第五章 反馈和负反馈电路

第五章反馈和负反馈放大电路二、重点和难点本章的重点是：反馈的基本概念、反馈极性和类型的判断、负反馈对放大电路性能的影响和反馈的正确引入、深度负反馈条件下放大电路的分析计算。

本章的难点是：反馈极性和类型的判断、负反馈放大电路自激振荡及其消除。

三、教学内容5.1 反馈的基本概念1. 什么是反馈在电子电路中，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或者全部通过一定的网络返送回输入回路，以影响放大电路性能的措施，称为反馈。

2. 交流反馈与直流反馈在放大电路的交流通路中存在的反馈称为交流反馈，直流通路中存在的反馈称为直流反馈，前者影响放大电路的动态性能，后者主要影响放大电路的静态性能。

3. 正反馈与负反馈当电路中引入反馈后，反馈信号能削弱输入信号的作用，称为负反馈。

负反馈能使输出信号维持稳定。

相反，反馈信号加强了输入信号的作用，称为正反馈。

正反馈将破坏电路的稳定性。

常用瞬时极性法判别正负反馈。

4．负反馈放大电路的方框图及一般表达式负反馈放大电路是由基本放大电路和反馈网络组成，电路的方框图如图5.1所示。

基本放大电路的放大倍数称为开环放大倍数，反馈网络的传输系数称为反馈系数，负反馈放大电路的放大倍数称为闭环放大倍数，它们的定义如下：，，基本放大电路的净输入信号为：闭环放大倍数的一般表达式为：如果只讨论中频段的情况，、和都是实数，上式可改写为：其中：的大小反映了反馈程度的强弱，称为反馈深度。

对于闭环放大倍数的一般表达式，当（1）时，，电路引入了负反馈。

（2）时，，电路引入了正反馈。

（3）时，，电路无反馈。

（4）时，，电路产生了自激振荡。

5.2 负反馈放大电路的四种基本类型1. 电压反馈和电流反馈若反馈信号取自输出电压信号，则称为电压反馈；若反馈信号取自输出电流信号，则称为电流反馈。

通常，采用将负载电阻短路的方法来判别电压反馈和电流反馈。

具体方法是：若将负载电阻R L短路，如果反馈作用消失，则为电压反馈；如果反馈作用存在，则为电流反馈。

2．串联反馈和并联反馈若反馈信号与输入信号在基本放大电路的输入端以电压串联的形式迭加，则称为串联反馈；若反馈信号与输入信号在基本放大电路的输入端以电流并联的形式迭加，则称为并联反馈。

根据电压/电流和串联/并联反馈，可构成电压串联、电压并联、电流串联和电流并联四种基本类型。

四种负反馈放大电路的方框图如图5.2所示。

四种负反馈放大电路中、和的具体含义如表5.1所列。

表5.1 负反馈放大电路参数的意义5.3负反馈对放大电路性能的影响引入负反馈后，虽使闭环放大倍数下降到开环时的1/(1+AF)倍，却能换取其它性能的改善，其改善程度都与反馈深度1+AF有关。

1．提高放大倍数的稳定性引入负反馈后，A f的相对变化量，仅为A的相对变换量的1/(1+AF)倍，即：2．扩展频带宽度负反馈能扩展放大电路的频带宽度。

如果放大电路中只含一个惯性环节时，闭环上下限截止频率与开环上下限截止频率的关系、闭环频带宽度与开环频带宽度的关系以及增益带宽积的关系分别如下：3．减小非线性失真4．抑制反馈环内的干扰和噪声5．改变输入电阻和输出电阻负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻影响的情况如表5.2所列。

表5.2负反馈对输入电阻和输出电阻影响5.4负反馈放大电路的分析及近似计算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近似计算法。

深度负反馈条件是：相应的闭环放大倍数近似为：1. 利用近似计算根据电路的反馈类型，求解不同量纲的计算，具体方法如下：电压串联电压并联，电流串联，电流并联，上述关系式中的R S是信号源与基本放大电路输入端之间的等效电阻。

2. 利用近似计算在深度负反馈条件下，。

对于串联反馈，，相当于近似等于零，这一特性称为“虚短”特性。

对于并联反馈，，相当于近似等于零，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。

5.5负反馈放大电路的自激振荡及消除由放大电路的频率响应可知，放大电路在高频区和低频区将会产生附加相移，当附加相移达到一定程度时，就会使电路中的负反馈变成正反馈，从而有可能引起电路自激振荡。

1．自激振荡的条件当下列两个条件同时满足时，负反馈放大电路产生自激振荡。

幅度条件相位条件式中：和分别为基本放大电路和反馈网络的附加相移。

2．稳定条件当满足下列条件时，负反馈放大电路不会产生自激振荡，即负反馈电路的稳定条件为：时，3．稳定裕度（1）幅度裕度G m一般应小于－10dB。

设f=f c时，，则G m定义为：（2）相位裕度Φm一般应小于45°。

设f= f0时，，则Φm定义为：3．消除自激振荡的方法对于可能产生自激振荡的反馈放大电路，采用相位补偿的方法可以消除自激振荡。

通常是在放大电路中加入RC相位补偿网络，改善放大电路的频率特性，使放大电路具有足够的幅度裕度G m和相位裕度Φm。

四、典型例题反馈的基本概念例5-1例5-2例5-3 例5-4例5-5 例5-6负反馈对电路性能的影响例5-7负反馈方框图及一般表示式例5-8 例5-9负反馈的引入例5-10 例5-11 例5-12负反馈电路的自激振荡例5-13 例5-14正反馈例5-15【例5-1】电路如图(a)、(b)所示。

（1）判断图示电路的反馈极性及类型；（2）求出反馈电路的反馈系数。

图(a) 图(b)【相关知识】负反馈及负反馈放大电路。

【解题思路】（1）根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。

（2）根据反馈网络求电路的反馈系数。

【解题过程】（1）判断电路反馈极性及类型。

在图(a)中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为♁时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为♁，故本电路是电压串联负反馈电路。

在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。

（2）为了分析问题方便，画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图（c）、(d)所示。

图(c) 图(d)由于图(a)电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。

由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。

即故图(a)电路的反馈系数由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。

故图(b)电路的反馈系数【例5-2】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。

（1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。

（2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“−”，则引入的反馈一定是负反馈。

（3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。

（4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。

（5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。

（6）将负反馈放大电路的反馈断开，就得到电路方框图中的基本放大电路。

（7）反馈网络是由影响反馈系数的所有的元件组成的网络。

（8）阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。

【相关知识】反馈的有关概念，包括什么是反馈、直流反馈和交流反馈、电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈、负反馈放大电路的方框图、放大电路的稳定性【解题思路】正确理解反馈的相关概念，根据这些概念判断各题的正误。

【解题过程】（1）通常，称将输出量引回并影响净输入量的电流通路为反馈通路。

反馈是指输出量通过一定的方式“回授”，影响净输入量。

因而只要输出回路与输入回路之间有反馈通路，就说明电路引入了反馈，而反馈通路不一定将放大电路的输出端和输入端相连接。

例如，在下图所示反馈放大电路中，R2构成反馈通路，但它并没有把输出端和输入端连接起来。

故本题说法正确。

（2）正、负反馈决定于反馈的结果是使放大电路的净输入量或输出量的变化增大了还是减小了，若增大则为正反馈，否则为负反馈；与放大电路放大倍数的极性无关。

换言之，无论放大倍数的符号是“＋”还是“−”，放大电路均可引入正反馈，也可引入负反馈。

故本题说法错误。

（3）直流反馈是放大电路直流通路中的反馈，交流反馈是放大电路交流通路中的反馈，与放大电路的耦合方式无直接关系。

本题说法错误。

（4）电压负反馈稳定输出电压，是指在输出端负载变化时输出电压变化很小，因而若负载变化则其电流会随之变化。

故本题说法错误。

（5）根据串联负反馈和并联负反馈的定义，本题说法正确。

（6）本题说法错误。

负反馈放大电路方框图中的基本放大电路需满足两个条件，一是断开反馈，二是考虑反馈网络对放大电路的负载效应。

虽然本课程并不要求利用方框图求解负反馈放大电路，但是应正确理解方框图的组成。

（7）反馈网络包含所有影响反馈系数的元件组成反馈网络。

例如，在上图所示电路中，反馈网络由R1、R2和R4组成，而不仅仅是R2。

故本题说法正确。

（8）在低频段，阻容耦合负反馈放大电路由于耦合电容、旁路电容的存在而产生附加相移，若满足了自激振荡的条件，则产生低频振荡。

根据自激振荡的相位条件，在放大电路中有三个或三个以上耦合电容、旁路电容，引入负反馈后就有可能产生低频振荡，而且电容数量越多越容易产生自激振荡。

故本题说法正确。

综上所述，答案为：（1）√，（2）×，（3）×，（4）×，（5）√，（6）×，（7）√，（8）√【常见错误】（1）正反馈、负反馈概念不清楚，将正反馈使输出量的变化增大理解为放大倍数为正，将负反馈使输出量的变化减小理解为放大倍数为负。

（2）直流反馈与交流反馈概念不清楚，将直流反馈理解为直接耦合放大电路引入的反馈，将交流反馈理解为阻容耦合放大电路引入的反馈。

（3）在分析负反馈放大电路的基本放大电路时，没有考虑反馈网络对放大电路的负载效应。

【例5-3】试判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈。

设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

【相关知识】分立元件放大电路（双极型管放大电路和单极型管放大电路）各种接法的极性判断，反馈的判断方法，包括判断是否引入了反馈、判断反馈的正负、判断直流反馈和交流反馈、判断交流负反馈的四种组态。

【解题思路】（1）根据反馈的定义，判断电路中是否存在反馈通路，从而判断是否引入了反馈。