第5章_放大器中的负反馈

电流反馈。
假设输入端交流短路， RE 上的反馈依然存在
假设 vi 瞬时极性为 ○ + →则 ve(即 vf )极性为 ○ + 负反馈。 因净输入电压 vbe = vi - vf < vi 结论： RE 引入电流串联负反馈。
串联反馈。
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例3
判断下列电路的反馈极性和反馈类型。
RB RC1 RC2 VCC RB RC1 RC2 VCC
+ vo -
7
电流串联负反馈
开环互导增益 互阻反馈系数 闭环互导增益
Ag io / v i
RS
+ vs -
v+ + i Ag i v - v+ f kfr
io R L
k fr v f / i o
Agf Ag /(1 Ag kfr )
电流并联负反馈
开环电流增益
Ai io / ii
○ +
+
vi
○ ○ vo Rf R E2 + +
vi
○ +
-
○ ○ ○ vo Rf RE2 +
-
RE1
RE1
电流并联负反馈
Rf
电流串联正反馈
Rf R1
R1
vs+ -
○ +
+
A
○ vo v+ s
○+
○+ +
A
○ vo +
电压并联负反馈
电压串联负反馈
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例4
判断下列电路的反馈极性和反馈类型。
VCC RC1 Rs RC2 RC3 vo
若 xf 与 xi 反相，使 xi 增大的，为正反馈。
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说明
用瞬时极性法比较 xf 与 xi 极性时：
若是串联反馈：则直接用电压进行比较(vi = vi - vf )。
若是并联反馈：则需根据电压的瞬时极性，标出相关支路 的电流流向，然后用电流进行比较(ii = ii - if )。
Rf
VCC RC RC
if + vi
ii
○ + ib
○ -
+
vo
+ + vi R f Rf vo
-
-
分析：
假设输出端交流短路， Rf的反馈作用消失 电压反馈。
假设输入端交流短路， Rf 的反馈作用消失
因净输入电流 ib = ii - if < ii 结论： Rf 引入电压并联负反馈。 负反馈。
xs 基 + Ro 放 - Ast xs
反馈 网络
+ RL vo -
由定义得 Rof 电路模型：令 xs = 0 xs 基 + Ro 放 i (v Ast xs ) / Ro - Ast xs 由图 x
xs xf k f v
v i Ro 1 Ast kf
io xs xf xs 基放 Asn xs
反馈 网络
Ro RL
令 xs = 0 xf
i
xs 基放 Asn xs
反馈 网络
Ro
+ v -
Rof
v i
Ro (1 Asn kf ) Ro Fsn
结论 引入电流反馈，反馈越深，输出电阻越大，io 越稳定。
21
5.2.4 减小频率失真(或扩展通频带)

1 (1 Akf )
2
(2)
(2)(1)得

反馈越深，增益灵敏度越小。
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5.2.3 改变输入、输出电阻
输入电阻
串联反馈 基放输入电阻
Ri v i / ii
s
ii
+
Rs + vi v
+ vi Ri kf
Axo环路Fra bibliotek益T vf / v i Ak f
-
反馈电路输入电阻：
并联反馈。
假设 vi 瞬时极性为 ○ →则 vc 为 ○ → 形成的 if 方向如图示。 + -
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例2
判断图示电路的反馈极性和反馈类型。
VCC RB1 RC RB1 RC
○ + + R vi B2 分析：
RE
○ +
+ -
vo
+ + R vi B2 RE
vo
-
假设输出端交流短路， RE 上的反馈依然存在
按交、直流性质分：
直流反馈： 反馈信号为直流量，用于稳定电路静态工作点。
交流反馈： 反馈信号为交流量，用于改善放大器动态性能。
多级放大器中的反馈：
局部反馈： 反馈由本级输出信号产生，可忽略。 越级反馈： 输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送 的称为级间(或越级)反馈。
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例1
判断电路的反馈极性和反馈类型。
iS RS
ii if A kf xo
+ vs -
v+ + i i v - v+ f -
并联反馈
在输入端，反馈网络与基本放大器并接，反馈信号以电流 if 的形式出现，并在输入端进行电流比较，即 ii = ii - if 。
6
四种类型负反馈放大器增益表达式
电压串联负反馈
开环电压增益 电压反馈系数
vo
反馈网络
例如：一基本放大器， 输入正弦信号时，输出产生失真。 引入负反馈 vo 失真减小。
注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入信号本身 产生失真，反馈电路无能为力。
23
5.2.6 噪声性能不变
同减小非线性失真一样，引入负反馈可减小噪声。 注意：负反馈在减小噪声的同时，有用信号以同样的倍 数在减小，其信噪比不变。 因此，引入负反馈放大器噪声性能不变。
由于净输入信号
xi xi xf
若 xf 削弱了xi，使 xi < xi
若 xf 增强了xi，使 xi > xi 说明
负反馈 正反馈
负反馈具有自动调节作用，可改善放大器性能。 例：某原因
xo xf
xo
xi ( xi xf )
负反馈的自动调节作用是以牺牲增益为代价的。
xo xi xf

xo / xi 1 xf / xi

A 1 Akf

A 1 T

A F
反馈深度
环路增益
F 1 Ak f 1 T
T xf / xi Akf
反馈深度 F(或环路增益 T )是衡量反馈强弱的一项 重要指标。其值直接影响电路性能。
3
反馈极性
kf
电流反馈
在输出端，凡反馈网络与基本放大器串接，反馈信号取自 负载中输出电流的反馈称为电流反馈。 输出量 xo = io
5
根据输入端连接方式
串联反馈
在输入端，反馈网络与基本放大器串接，反馈信号以电压
vf 的形式出现，并在输入端进行电压比较，即 vi = vi - vf 。
RS
ii A kf xo
反馈放大器组成框图
输入信号 净输入信号 xi xf
xi xi xf
xi 反馈信号
基本放大器 A
反馈网络 kf
xo
输出信号
2
反馈放大器增益一般表达式
开环增益 反馈系数
A xo / x i
xi xf
xi
基本放大器 A 反馈网络 kf
xo
k f xf / xo
闭环增益 Af xo / xi
Rif vi ii
v i vf ii v i v i Akf ii
+ vf - v i ii

(1 Akf ) Ri F
结论
引入串联反馈，反馈越深，输入电阻越大。
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并联反馈 基放输入电阻 环路增益
T
ii
Ri
if ii
i i A xo
vi ii
+ if R i i s R vi s -
综上所述，负反馈对放大器性能影响主要表现为： 降低增益 减小增益灵敏度(或提高增益稳定性) 改变电路输入、输出电阻
减小频率失真(或扩展通频带) 减小非线性失真
噪声性能不变
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基本放大器引入负反馈的原则
在电路输出端
若要求电路 vo 稳定或 Ro 小 若要求电路 io 稳定或 Ro 大
vi
○ +
○ +
T1 T2
○ +
R1 Rf
T3
○ +
RE2 VEE VCC
电流串联负反馈
RC1 RS
RC2
Rf
RE
○ ○ +
T1 T2 R1
○ T3 vo
vi
电流并联负反馈
RC3
VEE
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5.2 负反馈对放大器性能的影响
5.2.1 降低增益
由 Af
A 1 Akf A F
Af s AS 1 AS kf AS FS
第5章
5.1
放大器中的负反馈
反馈放大器的基本概念
5.2 5.4
5.5
负反馈对放大器性能的影响 深度负反馈
负反馈放大器的稳定性
1
*5.3 负反馈放大器的性能分析
5.1 反馈放大器的基本概念
5.1.1 反馈放大器的组成
将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络 回送到电路输入端，并对输入信号进行调整，所形成的 闭合回路即反馈放大器。
Av vo / v i
RS
+ vs -
+ + vi vi Av - v+ f ii ii kfv
RL
+ vo -
kf v vf / vo
闭环电压增益 Avf Av /(1 Av kfv )
电压并联负反馈
开环互阻增益
Ar vo / ii
iS
RS
if Ar
kfg
RL
互导反馈系数 kfg if / vo 闭环互阻增益 Arf Ar /(1 Ar kfg )
ii
iS RS
ii
if Ai kfi io R L
电流反馈系数
闭环电流增益
k fi i f / i o
Aif Ai /(1 Ai kfi )
注意：不同反馈类型对应不同输入、输出电量，因此不同类 型反馈电路的 A、kf 、Af 含义不同。
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5.1.3 反馈极性与类型的判别
判断是否为反馈电路
io
RL
+ vs -
v+ + i Av i v - v+ f kfv
+ vo -
iS
RS
判断电压与电流反馈
假设输出端交流短路，若反馈信号消失，则为电压反馈； 反之为电流反馈。
判断串联与并联反馈
假设输入端交流短路，若反馈作用消失，则为并联反馈； 反之为串联反馈。
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判断反馈极性 — 采用瞬时极性法
应引入电压负反馈。 应引入电流负反馈。
由于负反馈降低了电路增益灵敏度，因此放大器可在更宽 的通频带范围内维持增益不变。 设基放为单极点系统： 若反馈网络反馈系数为： 则闭环系统： 其中：
AfI
A( s )
AI 1 s /P
则
H P
kf
Af ( s )
AI 1 AI kf
A( s ) 1 A( s ) kf
正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。
4
5.1.2 四种类型负反馈放大器
根据输出端连接方式
电压反馈
在输出端，凡反馈网络与基本放大器并接，反馈信号取 自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。 输出量 xo = vo xi xf kf xi A
RL
+ vo -
xi xf
xi
A
io R L
得知： 反馈越深，电路增益越小。
注：当取源增益时，上式依然成立，即
5.2.2 减小增益灵敏度(或提高增益稳定性)
定义 由
Af A 1 1 Akf
S
A Af
S
A Af

Af / Af A / A

A Af

Af A

A Af

Af A
(1)
1 1 Akf 1 F
得
Af A

AfI 1 s / pf
AI F
pf Hf H (1 AI kf ) H F
单极点系统引入负反馈后，反馈越深，上限角频率越大、 增益越小，但其增益带宽积维持不变。
注意：通频带的扩展是以降低增益为代价的。
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5.2.5 减小非线性失真
vi vf
vi
基本放大器
用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示
各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。 xi xi A xo xf kf
设 vi 瞬时极性为 经 A 判断 v o ？ 经 kf 判断 xf ？ ？ ？
比较 xf 与 xi 的极性 ( xi = xi - xf ) 若 xf 与 xi 同相，使 xi 减小的，为负反馈；
看电路输出与输入之间是 否接有元件，若有则为反馈电 路，该元件即为反馈元件。
例1
Rf vi VCC RC vo
xi xf
xi
A kf
xo
例2
RB1 RC
VCC
+
+ R vi B2 Rf 为反馈元件。
RE
vo
-
RE 为反馈元件。
9
判断反馈类型 — 采用短路法
RS
ii
RL
ii if Ai kfi
f
i
+ v -
得
Rof
Ro Fst
反馈 网络
结论 引入电压反馈，反馈越深，输出电阻越小，vo 越稳定。
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电流反馈
Ro ：考虑反馈网络负 载效应后，基放输出电阻。 Asn ：负载短路时，基本 放大器源增益。 由定义得 Rof 电路模型： 由图 得
v ( i Asn xs ) Ro xs xf k f i
Akf
kf
反馈电路输入电阻：
Rif vi ii
vi ii if
vi ii ii Akf

vi
1
ii (1 Akf )

Ri F
结论
引入并联反馈，反馈越深，输入电阻越小。
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输出电阻
电压反馈
Ro ：考虑反馈网络负载 效应后，基放输出电阻。 Ast ：负载开路时，基本 放大器源增益。 xs xf