+AF叫反馈深度，用其表征反馈强弱。
①在放大电路中，若采用负反馈连接，则放大电路的放大倍数将会减小，为原来的
②在反馈放大电路中（1+AF）是一个很重要的量，它反映了反馈的强弱，是对负反馈放大电路进行定量分析的基础同。
负反馈对放大电路各种性能的影响都与（1+AF）有关，因此把（1+AF）称为反馈浓度。
③在负反馈放大电路中，若满足|1+AF|
》1，则称该电路为深度负反馈放大电路，此时有：
Af≈A/AF=1/F。
此式表明，在深度负反馈的情况下，负反馈放大电路的放大倍数几乎与基本放大电路的A无关，仅仅取决于反馈网络的反馈系数F，只要F为定值，则放大电路的放大倍数就能稳定。
因此，在设计放大电路时，为了提高放大电路的稳定性，往往将A做得很大，然后引入深度负反馈。
④在负反馈放大电路中，若|1+AF|
=0则A=∞。
它的物理意义是，即使此时电路没有加输入信号，电路亦有电压输出。
人们把这种状态称为自激振荡。
二、负反馈的组态及方框图
在实际应用中，负反馈的形式是多种多样的，但就其连接方式而言，通常具有4种组态：
（1）电压串联式
（2）电压并联式（3）电流串联式（4）电流并联式。
下面分别介绍4种组态负反馈的方框图及其放大倍数A和反馈系数F的表达方式。
1.电压串联式
根据负反馈的有关定义，可将电压串联式负反馈的一般框图描述成如图所示。
将放大电路分解成为基本放大电路和反馈网络，并分别用两个两端口网络表示。
在该方框图中，放大电路的稳定输出量是输出电压uo以是通过反馈信号uf改变净输入电压ui``来进行调节的，为了表达这种特征，定义
Auu﹦
其中，Auu表示基本放大电路的输出电压uo与净输入电压ui`之比，称为基本放大电路的电压放大倍数，表示放大电路在反馈中不起作用。
考虑到反馈网络的负载效应时的电压放大倍数，又定义
Fuu﹦
其中Fuu表示从放大器输出端反馈到输入端的反馈量uf和输出量uo之比，称为反馈网络的反馈系数。
2.电流串联式
根据负反馈的有关定义，或将电流串联式负反馈的一般框图描述成如上图所示。
在该方框图中，放大电路的稳定输出量是输出电流io，而输出电流io又通过反馈电压uf改变净输入电压ui`来进行调节，为表示这种特征，定义
Aiu﹦
其中Aiu表示基本放大电路的输出电流io与净输入电压ui`之比，称为基本放大电路的转移电导，表示基本放大电路的增益，也称为互导增益。
定义
Fui﹦
其中Fui表示从放大电路输出端反馈到输入端的反馈量uf与输出电流io的关系。
称为反馈网络系数，也称为互阻反馈系数。
3.电压并联式
根据负反馈的有关定义，可将电压并联式负反馈的一般框图描述成下图所示。
在该方框图中，放大电路的稳定输出量是输出电压uo，而输出电压uo又通过反馈电流if改变净输入电流ii`来进行调节，为表示这种特征，定义
Aui＝
其中，Aui表基本放大电路的输出电压uo与净输入电流ii`之比，称为基本放大电路的转移电阻，表示基本放大电路的增益，也称为互阻增益。
定义
Fiu=
其中Fiu表示基本放大电路的输出端反馈到输入端的反馈量if与输出电压uo的关系，称为反馈系数，也称为互导反馈系数。
4.电流并联式
根据负反馈的有关定义，可将电流并联式负反馈的一般框图描述成上图所示。
在该方框图中，放大电路的稳定输出量是输出电流io，而输出电流io又通过反馈电流if改变净输入电流ii`来进行调节，为表示这种特征，定义
Aii﹦
其中Aii表示基本放大电路的输出电流io与净输入ii`之比称为基本放大电路增益，表示基本放大电路的电流增益。
定义：
Fii＝
其中Fii表示基本放大电路的输出端反馈到输入端的反馈量if与输出端io的关系，称为基本放大电路的反馈系数，也称为电流反馈系数。
在以上4种不同组态的负反馈放大电路中，其基本放大电路的放大倍数A可分别用Auu、Aiu、Aui、Aii来表示。
此处所谓的放大倍数，是指广义的放大倍数，表示控制被控制量间的关系，对具体情况而言，它们的物理意义完全不相同，量纲也不相同。
相应4种不同组态的电路反馈系数F也分别用Fuu、Fiu、Fui、Fii来表示。
同样，对具体情况而言，它们的物理意义和量纲各不相同，不可混淆。
现将4种不同组态的放大倍数和反馈系数列于表中：
反馈方式
Xi
Xo
F（量纲）
Af量纲
电路功能
开环增益A
电压串联负反馈
ui
uo
uf/uo无
uo/ui无
放大电压
Auu=uo/uf
电压并联负反馈
ii
uo
If/uo电导
uo/ii电阻
输入电流
输出电压
Aui=uo/ii`
电流串联负反馈
ui
io
uf/io电阻
io/ui电导
输入电压
输出电流
Aiu=io/ui`
电流并联负反馈
ii
io
If/io无
io/ii无
放大电流
Aii=io/ii`
三、反馈类型及其判断
按取样方式划分：
反馈可分为电压反馈和电流反馈。
判定方法之一：
输出短路法。
将反馈放大器的输出端对交流短路，若其反馈信号随之消失，则为电压反馈，否则电流反馈。
因为输出端对交流短路后，输出交变电压为零，若反馈信号随之消失，则说明反馈信号正比于输出电压，则为电压反馈；若反馈信号依然存在，则说明反馈信号不正比于输出电压，故不是电压反馈；
判定方法之二：
按电路结构判定：
在交流通路中，若放大器的输出反馈网络的取样处在同一放大器件的同一个电极上，则为电压反馈，否则为电流反馈。
按比较方式划分：
可以分为串联反馈和并联反馈。
判定方法：
对于交流分量而言，若信号源的输出端和反馈网络的比较端接于同一个放大器的同一个电极上，则为并联反馈，否则为串联反馈。
按信号的频率分，可以分为直流反馈和交流反馈。
直流反馈：
若反馈环路内，直流分量可以流通，则该反馈环可以产生直流反馈，直流负反馈主要用来稳定静态工作点
交流反馈：
若反馈环路内，交流分量可以流通，则该反馈环可以产生交流反馈，交流负反馈主要用来改善放大器的性能；交流正反馈主要用来产生振荡。
若反馈环路内，直流分量和交流分量均可以流通，则该反馈环路可以产生直流反馈，又可以产生交流反馈。
按反馈极性分，可分为负反馈和正反馈。
判定方法：
多用瞬时极性法：
首先设定基本放大器输入端处于某一极性（用“+”“—”符号表示瞬时极性的正、负）；
然后逐级（按基—集反相，基—射同相）标出电路其他有关各点的瞬时极性；
最后，根据反馈到输入端的信号瞬时极性来判断反馈信号是增强还是削弱了原输入信号。
如果削弱了原输入信号，则为负反馈，反之为正反馈。
（对于不是同一个三极管而言，极性相同则为正反馈，反之为负反馈，对于是同一三极管，基射同相则为负反馈，不同相则为正反馈，基—集同相为正反馈，反相则为负反馈。
）
课程
模拟电子技术
章节
3.3
教师
审批
课题
负反馈对放大电路性能的影响
课时
4
授课日期
授课班级
教学目的
与要求
1.理解负反馈对放大电路性能的影响
重点
负反馈改变输入输出电阻
难点
负反馈改变输入输出电阻
授课类型
讲授
教具
多媒体
作业
教材页第题
教学进程和时间分配表（可略去，直接填写教学内容）
序号
教学内容
时间分配
授课类型
1
复习反馈类型的判断
5
2
提高增益的稳定性
15
讲授
3
减小非线失真和展宽通频带
20
讲授
4
改变输入电阻
15
讲授
5
改变输出电阻
15
讲授
6
总结负反馈对放大电路性能的影响
10
讲授
7
课堂练习（教材106到109面习题）
10
讲授
通过引入负反馈，虽然放大倍数下降了，但是提高了放大倍数的稳定性、减少了非线性失真、抵制了干扰、扩展了频带，而且还可以根据需要灵活地改变放大电路的输入电阻和输出电阻。
1.提高增益的稳定性
引入电压负反馈可以稳定放大电路的输出电压，引入电流负反馈可以稳定放大电路的输出电流。
常用增益的相对变化量来定量地说明负反馈放大电路增益的稳定程度。
由Af=
=
一般情况下，放大电路工作在中频范围，而且反馈网络又是纯电阻电路，A和F均为实数。
对上式的A求导数，得
dAf=
再用Af=
=
除以dAf=
得
=【】×（）由该式可知，放大路闭环增益的相对变化率只有开环增益的相对变化率的，或者说，引入负反馈以后，放大电路的增益虽然下降到原来的，但其增益的相对稳定性提高了1+AF倍。
2.减小非线性失真和展宽通频带
（1）减小非线性失真
一个理想的放大电路，其输出波形应与输入波形相似，它们之间成线性关系。
即
Xo（t）=AXi（t）其中，A为放大倍数。
由于三极管是非线性元件，放大电路的输入信号与输出信号之间并非线性关系，特别是当信号的幅度比较大时，这种非线性程度愈加明显，因此输出信号波形发生了畸变，放大电路出现了失真。
把这种放大电路中元件的非线性造成的失真称为非线性失真。
若在电路中引入负反馈，是如何减小非线必性失真的呢？
假设在一个开环放大电路中输入一正弦信号，因电路中元件的非线性，输出信号产生的失真，且失真的波形是前半周幅值大，后半周幅值小（如下图a所示），如果引入负反馈，只要反馈网络是线性的，则反馈信号的波形与输出信号波形相似，也应是前半周幅值大，后半周幅值小,如下图（b）所示。
经过比较环节（信号相减）后，净输入信号变成在前半周小，而在后半周大。
这样，经过放大电路以后，输出信号的前半周就会减小，而在后半周会增大，输出信号在前半周与后半周的幅值差也就相应缩小，输出波形的失真程度得到一定的改善。
从本质上讲，负反馈只能减小失真，并不能完全消除失真。
应当注意事项的是：
如果原输入信号波形本身就是失真的，这时即使引入负反馈也是无济于事的。
a
b
3.展宽通频带
对于阻容耦合放大电路，极间分布电容、耦合电容和旁路电容的存在会引起放大电路对不同频率信号的放大倍数不同。
如果在放大电路中引入一定程度的负反馈，则其幅频特性曲线会变得平坦，放大电路的通频带得以展宽。
4.改变输入电阻和输出电阻
（1）串联负反馈使输入电阻增加
在下图所示的框图中，根据放大电路输入电阻的定义可知，
没有负反馈时，输入电阻为ri=ui`/ii
有负反馈时，输入电阻为rif=ui/ii
根据负反馈定义有ui=ui`+uf
在输出端，无论是电压负反馈，还是电流负反馈，都可假定输出量为XO。
根据负反馈的定义有Xo=Aui`
Xf=FXo=AFui`
ui=（1+AF）ui`
rif=（1+AF）ri
从上面式子可以得出结论：
无论在输出端采用电压负反馈还是电流负反馈，只要在输入端采用串联负反馈，那么输入电阻会增加，且与无反馈时的输入电阻相比，增加的倍数正好是反馈深度1+AF倍，
（2）并联负反馈使输入电阻减小
在上图所示的框图中，根据放大电路输入电阻的定义可知，
没有负反馈时，输入电阻为ri=ui/ii′
有负反馈时，输入电阻为rif=ui/ii
根据负反馈定义有ii=ii`+if
在输出端，无论是电压负反馈，还是电流负反馈，都可假定输出量为XO。
根据负反馈的定义有Xo=Aii`
Xf=XoF=AFii`
ii=（1+AF）ii`
rif=ri/（1+AF）
从上面式子可以得出结论：
无论在输出端采用电压负反馈还是电流负反馈，只要在输入端采用并联负反馈，那么输入电阻会减小，且与无反馈时的输入电阻相比，其数值正好是原来的1/（1+AF）倍。
（3）电压负反馈使输出电阻减小
在下图所示电路中，为了方便求取放大电路的输出电阻，根据前述方法，取输入信号为零，再在输出端加一探测信号uo，在此激励下形成探测电流io，则有rof=uo/io由于电路采取了电压负反馈，具有稳定的输出电压，因此可将电路的输出端等效为一理想电压源us与电阻ro的串联。
该电阻ro为基本放大电路的输出电阻，即无反馈时的输出电阻；电压源的大小与输入信号的大小有关。
假设放大电路净输入信号为Xi`，基本放大电路的放大倍数为A则有下列的关系：
us=AXi`
Xf=Fuo
Xi=Xf+Xi`
在输入信号Xi=0时，有
Xf=-Xi`
us=-AFuo
若忽略反馈网络的分流作用，则有
us+roio=uo
roio=（1+AF）uo
rof=uo/io=ro/（1+AF）
从式可得出结论：
无论在输入端采用并联负反馈，还是采用串联负反馈，只要在输出端采用电压负反馈，放大电路的输出电阻就会下降，且与无反馈时相比减小到原来的1/（1+AF）
（4）电流负反馈使输出电阻增大
在下图所示电路中，为了方便求取放大电路的输出电阻，取输入信号为零，再在输出端加一探测信号uo，在此激励下形成探测电流io，则有rof=uo/io
由于电路采取了电流负反馈，具有稳定的输出电流，因此可将电路的输出端等效为一理想电流源is与电阻ro的并联。
该电阻ro为基本放大电路的输出电阻，即无反馈时的输出电阻；电流源的大小与输入信号Xi的大小有关。
假设放大电路净输入信号为Xi`，基本放大电路的放大倍数为A则有下列的关系：
is=AXi`
Xf=Fio
Xi=Xf+Xi`
在输入信号Xi=0时，有
Xf=-Xi`
is=-AFio
若忽略反馈网络的分流作用，则有
i+uo/ro=io
io=is+uo/ro=-AFio+uo/ro
rof=uo/io=ro（1+AF）
从式可得出结论：
无论在输入端采用串联负反馈，还是采用并联负反馈，只要在输出端采用电流负反馈，放大电路的输出电阻就会增大，且与无反馈时相比减小到原来的1+AF
综上所述：
（1）在放大电路的输入端，如果引入串联负反馈，则可增大放大电路的输入电阻；如果引入并联负反馈，则可减小放大电路的输入电阻。
（2）在放大电路的输出端，如果引入电流负反馈，则可增大放大电路的输出电阻；如果引入电压负反馈，则可减小放大电路的输出电阻。
课程
模拟电子技术
章节
3.4
教师
审批
课题
负反馈放大电路的性能分析
课时
4
授课日期
授课班级
教学目的
与要求
重点
难点
授课类型
讲授
教具
多媒体
作业
教材页第题
教学进程和时间分配表（可略去，直接填写教学内容）
序号
教学内容
时间分配
授课类型
1
复习反馈类型判断，基本放大电路的交流通路和交流状态分析方法
5
2
分解基本放大电路，反馈网络
15
讲授
3
基本放大电路的交流分析
20
讲授
4
含反馈网络放大电路的性能指标计算
20
讲授
5
总结含反馈网络放大电路的性能分析方法
10
讲授
6
课堂练习
20
练习
7
8
通常有两种分析方法进行计算：
第一种方法是微变等效电路法；第二种方法是方框图法。
方框图法首先将放大电路分解成基本放大电路和反馈网络两部分然后分别求出基本放大电压放大A和反馈网络的反馈系数F，最后用负反馈放大电路和一般表达式来求Af、rif、rof等指标。
反馈方式
Xi
Xo
F（量纲）
Af量纲
电路功能
开环增益A
电压串联负反馈
ui
uo
uf/uo无
uo/ui无
放大电压
Auu=uo/uf
电压并联负反馈
ii
uo
If/uo电导
uo/ii电阻
输入电流
输出电压
Aui=uo/iiˊ
电流串联负反馈
ui
io
uf/io电阻
io/ui电导
输入电压
输出电流
Aiu=io/uiˊ
电流并联负反馈
ii
io
If/io无
io/ii无
放大电流
Aii=io/iiˊ
方框图法的计算步骤如下：
（1）判别放大电路的反馈类型是，以便按画基本放大电路的法则将放大电路分解成基本放大电路和反馈网络，正确地选取A、F的表达式。
（2）依据基本放大电路和反馈网络，求取基本放大电路的放大倍数A、反馈系数F及反馈深度1+AF
（3）按不同类型反馈的性能求取放大电路和放大倍数Af、rif、rof。
（4）若电路组态为非电压串联反馈，则可利用电路的结构关系，将Aiuf,Auif,Aiif转换成Auuf。
例题：
已知：
Rs=10KΩ，Rf=20KΩ，Rc=5KΩ，rbe=1KΩ，Ucc=20V，
Rl=10KΩ，β=100，用方框图法求图所示放大电路的电压放大倍数Ausf输入电阻rif和输出电阻rof的值。
解：
（1）将放大电路分解成基本放大电路和反馈网络，再分别求出放大电路的A、F以及反馈深度1+AF。
通过分析，该负反馈电路发球电压并联负反馈。
由于该电路为电压负反馈，则令uo=0，可得基本放大电路的输入回路。
这样既消除了反馈的作用，同时又考虑到了RF对输入端的负载效应。
由电路结构可以看出，对输入端而言，RF跨接于b，e之间。
由于该电路为并联负反馈，故令ui=0，可得基本放大电路的输出回路。
这样既消除了反馈的作用，又考虑到了RF对输出端的负载效应。
由电路结构可以看出，对输出端而言，RF跨接于c，e之间。
按画基本放大电路的法则就可以画出图（b）所示电路的基本放大电路。
由基本放大电路可以求出其放大倍数为
Aui=uo`/ii`=－io`RL`/ii`RL`=Rc//RL//RFii`=ib`（RF+rbe）/RF
则有：
Aui=－io`RL`RF/（RF+rbe）ib`=－βRL`RF/（RF+rbe）=－272KΩ
该放大电路的反馈网络由RF组成，其输入信号为uo，输出信号为if，则反馈网络如（c）图所示，故反馈系数F为
Fiu=if/uo≈－（uo/RF）/uo=－1/RF=－0.05mA/V
该负反馈电路的反馈深度为1+AuiFiu=1+（－272）×（－0.05）=14.6
（2）计算rif，根据输入电阻的意义，可求得基本放大电路的输入电阻ri为
ri=rbe//RF=952KΩ
rif=ri/（1+AuiFiu）=65Ω
（3）计算Ausf。
首先，计算基本放大电路的Auif，然后由电路的结构用Auif求取Ausf。
根据负反馈放大电路的一般表达式可求Auif为
Auif=Aui/（1+AuiFiu）=－18.6KΩ
则放大电路的闭环电压放大倍数为
Auuf=uo/ui=uo/iirif=Auif/（rif）=－286
若考虑到信号源内阻，则闭环电压放大倍数为
Ausf=uo/us=（uo/ui）×（ui/us）=Auufrif/（rif+Rs）=－1.85
（4）计算rof。
无反馈时有ro=Rc//RF=4KΩ
rof=ro/（1+AuiFiu）=292Ω
课堂练习：
试用方框图法求解下图的电压放大倍数Auf、输入电阻rif、和输出电阻rof。
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