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YCF(中职）电子技术基础第二章教学课件第二章第二章 负反馈放大器负反馈放大器第一节第一节 反馈的基本知识反馈的基本知识第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断第三节第三节 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一节第一节 反馈的基本知识反馈的基本知识 一、什么是反馈一、什么是反馈在放大电路中，从输出端取卅已被放大的信号的部分或全部在放大电路中，从输出端取卅已被放大的信号的部分或全部再回送到输入端叫反馈。用于反向传输信号的电路称为反馈再回送到输入端叫反馈。用于反向传输信号的电路称为反馈电路或反馈网络。凡带有反馈环节的放大电路称为反馈放大电路或反馈网络。凡带有反馈环节的放大电路称为反馈放大器。被反馈的信号可以是电压也可以是电流。反馈放大器可器。被反馈的信号可以是电压也可以是电流。反馈放大器可以用如以用如图图2-1所示的方框图来表示。所示的方框图来表示。二、正、负反馈二、正、负反馈 1开环放大倍数开环放大倍数在未接反馈网络时，正向传输的放大器放大倍数为在未接反馈网络时，正向传输的放大器放大倍数为A，它等，它等于输出信号与净输入信号之比，即于输出信号与净输入信号之比，即下-页 返回第一节第一节 反馈的基本知识反馈的基本知识 2闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数引入负反馈后，信号有了从正向传输到反馈网络再注入到输引入负反馈后，信号有了从正向传输到反馈网络再注入到输入端的闭合环路，这种状态称为放大器的闭环状态。此时放入端的闭合环路，这种状态称为放大器的闭环状态。此时放大器对原信号的放大倍数称为闭环放大倍数大器对原信号的放大倍数称为闭环放大倍数 3反馈系数反馈系数接人反馈电路后，我们将反馈信号量与输出信号量之比称为接人反馈电路后，我们将反馈信号量与输出信号量之比称为反馈系数，用反馈系数，用F表示，即表示，即上-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断由于反馈信号、极性还有电路连接形式的不同，反馈的类型由于反馈信号、极性还有电路连接形式的不同，反馈的类型有多种。在技术上，常常根据电路工作的需要来选择反馈类有多种。在技术上，常常根据电路工作的需要来选择反馈类型。型。一、反馈的两种基本判断一、反馈的两种基本判断1判断电路中是否存在反馈判断电路中是否存在反馈电路中是否存在反馈，要看在输出回路与输入回路之间是否电路中是否存在反馈，要看在输出回路与输入回路之间是否有元件或支路（即反馈网络）连接，这些元件或支路会将输有元件或支路（即反馈网络）连接，这些元件或支路会将输出量的一部分或全部反馈回输入端从而对净输入量产生影响。出量的一部分或全部反馈回输入端从而对净输入量产生影响。(1)本级反馈如本级反馈如图图2-2所示为一共射极放大器，该放大器中，所示为一共射极放大器，该放大器中，Rf是反馈元件，因为它连接放大器的输出端（集电极）和输是反馈元件，因为它连接放大器的输出端（集电极）和输入端（基极）；因为它是既属于输入回路又属于输出回路的入端（基极）；因为它是既属于输入回路又属于输出回路的元件。元件。下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断(2)级间反馈对于多级放大器，级与级之间是否有反馈存在，级间反馈对于多级放大器，级与级之间是否有反馈存在，其反馈网络的查找方法与单级放大器相同。其反馈网络的查找方法与单级放大器相同。2判断正反馈和负反馈判断正反馈和负反馈基本放大器的净输入信号来自信号源的信号与反馈网络输基本放大器的净输入信号来自信号源的信号与反馈网络输I出出信号的叠加，当反馈信号与信号源的极性或相位相同时，叠信号的叠加，当反馈信号与信号源的极性或相位相同时，叠加取二者之和，净输入信号比信号源提供的信号要大，这种加取二者之和，净输入信号比信号源提供的信号要大，这种反馈称为正反馈。反馈称为正反馈。判断反馈是正反馈还是负反馈，可用瞬时极性法，即先在放判断反馈是正反馈还是负反馈，可用瞬时极性法，即先在放大器的输入端设定输入信号的极性大器的输入端设定输入信号的极性“+”或或“一一”，然后根据，然后根据各放大器输入与输出的相位关系（共射极电路：输入电压与各放大器输入与输出的相位关系（共射极电路：输入电压与输出电压反相，共集电极、共基极电路：输入与输出电压输出电压反相，共集电极、共基极电路：输入与输出电压上-页 下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断同相），依次按相关点的相位变化情况推出各点对地的交流同相），依次按相关点的相位变化情况推出各点对地的交流瞬时极性，再根据反馈回输入端（或输入回路）的反馈信号瞬时极性，再根据反馈回输入端（或输入回路）的反馈信号的瞬时极性，使原输入信号减弱的是负反馈，使原输入信号的瞬时极性，使原输入信号减弱的是负反馈，使原输入信号增强的是正反馈。增强的是正反馈。当反馈信号直接加到输入端时，比较电路的等效电路如图当反馈信号直接加到输入端时，比较电路的等效电路如图24所示，反馈信号与原信号直接进行加减比较，所示，反馈信号与原信号直接进行加减比较，图图2-4的左图的左图中，反馈信号电压中，反馈信号电压M，的瞬时极性为正，则加在三极管，的瞬时极性为正，则加在三极管b、e极间的净输入电压增强，使极间的净输入电压增强，使i增大，反馈为正反馈；右图中，增大，反馈为正反馈；右图中，瞬时极性为负，则为负反馈。瞬时极性为负，则为负反馈。当反馈信号加到输入回路时，反馈信号与输入信号进行间接当反馈信号加到输入回路时，反馈信号与输入信号进行间接比较，其等效电路如比较，其等效电路如图图2-5所示，反馈为正反馈。所示，反馈为正反馈。上-页 下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断二、反馈的类型判断二、反馈的类型判断在电子技术中，常用的反馈类型有在电子技术中，常用的反馈类型有4种：电压串联反馈、电压种：电压串联反馈、电压并联反馈、电流串联反馈和电流并联反馈。下面分析这些反并联反馈、电流串联反馈和电流并联反馈。下面分析这些反馈类型的判断方法。馈类型的判断方法。1串联反馈与并联反馈的判断串联反馈与并联反馈的判断串联反馈：在输入端，反馈量、输入量和净输入量三者呈串串联反馈：在输入端，反馈量、输入量和净输入量三者呈串联关系，这种反馈叫串联反馈，如图联关系，这种反馈叫串联反馈，如图2-5所示；如果这三个所示；如果这三个量呈并联关系，则称为并联反馈，如图量呈并联关系，则称为并联反馈，如图2-4所示。所示。2电压反馈与电流反馈的判断电压反馈与电流反馈的判断电压反馈：在输出端，反馈信号与输出电压成正比，即反馈电压反馈：在输出端，反馈信号与输出电压成正比，即反馈信号取自于输信号取自于输I出端的电压量，这种反馈叫电压反馈；出端的电压量，这种反馈叫电压反馈；上-页 下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断 电流反馈：在输出端，反馈信号与输出电流成正比，即反馈电流反馈：在输出端，反馈信号与输出电流成正比，即反馈信号取自于输出回路的电流量，则这种反馈叫电流反馈。信号取自于输出回路的电流量，则这种反馈叫电流反馈。三，四种负反馈放大器的举例三，四种负反馈放大器的举例 1电流串联负反馈电流串联负反馈(1)反馈类型分析电流串联负反馈是指反馈网络的一端不直接反馈类型分析电流串联负反馈是指反馈网络的一端不直接连接放大器电压输出端，而另一端也不直接连接输入端，且连接放大器电压输出端，而另一端也不直接连接输入端，且反馈回输入端的信号使净输入量减小。反馈回输入端的信号使净输入量减小。该放大器中，反馈元件并不直接连接其电压输出端，反馈信该放大器中，反馈元件并不直接连接其电压输出端，反馈信号取自于集电极电流且与输出电流成正比，所以是电流反馈。号取自于集电极电流且与输出电流成正比，所以是电流反馈。上-页 下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断下面用电位升降法判断该反馈的极性。下面用电位升降法判断该反馈的极性。图图2-8中，由于中，由于UR是是Rb1与与Rb2对电源的分压，当电源电压波对电源的分压，当电源电压波动时，如电压升高，基极电流增大，集电极电流增大，发射动时，如电压升高，基极电流增大，集电极电流增大，发射极电流增大，发射极电位有一个较大的升高，使净输入量减极电流增大，发射极电位有一个较大的升高，使净输入量减小，所以是负反馈。小，所以是负反馈。(2)电流负反馈的作用电流负反馈的作用 该电路引入电流串联负反馈后，可稳该电路引入电流串联负反馈后，可稳定输出电流。定输出电流。2电流并联负反馈电流并联负反馈(1)反馈类型分析电流并联负反馈是指反馈网络一端不直接连反馈类型分析电流并联负反馈是指反馈网络一端不直接连接放大器电压输出端，而另一端又要直接连输入端，且接放大器电压输出端，而另一端又要直接连输入端，且上-页 下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断 反馈回输入端的电压极性与原输入电压相反，如反馈回输入端的电压极性与原输入电压相反，如图图2-9所示所示即为这类反馈的典型电路。即为这类反馈的典型电路。(2)电流负反馈的作用该电流并联负反馈有稳定输出电流的作电流负反馈的作用该电流并联负反馈有稳定输出电流的作用。用。从上面的分析可以看出，电压负反馈能稳定输出电压，电流从上面的分析可以看出，电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。负反馈能稳定输出电流。3电压串联负反馈电压串联负反馈(1)反馈类型分析电压串联负反馈指反馈网络一端直接连接放反馈类型分析电压串联负反馈指反馈网络一端直接连接放大器电压输出端，而另一端不直接连接放大器输入端，且反大器电压输出端，而另一端不直接连接放大器输入端，且反馈回输入回路的信号使净输入量减小，馈回输入回路的信号使净输入量减小，图图2-10即为这类反馈即为这类反馈的典型电路。的典型电路。上-页 下-页 返回第二节第二节 反馈的类型及判断反馈的类型及判断可见，反馈回发射极的电压极性为可见，反馈回发射极的电压极性为“+”，与基极原输入信号，与基极原输入信号极性相同，是负反馈。所以极性相同，是负反馈。所以Rf上引入的级间反馈为电压串联上引入的级间反馈为电压串联负反馈。负反馈。(2)电压负反馈的作用该电路引入电压串联负反馈后，有稳定电压负反馈的作用该电路引入电压串联负反馈后，有稳定输出电压的作用输出电压的作用 4电压并联负反馈电压并联负反馈(1)反馈类型分析电压并联负反馈指反馈网络一端直接连接放反馈类型分析电压并联负反馈指反馈网络一端直接连接放大器电压输出端，另一端直接接输入端，且反馈回输入端的大器电压输出端，另一端直接接输入端，且反馈回输入端的电压极性与原输入信号相反，电压极性与原输入信号相反，图图2-11即为这类反馈的典型电即为这类反馈的典型电路。路。(2)电压负反馈的作用该电路引入电压并联负反馈后，有稳定电压负反馈的作用该电路引入电压并联负反馈后，有稳定输出电压的作用输出电压的作用上-页 返回第三节第三节 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响一、提高放大器的稳定性和降低放大倍数一、提高放大器的稳定性和降低放大倍数从电压放大倍数的公式可以看出，从电压放大倍数的公式可以看出，A的大小取决于组成放大的大小取决于组成放大器的元件参数及负载等因素。这些因素又受到温度、电源电器的元件参数及负载等因素。这些因素又受到温度、电源电匪变化以及元件更换等的影响而发生变化。为了提高放大器匪变化以及元件更换等的影响而发生变化。为了提高放大器的稳定性，应在放大器中引入负反馈。的稳定性，应在放大器中引入负反馈。二、减小噪声和非线性失真二、减小噪声和非线性失真放大器内部产生的噪声，在无负反馈时，它可与有用信号一放大器内部产生的噪声，在无负反馈时，它可与有用信号一道从输出端输出，严重影响放大器的工作质量。引入负反馈道从输出端输出，严重影响放大器的工作质量。引入负反馈后，有用信号电压、噪声及干扰信号等同时减小，而有用信后，有用信号电压、噪声及干扰信号等同时减小，而有用信号减小后，可通过增大输入信号进行弥补，但噪声和干扰信号减小后，可通过增大输入信号进行弥补，但噪声和干扰信号不会再增大，从而提高了信号噪声比。当然，对放大器的号不会再增大，从而提高了信号噪声比。当然，对放大器的外部噪声和干扰，负反馈也是无能为力的。外部噪声和干扰，负反馈也是无能为力的。下-页 返回第三节第三节 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响无负反馈的放大器虽然设置了静态工作点，但由于半导体元无负反馈的放大器虽然设置了静态工作点，但由于半导体元件多是非线性器件，特别在输入信号较大时，容易产生波形件多是非线性器件，特别在输入信号较大时，容易产生波形失真，即非线性失真。失真，即非线性失真。三、展宽频带和改变输入、输出电阻三、展宽频带和改变输入、输出电阻无负反馈的放大器频率特性如图无负反馈的放大器频率特性如图2-13中的上方曲线所示，中的上方曲线所示，A为中频区放大倍数，对应于为中频区放大倍数，对应于0.707Am的上限频率为的上限频率为fH，下，下限频率为限频率为FL，其通频带显得较窄。，其通频带显得较窄。对于一定的输入信号，放大器对低、中和高频段的放大量也对于一定的输入信号，放大器对低、中和高频段的放大量也不尽相同，中频段较大，低、高频段则较小。引入负反馈后，不尽相同，中频段较大，低、高频段则较小。引入负反馈后，虽然中频段放大量大，但反馈量也大，低、高频段放大量小，虽然中频段放大量大，但反馈量也大，低、高频段放大量小，反馈量也小，这样可使低、中、高频段放大倍数趋于均匀，反馈量也小，这样可使低、中、高频段放大倍数趋于均匀，频率特性变得平坦，频带得以拓宽。频率特性变得平坦，频带得以拓宽。上-页 下-页 返回第三节第三节 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 1改变输入电阻改变输入电阻放大器引入负反馈后，将改变其输入电阻，其变化情况只与放大器引入负反馈后，将改变其输入电阻，其变化情况只与反馈信号在输入端的连接方式有关，而与在输出端的取样信反馈信号在输入端的连接方式有关，而与在输出端的取样信号（电压或电流）无关。号（电压或电流）无关。(1)串联负反馈将增大输入电阻串联负反馈将增大输入电阻原输入电压不变而输入电流减小，相当于引入负反馈后，放原输入电压不变而输入电流减小，相当于引入负反馈后，放大器的输入电阻增大，可减小信号源的负担。大器的输入电阻增大，可减小信号源的负担。(2)并联负反馈将减小输入电阻并联负反馈将减小输入电阻 引入并联负反馈后，使反馈信号与原输入信号在输入端以电引入并联负反馈后，使反馈信号与原输入信号在输入端以电流形式并联，反馈电路对原输入电路起着分流作用。而此时流形式并联，反馈电路对原输入电路起着分流作用。而此时原输入电压不变，电路将要求信号源增大总电流。原输入电压不变，电路将要求信号源增大总电流。上-页 下-页 返回第三节第三节 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 2改变输出电阻改变输出电阻放大器引入负反馈后，对输出电阻的改变只与输出端信号的放大器引入负反馈后，对输出电阻的改变只与输出端信号的取样有关，而与输入端反馈信号与原输入信号的连接方式无取样有关，而与输入端反馈信号与原输入信号的连接方式无关。关。电压负反馈将减小输出电阻，增强放大器带负载的能力，电电压负反馈将减小输出电阻，增强放大器带负载的能力，电压负反馈能稳定输出电压，即输出端负载改变时，能保持输压负反馈能稳定输出电压，即输出端负载改变时，能保持输出电压基本不变，使放大器等效于恒压源，相当于输出电阻出电压基本不变，使放大器等效于恒压源，相当于输出电阻降低。降低。电流负反馈将增大输出电阻。电流负反馈能稳定输出电流，电流负反馈将增大输出电阻。电流负反馈能稳定输出电流，即输出端负载改变时，对输出电流影响很小，使放大器等效即输出端负载改变时，对输出电流影响很小，使放大器等效于恒流源，相当于输出电阻增大。于恒流源，相当于输出电阻增大。上-页 返回图图2-1反馈放大器的框图反馈放大器的框图返回图图2-2本级反馈本级反馈返回图图2-4比较电路的等效电路一比较电路的等效电路一返回图图2-5比较电路的等效电路二比较电路的等效电路二返回图图2-8电流串联负反馈电路电流串联负反馈电路返回图图2-9电流并联负反馈电路电流并联负反馈电路返回图图2-10电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路返回图图2-11电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路返回