第六章放大电路中的反馈 本章讨论的问题 1什么是反馈?什么是直流反馈和交流反馈?什么是正反馈和负反馈?为什么要引入反 馈?2如何判断电路中有无引入反馈?引入的是直流反馈还是交流反馈?是正反馈还 是负反馈?3交流负反馈有哪四种组态?如何判断?4交流负反馈放大电路的一般表达式 是什么?5放大电路中引入不同组态的负反馈后,将对性能分别产生什么样的影响?6什 么是深度负反馈?在深度负反馈下,如何估算反馈系数和放大倍数?7为什么放大电路以 三级为最常见? 8负反馈愈深愈好吗?什么是自激振荡?什么样的负反馈容易产生自激振荡?如何消除 自激振荡? 6.1反馈的基本概念及判断方法 6.1.1反馈的基本概念 在放大电路中,信号的传输是从输入端到输出端,这个方向称为正向传输。反馈就是将 输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路,与原输入信号相加或相减后再作用 到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以,放大电路无反馈也称开环,放大 电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图 图中X是输入信号,X是反馈信号,X称为净输 入信号。所以有 放大电路→x 一正向传输 X=X-X 反馈网络 6.1.2反馈的判断 、有无反馈的判断 负反馈,加入反馈后,净输入信号料<,输出幅度下降。 正反馈,加入反馈后,净输入信号闻,输出幅度增加 二、反馈极性的判断 正反馈和负反馈的判断法之一:瞬时极性法 在放大电路的输入端,假设一个输入信号的电压极性,可用“+”、“-”或“ “↓”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性,直至判断出反馈信号的瞬时电压 极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小,则为负反馈:反之为正反馈。 直流反馈与交流反馈的判断
本章讨论的问题： 1.什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正 反馈和负反馈？为什么要引入反 馈？2.如何判断电路中有无引入反馈？引入的是直流反馈还 是交流反馈？是正反馈还 是负反馈？3.交流负反馈有哪四种组态？如何判断？4.交流负反馈放大电路的一般表达式 是什么？5.放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别 产生什么样的影响？6.什 么是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈 系数和放大倍数？7.为什么放大电路以 三级为最常见？ 8.负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的负 反馈容易产生自激振荡？如何消除 自激振荡？ 6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.1.1 反馈的基本概念 在放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将 输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用 到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以，放大电路无反馈也称开环，放大 电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图。 图中 Xi 是输入信号， Xf 是反馈信号， Xi 称为净输 入信号。所以有 Xi Xi Xf = − 6.1.2 反馈的判断 一、有无反馈的判断 负反馈，加入反馈后，净输入信号 Xi < Xi ，输出幅度下降。 正反馈，加入反馈后，净输入信号 Xi > Xi ，输出幅度增加。 二、反馈极性的判断 正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法 在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”或“↑”、 “↓”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压 极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。 三、直流反馈与交流反馈的判断 反馈概念方框图
反馈信号只有交流成分时为交流反馈,反馈信号只有直流成分时为直流反馈,既有交 流成分又有直流成分时为交直流反馈。 正反馈和负反馈的判断法之二: 正反馈可使输出幅度増加,负反馈则使输岀幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后 正反馈和负反馈可用下列规则来判断:反馈信号和输入信号加于输入回路一点时,瞬时极性 相同的为正反馈,瞬时极性相反的是负反馈:反馈信号和输入信号加于输入回路两点时,瞬 时极性相同的为负反馈,瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极, 对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。 (动画9-1)(动画92) 6.2负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.1负反馈放大电路的分析要点 一、电压反馈和电流反馈 电压反馈,反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈 电流反馈,反馈信号的大小与输出申流成比例的反馈称为申流反馈。 电压反馈与电流反馈的判断 将输出电压‘短路’,若反馈回来的反馈信号为零,则为电压反馈:若反馈信号仍然存 在,则为电流反馈。 二、串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极,则为并联反馈,此时反馈信 号与输入信号是电流相加减的关系:反之,加在放大电路输入回路的两个电极,则为串联反 馈,此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。 对于三极管来说,反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极,则为并联 反馈:一个加在基极,另一个加在发射极则为串联反馈。 对于运算放大器来说,反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端,则为并 联反馈:一个加在同相输入端,另一个加在反相输入端则为串联反馈。 例题1:试判断图所示电路的反馈组态 解:根据瞬时极性法,见图中的红色“+”、“-”号,可知经电阻R1加在基极B1上的是直 流并联负反馈。因反馈信号与输岀电流成比例,故为电流反馈。结论是直流电流并联负反馈。 经R1加在E上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极,故为 串联反馈。结论:交流电压串联负反馈
反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交 流成分又有直流成分时为交直流反馈。 正反馈和负反馈的判断法之二： 正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后， 正反馈和负反馈可用下列规则来判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性 相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬 时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极， 对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。 （动画 9-1）（动画 9-2） 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.1 负反馈放大电路的分析要点 一、电压反馈和电流反馈 电压反馈，反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈； 电流反馈，反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。 电压反馈与电流反馈的判断： 将输出电压‘短路’，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存 在，则为电流反馈。 二、串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈，此时反馈信 号与输入信号是电流相加减的关系；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反 馈，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。 对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联 反馈；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反馈。 对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并 联反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。 例题 1:试判断图所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知经电阻 R1 加在基极 B1 上的是直 流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故为电流反馈。结论是直流电流并联负反馈。 经Rf 加在E1上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极，故为 串联反馈。结论：交流电压串联负反馈
Rc? 例题09.1图 例题09.2试判断图0903所示电路的反馈组态。 解:根据瞬时极性法,见图中的红色“+” 号,可知是负反馈。因反馈信号和 输入信号加在运放两个输入端,故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例,故为电压反 结论:交、直流串联电压负反馈 6.2.2四种负反馈组态 负反馈的类型有四种,即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负 反馈。在此要分析反馈的属性、求放大倍数等动态参数 电压串联负反馈 Re C T2 Roal IRL R1 ① (a)分立元件放大电路 (b)集成运放放大电路 图09.05电压串联负反馈 (1)判断方法 对图09.05(a)所示电路,根据瞬时极性法判断,经R加在发射极E1上的反馈电压为+, 与输入电压极性相同,且加在输入回路的两点,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 这将在下面分析 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。结论是交直流串联电压负反馈
例题 09.1 图 例题 09.2:试判断图 09.03 所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知是负反馈。因反馈信号和 输入信号加在运放两个输入端，故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反 馈。 结论：交、直流串联电压负反馈 6.2.2 四种负反馈组态 负反馈的类型有四种，即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负 反馈。在此要分析反馈的属性、求放大倍数等动态参数。 一、 电压串联负反馈 (a)分立元件放大电路 (b)集成运放放大电路 图 09.05 电压串联负反馈 (1) 判断方法 对图 09.05(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经 Rf加在发射极 E1 上的反馈电压为‘+’， 与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，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 Re1 上还有第一级本身的负反馈， 这将在下面分析。 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。结论是交直流串联电压负反馈
(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 X X v 1+A F 反馈系数Fn=X=,对于图0905a Re R o R+R 对于图09.05(b) R1 R R+r R1 二、电压并联负反馈 电压并联负反馈的电路如图0906所示。因反馈信号与输入信号在一点相加,为并联反 馈。根据瞬时极性法判断,为负反馈,且为电压负反馈。因为并联反馈,在输入端采用电流 相加减。即。 A 图0906电压并联负反馈 A.=V/具有电阻的量纲 Anr=V。/具有电阻的量纲 Fn=l/V。具有电导的量纲 arif 1+AF Am称为互阻增益,F称为互导反馈系数,AF相乘无量纲 对于深度负反馈,互阻增益为 Avif≈ 1 h==/R F 而电压增益为
(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 = = = i o i o f V V X X Avv vv vv vv A F A 1+ 反馈系数 F X X V V vv . . . . . = = f o f o ，对于图 09.05(a) 1 f f f e1 e1 . , 1 e vv vv R R A R R R F = + + ， 对于图 09.05(b) 1 f f f 1 1 . , 1 R R A R R R F vv vv = + + 二、电压并联负反馈 电压并联负反馈的电路如图 09.06 所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反 馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈，在输入端采用电流 相加减。即。 图 09.06 电压并联负反馈 i f i I = I + I vi o i A = V I / 具有电阻的量纲 vi o i A V I / f = 具有电阻的量纲 f o F iv = I /V 具有电导的量纲 = = . i . o f . I V Avi . . . 1 vi iv vi A F A + f . Avi 称为互阻增益， Fiv 称为互导反馈系数， AviFiv 相乘无量纲。 对于深度负反馈，互阻增益为 f . Avi . 1 Fiv o f o / f 1 V R V R Fiv = − − = 而电压增益为
R Vi IR R RFr R 三、电流串联负反馈 电流串联负反馈电路如图09.07所示。图09.07(a)是基本放大电路将Cc去掉而构成, 图0907(b)是由集成运放构成 对图0907(a),反馈电压从Rε上取出,根据瞬时极性和反馈电压接入方式,可判断为 串联负反馈。因输出电压短路,反馈电压仍然存在,故为串联电流负反馈 Rcll Rb v: Rb2l 图0907电流串联负反馈 对图09.07(b)的电路,求其互导增益 A F 。R R F 于是Aw≈/R,这里忽略了R的分流作用。电压增益为 A RL=Af RL 四、电流并联负反馈 电流并联负反馈的电路如图09.08(a)、(b)所示。对于图(a)电路,反馈节点与输入点相同, 所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路,也为电流并联负反馈 Rc A+ lo Re
1 f 1 1 f i 1 o i o f 1 R R R R F A I R V V V A iv vi vv = = = = − 三、 电流串联负反馈 电流串联负反馈电路如图 09.07 所示。图 09.07 (a)是基本放大电路将 Ce去掉而构成， 图 09.07 (b)是由集成运放构成。 对图 09.07 (a)，反馈电压从 Re上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为 串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。 (a) (b) 图 09.07 电流串联负反馈 对图 09.07(b)的电路，求其互导增益 f . Aiv . 1 Fvi R I I R Fvi = = o o . 于是 A . ivf 1/R ，这里忽略了 Rf的分流作用。电压增益为 R R R A R V I V V A iv vv L L . L f . i . o . i . o f . = = = 四、电流并联负反馈 电流并联负反馈的电路如图 09.08(a)、(b)所示。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同， 所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈