项目5 负反馈放大电路的分析及教学课件 中职 高教版 模拟电子技术基础与仿真（Multisim10）.pptx

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1、项目项目5 5 负反馈放大电路的分析负反馈放大电路的分析及及应用应用5.1 5.1 任务任务1 1 放大电路中反馈的放大电路中反馈的分析分析5.1.1反馈的概念及类型反馈的概念及类型1.反馈的概念反馈是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（反馈电路）送回到输入回路，从而影响（增强或削弱）输入信号的过程。输出回路反馈到输入回路的信号称为反馈信号。为实现反馈，必须有一个连接输出回路和输入回路的中间环节，称为反馈网络，一般由电阻、电容元件组成。引入反馈的放大器叫做反馈放大器，也叫闭环放大器而没有引入反馈的放大器叫做开环放大器，也叫基本放大器。反馈放大器通常由基本放大器和反馈网

2、络构成。图中Xi、Xo、Xf分别表示放大器的输入信号、输出信号和反馈信号，Xd则是Xi与Xf叠加后得到的净输入信号，可以是电压，也可以是电流。A为开环放大器的放大倍数，F为反馈网络的反馈系数，由图可得各信号量之间的基本关系式：净输入信号2.反馈的类型（1）正反馈和负反馈 在放大电路中，如果引入反馈信号，使放大器的净输入信号加强，从而增大了放大器增益，这种反馈称为正反馈；反之，如果引入反馈信号后，使放大器的净输入信号减弱，从而降低了放大器增益，这种反馈称为负反馈。（2）交流反馈和直流反馈 在放大电路中各电压和电流都是交流分量和直流分量叠加而成，如果反馈信号中只存在直流分量，则称为直流反馈；如果反

3、馈信号中只存在交流分量，则称为交流反馈。（3）电压反馈和电流反馈 在反馈电路中，如果反馈信号取样于输出电压，则称为电压反馈；如果反馈信号取样于输出电流，则称为电流反馈。5.1.2 5.1.2 反馈类型的分析与反馈类型的分析与判断判断1.判断有无反馈实际电路的形式是多种多样的，在分析电路的反馈时，首先要判断电路有无反馈。判断方法是看放大电路中输入回路和输出问路之间有无相互联系的元件反馈元件或反馈网络，如果存在反馈元件或反馈网络，并由此影响了放大电路的净输入信号，则表明电路引入了反馈；否则电路中就没有引入反馈。分别判断图5-2所示的各电路是否引入了反馈。2正反馈和负反馈及其判别判别正负反馈常用的方

4、法是瞬时极性法，即假设在输入端加上一个瞬时极性为正的输入电压，然后沿闭环系统，逐步推出放大电路其他有关各点的瞬时极性，最后将反馈到输入端信号的瞬时极性和原假定的输入信号的极性相比较：若反馈量的引入使净输入量增加，则为正反馈；反之，为负反馈。在利用瞬时极性法时，通常用符号+、来表示各有关点的瞬时极性的正或负，+表示该点瞬时信号的变化趋势为增大，表示该点瞬时候号的变化趋势为减小。根据上面的表述，并结合具体的放大电路，可得出以下两条实用的判断法则：(1)如果输入和反馈两个信号，接到输入回路的同一电极上，则两者极性相反者为负反馈，相同者为正反馈。(2)如果输入和反馈两个信号，接到输入回路的两个不同的电

5、极上，则两者极性相向者为负反馈，相反者为正反馈。晶体管、场效应管及集成运放的瞬时极性如图5-3所示。晶体管的基极（或栅极）和发射极（或源极）瞬时极性相同，而与集电极（或漏极）瞬时极性相反。集成运算放大器的同相输入端与输出端瞬时极性相同，而反相输入端与输出端瞬时极性相反。3直流反馈和交流反馈及其判别根据反馈信号的交直流性质，可分为直流反馈和交流反馈。可以通过判别反馈元件出现在哪种电流通路中，来确定是直流反馈还是交流反馈；若出现在交流通路中，则为交流反馈，若出现在直流通路中，则为直流反馈。直流负反馈常用于稳定静态工作点，而交流负反馈主要用于改善放大电路的性能。在分析电路的反馈时，要特别注意耦合电容

6、和旁路电容等大容量电容对直流通路和交流通路的影响。4电压反馈和电流反馈及其判别根据输出端取样对象的不同，可分为电压反馈和电流反馈，如图5-8所示。如果反馈信号取自输出电压，称为电压反馈；反馈信号正比于输出电压，它取样的输出电路为并联连接；如果反馈信号取自输出电流，称为电流反馈，反馈信号正比于输出电流，它取样的输出电路为串联连接。5串联反馈和并联反馈及其判别根据反馈网络与基本放大电路在输入端的连接方式，可分为串联反馈和并联反馈，如图5-9所示。串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，即基本放大电路的输入电压ud=uiuf。并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即基本放大电路的输

7、入电流id=iiif。5.2 5.2 任务任务2 2 负反馈的负反馈的应用应用5.2.1 负反馈的四种组态负反馈的四种组态负反馈放大电路按上面的分类，可构成电压串联、电压并联、电流串联和电流并联4种不同的类型。1电压串联负反馈图5-10是由集成运放构成的反馈放大电路。集成运放就是基本放大器，Rf是连接输出回路和输入回路的反馈元件，R1和Rf组成反馈网络。2电压并联负反馈如图5-11所示，设ui（ii）瞬时极性为正，则uo的瞬时极性为负，if的方向与图示参考方向相同，即if瞬时极性为正，id与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故为负反馈，将输出端交流短路，Rf直接接地，反馈电

8、流if=0，即反馈信号消失，故为电压反馈。ii加在集成运放的反相输入端和地之间，而if也加在集成运放的反相输入端和地之间，在同一点，id=iiif，故为并联反馈。综上所述，这个电路的反馈组态是电压并联负反馈。3电流串联负反馈如图5-12所示，设ui瞬时极性为正，则uo的瞬时极性为正，经Rf返回反相输入端，uf的瞬时极性为正，ud与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故为负反馈。将输出端交流短路，尽管uo=0，但io仍随输入信号而改变，在Rf上仍有反馈电压uf产生，故可判定不是电压反馈，而是电流反馈。ui加在集成运放的同相输入端和地之间，而uf加在集成运放的反相输入端和地之间，

9、不在同一点，故为串联反馈。4电流并联负反馈如图5-13所示，设ui（ii）瞬时极性为正，则uo的瞬时极性为负，if的方向与图示参考方向相同，即if瞬时极性为正，id与没有反馈时相比减小了，即反馈信号削弱了输入信号的作用，故为负反馈，将输出端交流短路，尽管u。0，但io仍随输入信号而改变，在R上仍有反馈电压ui产生，故可判定不是电压反馈而是电流反馈。ii加在集成运放的反相输入端和地之间，而if也加在集成运放的反相输入端和地之间，在同一点，故为并联反馈，综上所述这个电路的反馈组态是电流并联负反馈。5.2.2 5.2.2 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响在放大器中引入负反馈，其主要目的是

10、使放大器的工作稳定，在输入量不变的条件下使输出量保持不变。放大器工作的稳定是通过降低放大倍数换来的。1降低了放大电路的放大倍数，提高了放大倍数的稳定性没有加反馈时的放大倍数为A（开环增益），引入负反馈后的放大倍数为Af（闭环增益），由2减小非线性失真由于晶体管输入和输出特性曲线的非线性，放大电路的输出波形不可避免地存在一些非线性失真，这种现象叫做放大电路的非线性失真。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，输出信号产生了失真，且失真的波形是正半周幅值大、负半周幅值小，如图5-15(a)所示。3展宽通频带如图5-16所示，因为放大电路在中频段的开环放大倍数A较高，反馈信号也

11、较大，因而净输入信号降低得较多，闭环放大倍数Af也随之降低较多；而在低频段和高频段开环放大倍数A较低，反馈信号较小，因而净输入信号降低得较少，闭环放大倍数Af也降低较少。这样使放大倍数在比较宽的频段上趋于稳定，即展宽了通频带。4改变输入电阻对于串联负反馈，由于反馈网络和输入回路串联，总输入电阻为基本放大电路本身的输入电阻与反馈网络的等效电阻两部分串联相加，故可增大放大电路的输入电阻。对于并联负反馈，由于反馈网络和输入回路并联，总输入电阻为基本放大电路本身的输入电阻与反馈网络的等效电阻两部分并联，故可减小放大电路的输入电阻。5改变输出电阻对于电压负反馈，由于反馈信号正比于输出电压，反馈的作用是使

12、输出电压趋于稳定，使其受负载变动的影响减小，即使放大电路的输出特性接近理想电压源特性，故而可减小输出电阻。放大电路引入负反馈的一般原则如下：（1）要稳定放大电路中的某个量，就采用某个量的负反馈方式。例如，要稳定静态工作点，就应引入直流负反馈；若要改善动态性能，则应引入交流负反馈。要想稳定输出电压，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。（2）根据对输入、输出电阻的要求来选择反馈类型。若要提高输入电阻，则应引入串联负反馈；若要减小输入电阻，则应引入并联负反馈。串联负反馈和并联负反馈的效果均与信号源电阻Rs的大小有关。（3）根据输入信号对输出信号的控制关系引入交流负反馈，若用输入

13、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压，则应引入电流并联负反馈。操作训练操作训练 负反馈对放大电路性能影负反馈对放大电路性能影响响测试测试1.训练目的 1）掌握负反馈放大电路的测试方法。2）加深对负反馈放大电路性能的理解。2.仿真测试1）负反馈对放大电路输出波形的影响以并联电压负反馈放大电路为例，测试负反馈对放大电路性能的影响。电路如图5-17所示，该电路由电阻R5构成电压并联负反馈。（1）编辑测试电路打开Multisim10仿真软件，按图5-17所示测试电路，选择元

14、件，连接电路。（2）将输入正弦信号V1设置参数为：频率1kHz，幅值100mV；在输出负载R两端接入一个示波器，开关S闭合表示R5接入电路，此时电路为电压并联负反馈；开关S断开表示R5处于开路状态，此时电路无反馈，适当设置面板上的参数，测得无反馈时的输出波形由输出波形可以看出，没有反馈时的输出波形幅度较大，但出现了明显的失真；而引入负反馈后，输出没有了失真，但幅度却减小了。2）负反馈对放大倍数的影响（1）把波特图仪接入电路中，如图5-19所示。（2）打开开关S，按下仿真开关，双击波特图仪图标，显示波特图仪的面板，调整参数设置，观察没有反馈时的放大电路的幅频特性曲线，如图5-20a 所示。（3）按下开关S，将R5接入电路，测出有电压反馈时放大电路的幅频特性曲线如图5-20b所示。可以看到，加入反馈后，电路的频带宽度明显增加，所以负反馈对频带的展宽有明显的改善作用。3.实验测试在实验室中，参照图5-17连接电路，经检查无误后接通电源，测试负反馈对放大电路输出波形的影响；参照图5-19连接电路，经检查无误后接通电源，测试负反馈对放大电路的幅频特性曲线的影响。