《负反馈放大器》PPT课件.ppt

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1、2023/1/14第一章(3)1火把照亮上学路2023/1/14第6章(3)1 姚耀珍是湖北利川市团堡镇大洞中心小学姚耀珍是湖北利川市团堡镇大洞中心小学姚耀珍是湖北利川市团堡镇大洞中心小学姚耀珍是湖北利川市团堡镇大洞中心小学3 3年级的学生。年级的学生。年级的学生。年级的学生。学校提供住读，每逢周末，她就回家拿生活用品。星期一学校提供住读，每逢周末，她就回家拿生活用品。星期一学校提供住读，每逢周末，她就回家拿生活用品。星期一学校提供住读，每逢周末，她就回家拿生活用品。星期一早，姚耀珍要步行早，姚耀珍要步行早，姚耀珍要步行早，姚耀珍要步行5 5个小时，个小时，个小时，个小时，4040多里山路到学

2、校上课。多里山路到学校上课。多里山路到学校上课。多里山路到学校上课。严冬的早上严冬的早上严冬的早上严冬的早上4 4点半，窗外还是漆黑一片，寒风掠过已经点半，窗外还是漆黑一片，寒风掠过已经点半，窗外还是漆黑一片，寒风掠过已经点半，窗外还是漆黑一片，寒风掠过已经开裂的木门，简单洗漱后，姚耀珍在灶前点燃用烤干的杉开裂的木门，简单洗漱后，姚耀珍在灶前点燃用烤干的杉开裂的木门，简单洗漱后，姚耀珍在灶前点燃用烤干的杉开裂的木门，简单洗漱后，姚耀珍在灶前点燃用烤干的杉树皮做成的火把。姚耀珍便举着火把上路了。走出家门便树皮做成的火把。姚耀珍便举着火把上路了。走出家门便树皮做成的火把。姚耀珍便举着火把上路了。走

3、出家门便树皮做成的火把。姚耀珍便举着火把上路了。走出家门便是一段上山的小路，也是姚耀珍求学路上最为崎岖的一段是一段上山的小路，也是姚耀珍求学路上最为崎岖的一段是一段上山的小路，也是姚耀珍求学路上最为崎岖的一段是一段上山的小路，也是姚耀珍求学路上最为崎岖的一段路。几天前的一场大雪使路面泥泞不堪，姚耀珍举着火把，路。几天前的一场大雪使路面泥泞不堪，姚耀珍举着火把，路。几天前的一场大雪使路面泥泞不堪，姚耀珍举着火把，路。几天前的一场大雪使路面泥泞不堪，姚耀珍举着火把，小心选择下脚的地方。小心选择下脚的地方。小心选择下脚的地方。小心选择下脚的地方。火把微弱的亮光照不了多远，而且需要不时地吹一吹以火把微

4、弱的亮光照不了多远，而且需要不时地吹一吹以火把微弱的亮光照不了多远，而且需要不时地吹一吹以火把微弱的亮光照不了多远，而且需要不时地吹一吹以保持燃烧。火把微弱的火光不但照亮了前方的路，也照亮保持燃烧。火把微弱的火光不但照亮了前方的路，也照亮保持燃烧。火把微弱的火光不但照亮了前方的路，也照亮保持燃烧。火把微弱的火光不但照亮了前方的路，也照亮了她的人生。了她的人生。了她的人生。了她的人生。第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈第六章第六章 放大放大电路中的反路中的反馈学习要求如下：熟熟练掌握反掌握反馈放大器反放大器反馈类型的判型的判别。熟熟练掌握深度掌握深度负反反馈条件下的反条件下的反馈放大

5、器放大倍数放大器放大倍数的的计算。算。熟悉反熟悉反馈放大器的一般方框放大器的一般方框图及一般表达式。及一般表达式。熟熟练掌握引入掌握引入负反反馈后后对放大器性能的改善。放大器性能的改善。了解反了解反馈放大器放大器产生自激振生自激振荡的条件及消振的措施。的条件及消振的措施。3 本章首先介本章首先介本章首先介本章首先介绍绍反反反反馈馈的概念、反的概念、反的概念、反的概念、反馈馈放大放大放大放大电电路中的信号分路中的信号分路中的信号分路中的信号分类类与反与反与反与反馈馈的基本方程式的基本方程式的基本方程式的基本方程式,接着研究了反接着研究了反接着研究了反接着研究了反馈馈的判断方法与各种的判断方法与各

6、种的判断方法与各种的判断方法与各种组态组态的反的反的反的反馈馈放大放大放大放大电电路特点，探路特点，探路特点，探路特点，探讨讨了深度了深度了深度了深度负负反反反反馈馈条件下的各条件下的各条件下的各条件下的各组态组态增益等性能指增益等性能指增益等性能指增益等性能指标计标计算方法，算方法，算方法，算方法，阐阐述不同述不同述不同述不同组态组态的反的反的反的反馈对馈对放大放大放大放大电电路性能的影响以及引入反路性能的影响以及引入反路性能的影响以及引入反路性能的影响以及引入反馈馈原原原原则则方法方法方法方法,最后介最后介最后介最后介绍绍了了了了负负反反反反馈馈放大器放大器放大器放大器产产生自激振生自激振

7、生自激振生自激振荡荡的原因与消振的原因与消振的原因与消振的原因与消振措施。措施。措施。措施。第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈6.1 6.1 6.1 6.1 反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法6.2 6.2 6.2 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态6.3 6.3 6.3 6.3 负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路的方框图及一般表达式6.4 6.4 6.4

8、 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析6.56.56.56.5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6.66.66.66.6负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性6.76.76.76.7放大电路中其它形式的反馈放大电路中其它形式的反馈放大电路中其它形式的反馈放大电路中其它形式的反馈反馈的基本概念反反反反馈馈信号的信号的信号的信号的传输传输是反向是反向是反向是反向传传输输。所以放大。

9、所以放大。所以放大。所以放大电电路无反路无反路无反路无反馈馈也称也称也称也称开环，开环，开环，开环，放大放大放大放大电电路路路路 有反有反有反有反馈馈也称也称也称也称闭环闭环闭环闭环。图6-1反馈概念方框图在放大在放大在放大在放大电电路中信号的路中信号的路中信号的路中信号的传传输输是从是从是从是从输输入端到入端到入端到入端到输输出端，出端，出端，出端，这这方向称方向称方向称方向称为为正向正向正向正向传输传输。反馈就是将输出信号反馈就是将输出信号反馈就是将输出信号反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回取出一部分或全部送回取出一部分或全部送回取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，到放大电路的输

10、入回路，到放大电路的输入回路，到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相与原输入信号相加或相与原输入信号相加或相与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路减后再作用到放大电路减后再作用到放大电路减后再作用到放大电路的输入端。的输入端。的输入端。的输入端。图图6-1中中xi是是输输入信号，入信号，xf是反是反馈馈信号，信号，xid称称为净输为净输入信号。所以有入信号。所以有xid=xixf (61)本章本章讨论讨论的反的反馈馈放大放大电电路路实际实际上，放大上，放大电电路路输输入端入端的部分信号也的部分信号也经经反反馈馈网网络络向向输输出端出端传输传输，因，因为为它一般它一般不不经过经过放大，因此

11、放大，因此这这部分信号与正向部分信号与正向传输传输信号相比是信号相比是微弱的，微弱的，给给予忽略；反向予忽略；反向传输传输是是输输出端的信号出端的信号经经反反馈馈网网络络向向输输入端方向入端方向传输传输。在放大。在放大电电路中正向通道同路中正向通道同样样有信号的反向有信号的反向传输传输，同，同样给样给予忽略。予忽略。本本书书主要研究信号主要研究信号经电经电子器件的正向子器件的正向传输传输和和输输出信出信号号经经反反馈馈网网络络的反向的反向传输过传输过程理程理论论。这这种理想化的研种理想化的研究方式与条件，一般在究方式与条件，一般在实际电实际电路中都可近似路中都可近似满满足，不足，不会引起太大的

12、会引起太大的误误差。差。2023/1/14第6章(3)66.1.2 6.1.2 反反馈放大放大电路增益的一般表达式路增益的一般表达式2023/1/14第6章(3)7根据图根据图根据图根据图6-16-1可以推导出反馈放大电路的基本方程。可以推导出反馈放大电路的基本方程。可以推导出反馈放大电路的基本方程。可以推导出反馈放大电路的基本方程。(1)(1)放大电路的开环放大倍数放大电路的开环放大倍数放大电路的开环放大倍数放大电路的开环放大倍数(open-loop magnification)(open-loop magnification)。(2)(2)反馈网络的反馈系数反馈网络的反馈系数反馈网络的反馈

13、系数反馈网络的反馈系数F F(feedback actor)(feedback actor)。(3)放大电路的闭环放大倍数Af(closed-loop magnification)。2023/1/14第6章(3)8(4)反馈深度(feedback degree)。描述了引入反馈后对放大电路增益影响程度，称为反馈深度。据公式(65)，可得:一个系统有无反馈，主要是判断系统电路是否存在信号的逆向通路-反馈通路。如图6-2所示。2023/1/14第6章(3)9 若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路,即反馈通路,并由此影响了放大电路的净输入,则表明电路引入了反馈。系统引入反馈的方式种类很多

14、，因此分类方法也较复杂。最常见的分类方式概括为四种：按照反馈对放大能力影响即极性分类；按照输入端反馈信号与输入信号比较方式分类；按照输出端取样信号是电流与电压形式分类；按照反馈信号直流与交流分类。若引回的信号削弱了若引回的信号削弱了若引回的信号削弱了若引回的信号削弱了输输入信号，就称入信号，就称入信号，就称入信号，就称为负为负反反反反馈馈。若引。若引。若引。若引回的信号增回的信号增回的信号增回的信号增强强了了了了输输入信号，就称入信号，就称入信号，就称入信号，就称为为正反正反正反正反馈馈。1.1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈图6-3反馈极性判断框图 反反反反馈馈极性判断基本的方法是瞬极性判断基

15、本的方法是瞬极性判断基本的方法是瞬极性判断基本的方法是瞬时时极性法，首先在放大极性法，首先在放大极性法，首先在放大极性法，首先在放大电电路的路的路的路的输输入端，假入端，假入端，假入端，假设设一个一个一个一个输输入信号的入信号的入信号的入信号的电压电压极性，可用极性，可用极性，可用极性，可用“+”+”+”+”、“”“”“”“”或或或或“”“”“”“”、“”“”“”“”表示。先断开反表示。先断开反表示。先断开反表示。先断开反馈馈支路按正向信号支路按正向信号支路按正向信号支路按正向信号传输传输方向方向方向方向(基本放大基本放大基本放大基本放大电电路通道路通道路通道路通道)依次判断并依次判断并依次判

16、断并依次判断并标标明相关点的瞬明相关点的瞬明相关点的瞬明相关点的瞬时时极性至极性至极性至极性至输输出端，然后接上反出端，然后接上反出端，然后接上反出端，然后接上反馈馈支路判断出反支路判断出反支路判断出反支路判断出反馈馈到到到到输输入端比入端比入端比入端比较环节较环节的反的反的反的反馈馈信号的瞬信号的瞬信号的瞬信号的瞬时电压时电压极性。如果在极性。如果在极性。如果在极性。如果在输输入端反入端反入端反入端反馈馈信号的瞬信号的瞬信号的瞬信号的瞬时时极性使极性使极性使极性使净输净输入信号减小，入信号减小，入信号减小，入信号减小，则为负则为负反反反反馈馈；反之；反之；反之；反之则为则为正反正反正反正反馈

17、馈。如图6-4所示包含反馈的两级直接耦合放大器电路，断开K4、假定输入端极性为“+”,沿放大电路判断T2发射极极性为“”，集电极极性为“+”。当K2接4，当K1接2时，反馈信号与输入信号加到同一点叠加，且极性相反，故反馈信号削弱了输入信号，故为负反馈；当K2不变，当K1接1时，输入的正极性信号加到T1管基极，而负极性反馈信号加到输入回路中T1管发射极，二者叠加后，反馈信号增强了输入信号，故为正反馈。图6-4瞬时极性法判断反馈极性示意图2023/1/14第6章(3)12 需要指出的是，对于晶体三极管分立元件放大器中，在共射极电路中，基极电位和集电极电位的瞬时极性相反，当有射极电阻并且没有旁路电容

18、时，基极电位和发射极电位瞬时极性相同；在共基极电路中，输出电压与输入电压相位相同。因此，射极电位的瞬时极性与集电极相同，当有基极电阻无旁路电容时，射极电位与基极相反；同理在共集电极电路中，因为输出电压与输入电压同相，基极电位与射极电位相同，与集电极电位相反。而对于集成运放组成的放大器，输入输出各点电位极性按照反相端输入还是同相端输入判断即可，也就是同向端入为正，反向端入为负的原则，相对容易些。依据瞬时极性判别方法，从放大电路的输入端开始，沿放大电路、反馈回路再回到输入端标识瞬时极性。再依据负反馈总是减弱净输入信号，正反馈总是增强净输入信号的原则判断出反馈的正负。2.直流反馈和交流反馈直流反馈和

19、交流反馈交流反馈：交流反馈：反馈只对交流信号起作用。反馈只对交流信号起作用。直流反馈：直流反馈：反馈只对直流起反馈只对直流起作用。作用。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。对交流起作用。在起反馈作用的电阻在起反馈作用的电阻两端两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反有的反馈只只对交流信号起作用；有的反交流信号起作用；有的反馈只只对直流信号起作用；直流信号起作用；有的反有的反馈对交、直流信号均起作用。交、直流信号均起作用。增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交

20、流起反馈作用只对交流起反馈作用。注：本注：本电路中路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。图图6-56-5直交流反馈判断直交流反馈判断3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈 电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。系统引入反馈的方式种类很多，因此分类方法也较复杂。最常见的分类方式概括为四种：按照反馈对放大能力影响即极性分类；按照输入端反馈信号与输入信号比较方式分类；按照输出端取样信号是电流与电压形式分类；按照反馈信

21、号直流与交流分类。综合以上反馈形式定义为反馈组态四种。下面分析其判断方法。下面介绍两种电压电流反馈判断方法。首先介绍如图6-6所示的反馈在输出端采样方式。RLuoRLuo（a）电压反馈采样的两种形式）电压反馈采样的两种形式采采样电阻很大阻很大(b)电流反馈采样的两种形式电流反馈采样的两种形式RLioiERLioiERf采采样电阻很小阻很小图图6-6 6-6 输出端采用采样形式输出端采用采样形式2023/1/14第6章(3)16 (1)经典法。也称负载短路法，将输出电压端短路(输出电压置零)，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；反之为电流反馈。具体说，就是假设负载短路（RL=0），使输出电压

22、uo=0，看反馈信号是否还存在。若存在，则说明反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈；若反馈信号不存在了，则说明反馈信号与输出电压没有直接决定关系，肯定是取自输出电流，是电流反馈。如图6-4所示，如果K2完全断开（既不接3也不接4），K4闭合，如果短路输出端，则不会有信号反馈回输入端，所以不论其他开关如何接法，则都为电压反馈。如果K4断开，不论K2接触点3或4，如果此时短路输出端，仍然会有反馈信号反馈回输入端，故为电流反馈。电压电流反馈的判断可以概括为两种方法：2023/1/14第一章(3)17 （2）关联节点法。按信号取样与比较方式判定电压电流反馈或串并联反馈的方法，关联节点定义为该节点电压在

23、断开反馈网络后与输出电压成线性关系的节点。在交流通路输出回路，反馈信号取样端与放大器的输出端处在同一个三极管的同一个电极上（或运放的同一输入端）为关联节点，则为电压反馈，否则是电流反馈。如图6-4所示，如果K2断开(不接任何节点)，K4闭合，反馈信号直接取自输出节点，则为电压反馈。如果K2闭合(接3或4触点)，K4断开，反馈信号取自三极管T2发射极，输出电压信号节点在T2集电极，反馈信号取样节点与输出电压节点不是关联节点，故为电流反馈。2023/1/14第一章(3)18 关联节点有两种情况，其一反馈信号直接取自交流通路中输出电压节点，如图6-4所示K2完全断开，K4闭合反馈取样情况；其二反馈的

24、取样网络与负载并联，如图6-5所示情况。在图(a)取样信号与电压节点并无关系，Rf引入反馈为电流反馈。而图(b)取样点信号虽不是电压节点，但取样值与输出电压节点近似线性关系，也称为关联节点，因此为Rf引入电压反馈。(a)电流负反馈 (b)电压负反馈图6-5 电压电流反馈判断示意图2023/1/14第一章(3)19在放大电路输入端，按照反馈信号与输入信号的连接(比较)方式来分，有串联反馈(series feedback)与并联反馈(shunt feedback)。对交流信号而言，信号源、基本放大电路、反馈网络三者在比较端是串联连接，即反馈信号和输入信号是在输入端以电压方式求和的，则称为串联反馈；

25、信号源、基本放大器、反馈网络三者在比较端是并联连接，反馈信号和输入信号是在输入端以电流方式求和的，则称为并联反馈。(a)串联反馈示意图 (b)并联反馈示意图图6-6 串并联反馈示意图(b)并联反馈：iid=ii+if对(a)串联反馈：uid=ui-uf 串联反馈和并联反馈的判定方法关联节点定义仍然适用，对交变分量而言，若信号源的输出端和反馈网络的反馈信号的比较端接于输入端关联节点(同一个放大器件的同一个电极上)，则为并联反馈；否则为串联反馈。根据定义，由于反馈量与输入量接到同一节点，电压相同(或近似线性关系)，只能以电流形式比较，故为电流反馈，反之则为电压反馈。如图6-4所示，只要K4闭合或K

26、2闭合(K2接3或触点4)，则K1接触点1为串联反馈，接触点2则为并联反馈。5反馈极性综合判断法反馈极性综合判断法反馈极性判断是难点，合理判断方法是瞬时极性法结合串并联反馈进行。经过前面分析,可以概括出新的结合组态判断方法。步骤如下：(1)首先按照瞬时极性法判断出反馈信号xf极性，方法步骤与前述瞬时极性法完全相同。(2)判断输入端串、并联反馈形式。如果串联反馈，反馈信号与输入信号按照电压参考方向形式比较，即uid=uiuf，则 xi、xf极性相同为负反馈，反之为正反馈；如果并联反馈，反馈信号与输入信号按照电流参考方向形式比较，即iid=ii+if，则 xi、xf极性相反为负反馈，反之为正反馈。

27、2023/1/14第6章(3)21例6-1 判断图6-7所示电路引入反馈的极性与输入输出端反馈类别。解 根据瞬时极性法，见图中的“+”、“”号所标。(1)极间反馈可知Rf3引入的是负反馈。因反馈信号和输入信号同加在运放同相端，为关联节点情况，故为并联反馈。同时因反馈信号与输出电压成关联节点，故为电压反馈。因此，Rf3引入了交、直流串联电压负反馈。(2)本级反馈Rf1、Rf2引入了本级反馈，本级反馈定义为只存在于一级放大器的反馈形式，按照反馈极性判断方法与关联节点判断反馈组态,则Rf1引入电压串联负反馈，而Rf2引入的是电压并联负反馈。解题结论 由于极间反馈信号强,极间反馈大大强于本级反馈，在分

28、析时可以忽略本级反馈；本级反馈可概括为反馈信号引回反相端，则为负反馈。反之为正反馈。图6-7 例6-1题图 以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈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稳定静态工作点稳定静态工作点负反馈的分类小结负反馈的分类小结2023/1/14第一章(3)23 负反馈电路的组态（configuration of the negative feedback circuit）指反馈信号按照在输出端取样方式与输入端比较方式构成的反馈形式。因

29、此，反馈网络在放大电路输出端有电压和电流两种取样方式，在放大电路输入端有串联和并联两种求和方式，因此可以构成四种组态（或称类型）的负反馈放大电路，即串联电压(voltage-series)负反馈、串联电流负反馈(current-series)、并联电压(voltage-parallel)负反馈和并联电流(current-parallel)负反馈。四种不同组态的反馈电路，其放大倍数具有不同的量纲，有电压放大倍数，电流放大倍数，也有互阻放大倍数和互导放大倍数。6.2负负反反馈馈放大放大电电路的路的组态组态与工程估算的与工程估算的计计算方法算方法 为改善放大电路性能，放大电路中引入的反馈多为负反馈，

30、因为正反馈即使信号非常微弱也会形成振荡，最终产生自激而使放大电路不能工作。所以本章仅讨论负反馈，而引入负反馈形式可以用组态描述。各组态计算法这里重点讲授虚断虚短急死计算法。2023/1/14第一章(3)24 负反馈电路的组态（configuration of the negative feedback circuit）指反馈信号按照在输出端取样方式与输入端比较方式构成的反馈形式。因此，反馈网络在放大电路输出端有电压和电流两种取样方式，在放大电路输入端有串联和并联两种求和方式，因此可以构成四种组态（或称类型）的负反馈放大电路，即串联电压(voltage-series)负反馈、串联电流负反馈(cu

31、rrent-series)、并联电压(voltage-parallel)负反馈和并联电流(current-parallel)负反馈。四种不同组态的反馈电路，其放大倍数具有不同的量纲，有电压放大倍数，电流放大倍数，也有互阻放大倍数和互导放大倍数。详见教材表6-1。2023/1/14第一章(3)25 要分析反馈的属性，首先判断清楚反馈极性与组态，这样可以定性了解引入反馈后对系统的影响，但要定性分析，在得知反馈极性（一般为负反馈）组态后，还要计算引入反馈后放大倍数、输入输出电阻等动态参数。根据引入反馈特点，反馈深度越大，放大器性能越好，因此工程近似方法是基于深度负反馈基础上的工程近似计算法。1工程近

32、似计算法工程近似计算法 如果电路满足深度负反馈条件，就可以认为是深度负反馈放大器。在实际的反馈放大电路中，工程近似计算法是基于深度负反馈条件下衍生出的算法。深度负反馈界定并无严格定义。一般情况，深度负反馈条件是|1+AF|1。但实际计算中，当|1AF|10时，便可认为是深度负反馈。2023/1/14第一章(3)26公式近似计算法主要是利用公式（6-5）近似以后得出的实用计算方法，即 (610)只要根据反馈类型求出相应的反馈系数F（Fuu、Fiu、Fui、Fii），再应用公式（6-10），就可求出相应的Af（Auuf、Auif、Aiuf、Aiif）。如果反馈组态不属于电压串联负反馈，而要计算电压

33、放大倍数时，还需经过一定转换才能求得。反馈系数确定是难点，可以分两种情况论述：并联反馈，将输入端短路计算F;串联反馈，将输入端开路计算F。2023/1/14第一章(3)27 如何根据电路求得F呢？其方法之一是将反馈网络从电路输出端中分离出来，分离时，对电压反馈，反馈网络与基本放大电路相连端用恒压源Uo代替；对电流反馈，则用恒流源Io代替(图6-8虚线所示)，如图6-8所示。由于基本放大电路中已经考虑了反馈网络的负载效应，故这种等效代替是可行的。图6-8 负反馈放大器反馈网络等效电路 根据这个等效的有源网络，反馈电压Uf（串联反馈）就是反馈输入端的开路电压，而反馈电流if（并联反馈）就是输入端的

34、短路电流。列出关系式即可求得相应的反馈系数F。2023/1/14第一章(3)28 公式近似计算法计算要根据组态进行，因此计算过程较为繁琐，概念也不是很清新，因此，负反馈放大电路的小信号动态分析，常用深度负反馈条件下的虚短虚断的近似计算法。深度负反馈相应的闭环放大倍数近似为：，对于串联反馈，相当于uid 0，这一特性称为“虚短”特性；对于并联反馈，相当于 iid 0，这一特性称为“虚断”特性。利用“虚短”和“虚断”的特性能方便地求解电路输入输出关系，近似计算闭环增益。2023/1/14第一章(3)29一般来说，工程设计分析上最感兴趣的还是电压放大倍数Au或源电压放大倍数Aus，一般参考资料近似计

35、算的方法的步骤为：(1)判别反馈类型，正确识别并画出反馈网络。注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络；电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络。(2)在反馈网络入口标上正下负；标if时必须在反馈网络入口处以上端流入为参考方向。(3)求闭环增益:不同的反馈类型反馈系数F含义不同，则Af的量纲不同。(4)由Af求闭环源电网络输入口标出反馈信号：反馈信号可以是电流或电压。电压求和为开路电压uf，电流求和时为短路电流if，确定反馈信号后再由反馈网络求出反馈系数F。要注意标uf时在反馈压增益Ausf。2023/1/14第一章(3)30例6-2 反馈放大电路如图6-9所示。已知UCC12

36、V，R130k，R220k，R3360，R43k，R51k，R620k，R71k。(1)指出电路中存在的反馈的类型,计算反馈系数；(2)计算闭环电压放大倍数Auf；计算输入电阻Rif和输出电阻及Rof。(a)例6-2题图 (b)例6-2题反馈网络等效图图6-9 例6-2图2023/1/14第一章(3)31 解 反馈放大电路计算一定按照先判断清楚反馈组态再计算的原则。(1)电路中存在两组反馈。R1、R5、R7、C2构成直流负反馈，它能够稳定静态工作点，但不会影响电路的交流性能。R3、R6构成交直流电压串联负反馈，此反馈即可稳定静态工作点，又可改善交流性能、决定电路的交流指标。(2)用以上两种方法

37、计算反馈系数。方法一 反馈网络等效电路图如图6-9(b)，反馈系数：方法二 利用虚断虚短原则解题。虚断虚短点分立元件在三极管的基极与发射极，如图6-9(a)A、B点所示。由于虚短，uiuf；又由于虚断，iiif，所以2023/1/14第一章(3)32(3)闭环电压放大倍数：方法一：公式近似法方法二 利用虚断虚短原则解题。uiuf（虚短）；又由于，iiif（虚断），所以(4)由于是串联负反馈，所以有：rif；并联负反馈：rif=R1+(R5+R7)/rifR1+(R5+R7)=30.5(k)由于是电压负反馈，所以有：rof02023/1/14第一章(3)33例例6-3 如图6-10所示由理想运放

38、的组成的电路，请判断电路中存在的反馈组态，并导出电压增益表达式。解解 本题含有R7引入的本级反馈，同时A3与R4、R6、R8、R9引入极间反馈。这里由于极间反馈强，因此主要分析极间反馈。(1)R8、R9为取样网络电阻，反馈信号取自输出节点关联节点，故为电压反馈。输入端反馈信号与输入信号没有加在同一节点比较，因此为串联反馈。用瞬时极性法判别可知输入信号与反馈信号同极性，故为负反馈，因此极间反馈为电压串联负反馈。(2)求闭环增益Auf：由题意知，各运放都是理想的，由运放组成的电路均处于深度负反馈的情况，级间反馈也处于深度负反馈的状态；将运放输入端电位用Up与Un表示。根据虚短和虚短的概念有：202

39、3/1/1434图6-10 例6-3题图2023/1/14第一章(3)负反馈放大电路工程近似分析方法是非常有效的基于深度负反馈基础上的工程计算实用方法。本小节主要研究虚断虚短原则在深度负反馈分析计算上的应用，主要研究深度负反馈中四组态电路性能指标的计算方法以及电路特点。需要注意的是，放大电路近似计算前应首先判断组态与极性。同时也要注意电路虚断虚断的节点位置，如图6-16所示。(a)晶体管虚断虚断示意图 (b)运放虚断虚断示意图图6-16 虚断虚断关键点示意图1.1.电压串连负反馈电压串连负反馈(1)(1)判断方法判断方法：对图6-17(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的

40、反馈电压为“+”，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两节点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时R1上还有第一级本身的负反馈。对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。两个电路都是交流串联电压负反馈组态。图 6-17 串联电压负反馈 （2 2）闭环放大倍数 对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以概括电压串联负反馈的特点，有以下方面：反馈电压与输出电压成比例；稳定输出电压，降低输出电阻；uid=uiuf要求RS小，反馈效果明显；Af指的是输出电压与输入电

41、压之比；该电路输入与输出电压成同相比例关系，称同相比例放大电路电路。电压并联负反馈特点 输出电压趋于恒定;RS大反馈效果明显;Af指的是Aui;反比例放大电路。2.电压并联负反馈电压并联负反馈图6-18 电压并联负反馈 电压电压并并联负联负反反馈馈的的电电路如路如图图6-186-18所示。因反所示。因反馈馈信号与信号与输输入信号入信号在一点相加，在一点相加，为为并并联联反反馈馈。根据瞬。根据瞬时时极性法判断，极性法判断，为负为负反反馈馈，且，且为电压负为电压负反反馈馈。反。反馈馈信号取自信号取自电压节电压节点，故点，故为电压为电压并并联负联负反反馈馈。Auif称为互阻增益，Fiu称为互导反馈系

42、数，二者相乘无量纲。对于深度负反馈3.3.电流串连负反馈电流串连负反馈 电流串联负反馈电路如图6-19所示。以集成运放电路为例分析增益：忽略了Rf的分流作用。电压增益:图图6-19 6-19 电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈特点：输出电流趋于恒定；因为uid=uiuf，RS小反馈效果明显；电路稳定增益Aiu。4.4.电流并联负反馈电流并联负反馈 电流并联负反馈的电路如图电流并联负反馈的电路如图6-206-20所示。所示。电路F是电流反馈系数是Fii;电路稳定的增益是Aiif.图6-20并联电流负反馈电流并联负反馈特点：输出电流趋于恒定；RS大反馈效果明显；if与io成比例。电路稳定增

43、益Aii。求图在静态时运放的共模输入电压;若要实现串联电压反馈,Rf 应接向何处?要实现串联电压负反馈,运放的输入端极性如何确定？求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。例例6-4 6-4 如图电路如图电路:UCC=-UEE=15V，RB=2K，RC=20K，Rf=18K，R1=24K，R2=6K.图6-21(a)例6-4题电路图 解：解：静静态时态时运放的共模运放的共模输输入入电压电压，即静，即静态态T1T1和和T2T2的集的集电电极极电电位。位。解解 :可以把差可以把差动动放大放大电电路看成运放路看成运放A A的的输输入入级级。输输入信入信号加在号加在T T1 1的基极，要的基极，要实现

44、实现串串联联反反馈馈，反，反 馈馈信号必然要加信号必然要加在在T T2 2。所以要。所以要实现实现串串联电压联电压反反馈馈,R Rf f应应接向接向T T2 2。解既然是串联反馈,反馈和输入信号接到差放的两个输入端。要实现负反馈，必为同极性信号。差放输入端的瞬时极性，见图中红色标号。根据串联反馈的要求，可确定B2的极性，由此可确定运放的输入端极性。（b）解例6-4图之一 解解:求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，可把差放和求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，可把差放和运放合为一个整体看待。运放合为一个整体看待。为了保证获得运放红色标号的极性，B1相当同相输入端，B2相当反向输入端。为此该电

45、路相当同相输入比例运算电路。所以电压增益为（c）解例6-4图之二(1)负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。(2)引入负反馈使电路引入负反馈使电路稳定性提高。稳定性提高。放大倍数影响情况放大倍数影响情况6.3 6.3 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 负反馈是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。放大电路非线性失放大电路非线性失真改善情况真改善情况产生失真的原因产生失真的原因见图见图6-22:6-22:图图6-226-22失真原因失真原因图图6-23 6-23 引入负反馈使非线性失真减小引入负反馈使非线性失真减小 注：负反馈只能减小本级

46、放大器自身产生的非线性失真和自身的噪声，对输入信号存在的非线性失真和噪声，负反馈是不能改变的。2023/1/14第一章(3)466.3.3 对通频带的影响对通频带的影响引入负反馈使电路的通频带宽度增加.BW=f=fHfLfH6-24 负反馈对失真影响对输入、输出电阻的影响对输入、输出电阻的影响1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：串联负反馈使电路的输入电阻增加：2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：并联负反馈使电路的输入电阻减小：例如例如:射极输出器射极输出器 串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。理解：理解：并并联负反反馈相当于在相当于在输入回路中并入回路中并联了一条支路，

47、了一条支路，故故输入入电阻减小。阻减小。图图6-256-25负反馈输入电阻计算的电路方框图负反馈输入电阻计算的电路方框图图图6-266-26负反馈电路计算输出电阻的方框图负反馈电路计算输出电阻的方框图3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小：式中A是负载短路时开环放大倍数。表明：电压负反馈使输出电阻减小|1+AF|倍。输入电阻计算结果有近似，但|1+AF|倍是准确的。电压负反馈目的是阻止uo变化，稳定输出电压。输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：图图6-276-27电流负反馈电路的方框图电流负反馈

48、电路的方框图 A是负载短路时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换为电流源，再将负载开路的增益。由于电流负反馈具有稳定输出io的作用，即RL改变时，维持io基本不变，相当于内阻很大的电流源。由于电流负反馈的引入，使rof比无反馈时大|1+AF|倍。2023/1/14第一章(3)516.3.6 负反馈引入原则负反馈引入原则 引入负反馈后对放大电路的性能有多方面的影响，其影响程度均与反馈深度有关。通常引入反馈深度越大，对于电路性能的改善越好，但是，反馈深度越大，对电路的增益衰减也越大，负反馈是以牺牲增益为代价来换取电路性能的改善。因此，对反馈电路中反馈系数的选取也应该根据实际要求而确定。(1)直交

49、流性能稳定原则。要稳定静态工作点，则应引入直流负反馈；要改善动态性能，则应引入交流负反馈。(2)输出电压电流稳定原则。若要稳定输出电压，则应引入电压负反馈；若要稳定输出电流，则应引入电流负反馈。(3)串并联反馈引入原则。若要提高输入电阻，则引入串联负反馈；若要减小输入电阻，则引入并联负反馈。(4)负反馈各组态引入原则。若用输入电压控制输出电压，则应引入电压串联负反馈；若用输入电流控制输出电压，则应引入电压并联负反馈；若用输入电压控制输出电流，则应引入电流串联负反馈；若用输入电流控制输出电流，则应引入电流并联负反馈。6.4 负反馈放大电路的稳定性 负反馈可以改善放大电路性能指标，但是负反馈引入不

50、当，会引起放大电路自激。为了使放大电路正常工作，必须要研究放大电路产生自激的原因和消除自激的方法。6.4.1 6.4.1 负反馈放大电路的自激条件负反馈放大电路的自激条件 根据反馈的基本方程，相位条件相位条件 幅度条件幅度条件时，相当放大倍数无穷大，也就是不需要输入,放大电路就有输出，放大电路产生了自激。AF=A+F=(2n+1)（n=0,1,2,3）可知当 AF是放大电路和反馈电路总附加相移，如果在中频条件下，放大电路有180相移。在其它频段电路中如果出现了附加相移AF，且AF达到180，使总相移为360，负反馈变为正反馈。如果幅度条件满足，放大电路产生自激。在许多情况下反馈电路是由电阻构成