4.2 负反馈放大器
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电流反馈:反馈信号与输出电流成正比。 判断方法:把输出端短路,如果反馈信号不为零,则为电 流反馈。
三、串联反馈和并联反馈
串联反馈:净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。
判断方法:把输入端短路,如果反馈信号不为零,则为 串联反馈。
并联反馈:净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。
判断方法:把输入端短路,如果反馈信号为零,则为 并联反馈。
(3)正反馈和负反馈的判别
采用信号瞬时极性法判别,设某一瞬时,输入信号vi 极 性为正“+”,并标注在输入端晶体管基极上,然后根据放大 器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向,在 晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的 极性。可见,图(a)中反馈到输入回路的 vf 的极性是“+”, 与输入电压 vi 反相,削弱了 vi的作用,所以是负反馈;而图 (b)中,反馈到输入端的 if 极性是“-”,它削弱了vi 的作用, 所以也是负反馈。
(1 FAv ) :放大器的反馈深度。如果负反馈很深, 即 (1 FAv ) 1 时,则
Av f
Av 1 FAv
Av FAv
1 F
(4.2.3)
可见,在深度负反馈条件下,反馈放大器的放大倍数 Avf仅 取决于反馈系数F ,而与 Av 无关。当晶体管参数、电源电压、 环境温度及元件参数发生变化时,负反馈放大器的放大倍数受 其影响很小,基本不变,从而使放大倍数稳定性获得了提高。
结论,放大器引入负反馈后,使放大倍数下降;但提 高了放大倍数的稳定性;扩展了通频带;减小了非线性失 真;改变了输入、输出电阻。
4.2.3 射极输出器 一、反馈类型 电路如图所示。其反馈信号 vf 取自发射极,若输出端 短路,则 v f 0 ,所以是电压反馈。用瞬时极性法判别,可 得 vb 和 ve(即)vf 极性相同,反馈信号削弱了输入信号的作 用,所以是负反馈。在输入回路中 vi vbe vf ,所以是串联 反馈。综合看来,电路的反馈类型为电压串联负反馈放大器。
4.2 负反馈放大器
4.2.1 反馈及其分类 4.2.2 负反馈对放大器性能的改善 4.2.3 射极输出器
4.2 负反馈放大器
4.2.1 反馈及其分类
动画 负反馈类型的判别
反馈:把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈 电路送到输入端或输入回路,与输入信号一起控制放大器的 过程。
反馈电路:由电阻或电容等元件组成。 图中 vi为输入信号,vo 为输出信号,vf 为反馈信号。
[例4.2.1] 判别电路中反馈元件引进的是何种反馈类 型。
解(1)电压反馈和电流反馈的判别
当输出端分别短路后,图(a)中vf 消失,而图(b)中,
管子
V
的
2
iE2不消失,即
v
f
不等于零,所以图(a)是电压反馈,
图(b)是电流反馈。
(2)串联反馈和并联反馈的判别
的 v当f消输失入,端所分以别图短(路a后),是图串(联a反)馈中,vf图不(消b失),是图并(联b反)馈中。
4.2.2 负反馈对放大器性能的改善 一、提高了放大倍数的稳定性
由图可知,
反馈电压 反馈系数
vf
R1
R2 R2
vo
F vf vo
(4.2.1)
设 Av ——放大器无反馈时的放大倍数; vi' ——净输入电压;
Avf ——加入负反馈后的放大倍数,则
Av f
vo vi
Av
vo vi'
因
增大输入电阻。
对于并联负反馈,在输入电压 vi 不变时,反馈电流if 的 分流作用致使输入电流ii 增加,相当于输入电阻减小。即并
联负反馈减小输入电阻。
2.输出电阻的改变
电压负反馈维持输出电压不受负载电阻变动的影响而 趋于恒定,说明输出电阻比无反馈时输出电阻要小;而电 流负反馈维持输出电流不受负载电阻变动的影响而趋于恒 定,说明输出电阻比无反馈时输出电阻要大。即电压负反 馈使输出电阻减小;电流负反馈使输出电阻增大。
vi vi vf ; vf Fvo FAvvi
故 所以
vi vi FAvvi
Av f
Av vi (1 FAv )vi
1 1 FAv
Av
即 Avf Av
(4.2.2)
可见,Avf 是 Av的 (1 FAv )倍,(1 FAv ) 愈大,Avf比 Av 就愈小。
结论:负反馈使放大器放大倍数减小 (1 FAv ) 倍;在深度负 反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。
二、改善了放大器的频率特性 无反馈时,中频段的电压放大倍数为 A,vo 其上、下限
频率分别为 f和H f。L 加入负反馈后,中频段的电压放大
倍数下降到 Av。o 而高频段和低频段由于原放大倍数较小 其反馈量相对于中频段要小,因此放大倍数的下降量相对 中频段要少,使放大器的频率特性变得平坦。即通频带展 宽了,使放大器的频率特性得到改善。
负反馈对频响的改善
三、减小了放大器的波形失真
动画 负反馈对放大器波形的改善 在上面图中。设无反馈时,输入信号 vi 为正弦波(A半 周与B半周一样大),由于晶体管特性曲线的非线性,放大 器输出信号 vo 发生了失真,出现了A半周大、B半周小的波 形。加入负反馈后, 反馈信号 vf与输入信号 vi 进行叠加产 生一个 A 半周小、 B半周大的预失真信号 vi ,再经放大器 放大,由于放大器对A半周放大能力较大,从而使输出信号 中vo A半周与B半周的差异缩小了,因此放大器的输出波形得 到了改善。
四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻
放大器引入负反馈后,输入电阻的改变取决于反馈电 路与输入端的联接方式;输出电阻的改变取决于反馈量的 性质。
1.输入电阻的改变
对于串联负反馈,在输入电压 vi不变时,反馈电压 vf 削 减了输入电压 vi 对输入回路的作用,使净输入电压vi 减小, 致使输入电流 ii 减小,相当于输入电阻增大。即串联负反馈
反馈放大器框图
反馈的分类及判别方法:
一、正反馈和负反馈 正反馈:反馈信号起到增强输入信号的作用。 判断方法:若反馈信号与输入信号同相,则为正反馈。 负反馈:反馈信号起到削弱输入信号的作用。 判断方法:若反馈信号与输入信号反相,则为负反馈。
二、电压反馈和电流反馈 电压反馈:反馈信号与输出电压成正比。 判断方法:把输出端短路,如果反馈信号为零,则为电压反馈。
三、串联反馈和并联反馈
串联反馈:净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。
判断方法:把输入端短路,如果反馈信号不为零,则为 串联反馈。
并联反馈:净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。
判断方法:把输入端短路,如果反馈信号为零,则为 并联反馈。
(3)正反馈和负反馈的判别
采用信号瞬时极性法判别,设某一瞬时,输入信号vi 极 性为正“+”,并标注在输入端晶体管基极上,然后根据放大 器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向,在 晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的 极性。可见,图(a)中反馈到输入回路的 vf 的极性是“+”, 与输入电压 vi 反相,削弱了 vi的作用,所以是负反馈;而图 (b)中,反馈到输入端的 if 极性是“-”,它削弱了vi 的作用, 所以也是负反馈。
(1 FAv ) :放大器的反馈深度。如果负反馈很深, 即 (1 FAv ) 1 时,则
Av f
Av 1 FAv
Av FAv
1 F
(4.2.3)
可见,在深度负反馈条件下,反馈放大器的放大倍数 Avf仅 取决于反馈系数F ,而与 Av 无关。当晶体管参数、电源电压、 环境温度及元件参数发生变化时,负反馈放大器的放大倍数受 其影响很小,基本不变,从而使放大倍数稳定性获得了提高。
结论,放大器引入负反馈后,使放大倍数下降;但提 高了放大倍数的稳定性;扩展了通频带;减小了非线性失 真;改变了输入、输出电阻。
4.2.3 射极输出器 一、反馈类型 电路如图所示。其反馈信号 vf 取自发射极,若输出端 短路,则 v f 0 ,所以是电压反馈。用瞬时极性法判别,可 得 vb 和 ve(即)vf 极性相同,反馈信号削弱了输入信号的作 用,所以是负反馈。在输入回路中 vi vbe vf ,所以是串联 反馈。综合看来,电路的反馈类型为电压串联负反馈放大器。
4.2 负反馈放大器
4.2.1 反馈及其分类 4.2.2 负反馈对放大器性能的改善 4.2.3 射极输出器
4.2 负反馈放大器
4.2.1 反馈及其分类
动画 负反馈类型的判别
反馈:把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈 电路送到输入端或输入回路,与输入信号一起控制放大器的 过程。
反馈电路:由电阻或电容等元件组成。 图中 vi为输入信号,vo 为输出信号,vf 为反馈信号。
[例4.2.1] 判别电路中反馈元件引进的是何种反馈类 型。
解(1)电压反馈和电流反馈的判别
当输出端分别短路后,图(a)中vf 消失,而图(b)中,
管子
V
的
2
iE2不消失,即
v
f
不等于零,所以图(a)是电压反馈,
图(b)是电流反馈。
(2)串联反馈和并联反馈的判别
的 v当f消输失入,端所分以别图短(路a后),是图串(联a反)馈中,vf图不(消b失),是图并(联b反)馈中。
4.2.2 负反馈对放大器性能的改善 一、提高了放大倍数的稳定性
由图可知,
反馈电压 反馈系数
vf
R1
R2 R2
vo
F vf vo
(4.2.1)
设 Av ——放大器无反馈时的放大倍数; vi' ——净输入电压;
Avf ——加入负反馈后的放大倍数,则
Av f
vo vi
Av
vo vi'
因
增大输入电阻。
对于并联负反馈,在输入电压 vi 不变时,反馈电流if 的 分流作用致使输入电流ii 增加,相当于输入电阻减小。即并
联负反馈减小输入电阻。
2.输出电阻的改变
电压负反馈维持输出电压不受负载电阻变动的影响而 趋于恒定,说明输出电阻比无反馈时输出电阻要小;而电 流负反馈维持输出电流不受负载电阻变动的影响而趋于恒 定,说明输出电阻比无反馈时输出电阻要大。即电压负反 馈使输出电阻减小;电流负反馈使输出电阻增大。
vi vi vf ; vf Fvo FAvvi
故 所以
vi vi FAvvi
Av f
Av vi (1 FAv )vi
1 1 FAv
Av
即 Avf Av
(4.2.2)
可见,Avf 是 Av的 (1 FAv )倍,(1 FAv ) 愈大,Avf比 Av 就愈小。
结论:负反馈使放大器放大倍数减小 (1 FAv ) 倍;在深度负 反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。
二、改善了放大器的频率特性 无反馈时,中频段的电压放大倍数为 A,vo 其上、下限
频率分别为 f和H f。L 加入负反馈后,中频段的电压放大
倍数下降到 Av。o 而高频段和低频段由于原放大倍数较小 其反馈量相对于中频段要小,因此放大倍数的下降量相对 中频段要少,使放大器的频率特性变得平坦。即通频带展 宽了,使放大器的频率特性得到改善。
负反馈对频响的改善
三、减小了放大器的波形失真
动画 负反馈对放大器波形的改善 在上面图中。设无反馈时,输入信号 vi 为正弦波(A半 周与B半周一样大),由于晶体管特性曲线的非线性,放大 器输出信号 vo 发生了失真,出现了A半周大、B半周小的波 形。加入负反馈后, 反馈信号 vf与输入信号 vi 进行叠加产 生一个 A 半周小、 B半周大的预失真信号 vi ,再经放大器 放大,由于放大器对A半周放大能力较大,从而使输出信号 中vo A半周与B半周的差异缩小了,因此放大器的输出波形得 到了改善。
四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻
放大器引入负反馈后,输入电阻的改变取决于反馈电 路与输入端的联接方式;输出电阻的改变取决于反馈量的 性质。
1.输入电阻的改变
对于串联负反馈,在输入电压 vi不变时,反馈电压 vf 削 减了输入电压 vi 对输入回路的作用,使净输入电压vi 减小, 致使输入电流 ii 减小,相当于输入电阻增大。即串联负反馈
反馈放大器框图
反馈的分类及判别方法:
一、正反馈和负反馈 正反馈:反馈信号起到增强输入信号的作用。 判断方法:若反馈信号与输入信号同相,则为正反馈。 负反馈:反馈信号起到削弱输入信号的作用。 判断方法:若反馈信号与输入信号反相,则为负反馈。
二、电压反馈和电流反馈 电压反馈:反馈信号与输出电压成正比。 判断方法:把输出端短路,如果反馈信号为零,则为电压反馈。