模拟电子技术基础--第6章--放大电路中的反馈
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第六章 反馈放大电路
• 第一节 四种类型的放大电路 • 第二节 反馈的定义与分类 • 第三节 反馈放大电路放大倍数的一般表达式 • 第四节 负反馈对放大电路性能的影响
本章作业
• • • • • • • • • • 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 6-9 6-15
第一节 四种类型的放大电路
if
R R R io
f
F
if io
R R Rf
A iF
io iI
1 F
R Rf R
if
uo Rf
uo ii 1 F
F
if uo
1 R
f
A RF
Rf
if
uo ii
uo Rf
1 F
F
if uo
1 R
f
A Rf
第四节 负反馈对放大电路性能的 影响
负反馈对放大电路性能的改善
• 提高增益的稳定性
• 减少非线性失真
• 扩展频带
• 对输入电阻的影响 • 对输出电阻的影响 • 为改善性能引入负反馈的一般原则
提高增益的稳定性
1、闭环时 则
AF
dA F dA
A 1 AF
1
只考虑幅值有
AF
Xo
Xo AF X
i
X id X f
所以
Xo Xo A FS Xi /K Xs
K AF
Xo X o / A X oF
ห้องสมุดไป่ตู้
对信号源的增益
与标注的参考方向有关
Xs Xi + – Xf F X id Xo
Xs K Xi + – Xf F X id A Xo
id
开环增益（考 虑反馈网络的 负载效应）
反馈系数 即 闭环增益
o
Xo AF X
i
A AF 1 AF
X i KX s
闭环增益的 一般表达式
因为
所以
X id X i X f
又因为
AF
1 F
R E1 R f R E1
u
f
R1 R1 R 2
uo
F
u
f
R1 R1 R 2
uo
A uF
1 F
R1 R 2 R1
if
Re2 Re2 R f
F
if io
Re2 Re2 R f
io
A iF
io ii
1 F
Re2 R f Re2
Re1又是T1本级的电流串联负反馈 Re2是T2本级的电流串联负反馈
电路中存在三个反馈环，分析时以级间反馈作为主要反馈环。
方框示意图 vi Rb vID Av vo RL
vf
Rf Re1 Fv
例2
交流通路
电压负反馈的重要特 点是电路的输出电压 趋于维持恒定。
vo vo
vf
vbe=vi-vf vc2
3、正反馈与负反馈 正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。 负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。
另一角度
正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。 负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。
1、电压串联负反馈
针对电压放大电路，引入电压串联负反馈改善放大电路的交流指标
例1
交流通路
找出反馈网络—Rf 和Re1
电压串联负反馈
电流串联负反馈
电压并联负反馈
电流并联负反馈
2. 反馈深度的讨论
A AF 1 AF
1 AF
称为反馈深度 一般负反馈
(1 )
(2) (3) (4)
1 A F 1 时，
1 A F 1 时， 1 A F 1 时， 1 A F 0 时，
• 电压放大电路（输入和输出均是电压） • 电流放大电路（输入和输出均是电流） • 互阻放大电路（输入是电流、输出是电 压） • 互导放大电路（输入是电压、输出是电 流）
针对四种类型的放大电路分别引进 四种类型的负反馈以改善交流指标
• （一）针对电压放大电路，引入电压串联负反馈 改善放大电路的交流指标 • （二）针对电流放大电路，引入电流并联负反馈 改善放大电路的交流指标 • （三）针对互阻放大电路，引入电压并联负反馈 改善放大电路的交流指标 • （四）针对互导放大电路，引入电流串联负反馈 改善放大电路的交流指标
K
A
信号 X 在四种反馈阻态中的具体形式
电压串联
X X
id
电压并联
I id Ii If Vo
电流串联 电流并联
V id V i Vf Io I id Ii If Io
V id V i Vf Vo
i
Xf Xo
四种反馈组态中各信号量的比较 输出量、输入量、净输入量、反馈量的量纲各不相同。
第五节 深度负反馈放大电路的分 析方法
深度负反馈条件下的近似计算
1.深度负反馈的特点
由于
1 A F 1
则
AF
A A 1 F F F 1 A A
即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 又因为
Xo AF X
i
f
Xf F X
Rf
u
f
io R e
A GF io ui 1 F
F
u
f
io
Re
1 Re
u
f
io R f
io ui 1 F 1 Rf
F
u
f
io
A Gf
Rf
第二节 反馈的定义与分类
1. 反馈
输入信号 （ui或ii） 反馈信号 （uf或if） 反向传输 输出信号 （uo或io） 正向传输
+
放大电路 A
反馈网络 F
反馈:
将输出交流信号(电压或电流)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，并对放大电路造成影响。
+ Uo Rc2 -
Rf BG
例2
4、电流串联负反馈
例1
例2
第三节 反馈放大电路放大倍数的 一般表达式
反馈放大电路的方框图
1. 构成
反馈放大电路 的输入信号 基本放大电路的输入 信号（净输入信号） 输出信号
Xs 变换网络 K
Xi + –
Xf
Xid
基本放大 电路 A
Xo
信号源
反馈网络
反馈信号
AF A ，
深度负反馈
AF A ， AF ，
正反馈 自激振荡
3. 环路增益
Xi 0
X id X i X f X f
Vb X o Vb 环路电压增益= . Va Va Xo
. .
.
Xo X f AF . Va Xo
代入上式
o
Xo Xo Xi Xf
得
X
X
i
输入量近似等于反馈量
净输入量近似等于零
X id X i X f 0
由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念
u
f
R E1 R E1 R f
uo
F
u
f
R E1 R E1 R
f
uo
A 1 AF
( 1 AF )
2
dA F AF
1 1 AF
dA A
即闭环时增益相对变化量减小到开环时的1/(1+AF)倍 2、在深度负反馈条件下
1 AF F
即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线 性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。
• 二、减少非线性失真 • 三、扩展频带 • 四、负反馈对输入、输出电阻的影响
vc1 vb2
例3
2、电流并联负反馈
针对电流放大电路，引入电流并联负反馈改善放大电路的交流指标
例1
交流通路
方框图
iI iID
if
AI
io RL
Rf
Re2
例2
交流通路
例3
3、电压并联负反馈
针对互阻放大电路，引入电压并联负反馈改善放大电路的交流指标
例1
方框图
+
-
Ii If
Idi AR
基本放大 电路 A Xo
Xs
变换网络 K
Xi
+ –
Xf
Xid
反馈网络 F
信号在反馈网络 中的正向传输
信号的反向传输
信号的正向传输
Xs
变换网络 K
Xi
+ –
Xf
Xid
基本放大 电路 A
Xo
反馈网络
单向化
F
信号的反向传输
反馈放大电路增益的一般表达式
1. 表达式推导
已知
Xo A X Xf F X
F
净输入信号
Xi
输入信号
+ –
+
X id
Xf
基本放大 电路A
Xo
输出信号
反馈信号
反馈网络F
反馈放大电路的三个环节： 放大：
Xo A X
反馈： F
Xf Xo
id
叠加： X id X i X f
2. 信号的单向化传输
信号的正向传输 信号在基本放大电 路中的反向传输
瞬时极性法
• （一）假设输入信号的频率处在放大电路的中 频区。画出交流通路。 • （二）假设放大电路输入端的交流输入信号在 某一瞬间对地电位的极性为正，用（+）表示， 然后根据各级放大电路输出端与输入端信号的 相位关系（同相或反相），沿基本放大电路从 输入端走向输出端，标出电路中各点在此瞬间 的极性，再沿反馈网络从输出端走向输入端， 得到反馈信号（电压或电流）的极性。 • （三）与没有引入反馈时的放大电路相比，判 断有反馈时反馈信号与输入信号相互作用导致 基本放大电路的输入信号时被加强还是被削弱 了。若被加强了，就是正反馈；若被削弱了， 就是负反馈。
假定输入电压vs在某个瞬间的极性为正，根据共射放大电路的 特点，可推出在中频信号范围内，反馈电压vf在此瞬间的极性 也为正，与没有反馈时的电路相比（没有反馈时，电路的净输 入电压vID =vi ），有反馈时的电路的净输入电压vID =vi-vf< vi,因此是负反馈。
称为级间反馈
Rf和Re1组成两级放大电路的交流电压串联负反馈。
注意：
• 在瞬时极性法中标出的是规定的那个瞬 间的电压、电流的真实方向，而不是参 考方向。因为在此只是判断反馈的极性， 不需要进行计算，所以不标电压、电流 的参考方向。如果假设放大电路输入端 的交流输入信号在某一瞬间对地电位的 极性为负也可以，用（-）表示，那么后 续的判断都以此为基础进行，得出的结 论与前面的方法是一样的。
放大电路无反馈也称开环， 放大电路有反馈也称闭环
判断有无反馈的方法：看有无联系输出和输入的电路 元素。
反馈通路
反馈通路—信号反向传输的渠道
vI
+ RL
（反馈网络）
R2
vO
R1
vI
+ -
vO
RL
开环 ——无反馈通路 闭环 ——有反馈通路
信号的正向传输
反馈的分类
• 1、以三极管为分界： – 内部反馈 – 外部反馈 • 2、从直流、交流分界： – 直流反馈 – 交流反馈 • 3、从反馈的极性： – 正反馈 – 负反馈 • 4、从反馈跨越的电路级数分： – 本级反馈 – 级间反馈 • 5、从是否是人为引入来看： – 寄生反馈 – 人工反馈
• 第一节 四种类型的放大电路 • 第二节 反馈的定义与分类 • 第三节 反馈放大电路放大倍数的一般表达式 • 第四节 负反馈对放大电路性能的影响
本章作业
• • • • • • • • • • 6-1 6-2 6-3 6-4 6-5 6-6 6-7 6-8 6-9 6-15
第一节 四种类型的放大电路
if
R R R io
f
F
if io
R R Rf
A iF
io iI
1 F
R Rf R
if
uo Rf
uo ii 1 F
F
if uo
1 R
f
A RF
Rf
if
uo ii
uo Rf
1 F
F
if uo
1 R
f
A Rf
第四节 负反馈对放大电路性能的 影响
负反馈对放大电路性能的改善
• 提高增益的稳定性
• 减少非线性失真
• 扩展频带
• 对输入电阻的影响 • 对输出电阻的影响 • 为改善性能引入负反馈的一般原则
提高增益的稳定性
1、闭环时 则
AF
dA F dA
A 1 AF
1
只考虑幅值有
AF
Xo
Xo AF X
i
X id X f
所以
Xo Xo A FS Xi /K Xs
K AF
Xo X o / A X oF
ห้องสมุดไป่ตู้
对信号源的增益
与标注的参考方向有关
Xs Xi + – Xf F X id Xo
Xs K Xi + – Xf F X id A Xo
id
开环增益（考 虑反馈网络的 负载效应）
反馈系数 即 闭环增益
o
Xo AF X
i
A AF 1 AF
X i KX s
闭环增益的 一般表达式
因为
所以
X id X i X f
又因为
AF
1 F
R E1 R f R E1
u
f
R1 R1 R 2
uo
F
u
f
R1 R1 R 2
uo
A uF
1 F
R1 R 2 R1
if
Re2 Re2 R f
F
if io
Re2 Re2 R f
io
A iF
io ii
1 F
Re2 R f Re2
Re1又是T1本级的电流串联负反馈 Re2是T2本级的电流串联负反馈
电路中存在三个反馈环，分析时以级间反馈作为主要反馈环。
方框示意图 vi Rb vID Av vo RL
vf
Rf Re1 Fv
例2
交流通路
电压负反馈的重要特 点是电路的输出电压 趋于维持恒定。
vo vo
vf
vbe=vi-vf vc2
3、正反馈与负反馈 正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。 负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。
另一角度
正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。 负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。
1、电压串联负反馈
针对电压放大电路，引入电压串联负反馈改善放大电路的交流指标
例1
交流通路
找出反馈网络—Rf 和Re1
电压串联负反馈
电流串联负反馈
电压并联负反馈
电流并联负反馈
2. 反馈深度的讨论
A AF 1 AF
1 AF
称为反馈深度 一般负反馈
(1 )
(2) (3) (4)
1 A F 1 时，
1 A F 1 时， 1 A F 1 时， 1 A F 0 时，
• 电压放大电路（输入和输出均是电压） • 电流放大电路（输入和输出均是电流） • 互阻放大电路（输入是电流、输出是电 压） • 互导放大电路（输入是电压、输出是电 流）
针对四种类型的放大电路分别引进 四种类型的负反馈以改善交流指标
• （一）针对电压放大电路，引入电压串联负反馈 改善放大电路的交流指标 • （二）针对电流放大电路，引入电流并联负反馈 改善放大电路的交流指标 • （三）针对互阻放大电路，引入电压并联负反馈 改善放大电路的交流指标 • （四）针对互导放大电路，引入电流串联负反馈 改善放大电路的交流指标
K
A
信号 X 在四种反馈阻态中的具体形式
电压串联
X X
id
电压并联
I id Ii If Vo
电流串联 电流并联
V id V i Vf Io I id Ii If Io
V id V i Vf Vo
i
Xf Xo
四种反馈组态中各信号量的比较 输出量、输入量、净输入量、反馈量的量纲各不相同。
第五节 深度负反馈放大电路的分 析方法
深度负反馈条件下的近似计算
1.深度负反馈的特点
由于
1 A F 1
则
AF
A A 1 F F F 1 A A
即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 又因为
Xo AF X
i
f
Xf F X
Rf
u
f
io R e
A GF io ui 1 F
F
u
f
io
Re
1 Re
u
f
io R f
io ui 1 F 1 Rf
F
u
f
io
A Gf
Rf
第二节 反馈的定义与分类
1. 反馈
输入信号 （ui或ii） 反馈信号 （uf或if） 反向传输 输出信号 （uo或io） 正向传输
+
放大电路 A
反馈网络 F
反馈:
将输出交流信号(电压或电流)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，并对放大电路造成影响。
+ Uo Rc2 -
Rf BG
例2
4、电流串联负反馈
例1
例2
第三节 反馈放大电路放大倍数的 一般表达式
反馈放大电路的方框图
1. 构成
反馈放大电路 的输入信号 基本放大电路的输入 信号（净输入信号） 输出信号
Xs 变换网络 K
Xi + –
Xf
Xid
基本放大 电路 A
Xo
信号源
反馈网络
反馈信号
AF A ，
深度负反馈
AF A ， AF ，
正反馈 自激振荡
3. 环路增益
Xi 0
X id X i X f X f
Vb X o Vb 环路电压增益= . Va Va Xo
. .
.
Xo X f AF . Va Xo
代入上式
o
Xo Xo Xi Xf
得
X
X
i
输入量近似等于反馈量
净输入量近似等于零
X id X i X f 0
由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念
u
f
R E1 R E1 R f
uo
F
u
f
R E1 R E1 R
f
uo
A 1 AF
( 1 AF )
2
dA F AF
1 1 AF
dA A
即闭环时增益相对变化量减小到开环时的1/(1+AF)倍 2、在深度负反馈条件下
1 AF F
即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线 性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。
• 二、减少非线性失真 • 三、扩展频带 • 四、负反馈对输入、输出电阻的影响
vc1 vb2
例3
2、电流并联负反馈
针对电流放大电路，引入电流并联负反馈改善放大电路的交流指标
例1
交流通路
方框图
iI iID
if
AI
io RL
Rf
Re2
例2
交流通路
例3
3、电压并联负反馈
针对互阻放大电路，引入电压并联负反馈改善放大电路的交流指标
例1
方框图
+
-
Ii If
Idi AR
基本放大 电路 A Xo
Xs
变换网络 K
Xi
+ –
Xf
Xid
反馈网络 F
信号在反馈网络 中的正向传输
信号的反向传输
信号的正向传输
Xs
变换网络 K
Xi
+ –
Xf
Xid
基本放大 电路 A
Xo
反馈网络
单向化
F
信号的反向传输
反馈放大电路增益的一般表达式
1. 表达式推导
已知
Xo A X Xf F X
F
净输入信号
Xi
输入信号
+ –
+
X id
Xf
基本放大 电路A
Xo
输出信号
反馈信号
反馈网络F
反馈放大电路的三个环节： 放大：
Xo A X
反馈： F
Xf Xo
id
叠加： X id X i X f
2. 信号的单向化传输
信号的正向传输 信号在基本放大电 路中的反向传输
瞬时极性法
• （一）假设输入信号的频率处在放大电路的中 频区。画出交流通路。 • （二）假设放大电路输入端的交流输入信号在 某一瞬间对地电位的极性为正，用（+）表示， 然后根据各级放大电路输出端与输入端信号的 相位关系（同相或反相），沿基本放大电路从 输入端走向输出端，标出电路中各点在此瞬间 的极性，再沿反馈网络从输出端走向输入端， 得到反馈信号（电压或电流）的极性。 • （三）与没有引入反馈时的放大电路相比，判 断有反馈时反馈信号与输入信号相互作用导致 基本放大电路的输入信号时被加强还是被削弱 了。若被加强了，就是正反馈；若被削弱了， 就是负反馈。
假定输入电压vs在某个瞬间的极性为正，根据共射放大电路的 特点，可推出在中频信号范围内，反馈电压vf在此瞬间的极性 也为正，与没有反馈时的电路相比（没有反馈时，电路的净输 入电压vID =vi ），有反馈时的电路的净输入电压vID =vi-vf< vi,因此是负反馈。
称为级间反馈
Rf和Re1组成两级放大电路的交流电压串联负反馈。
注意：
• 在瞬时极性法中标出的是规定的那个瞬 间的电压、电流的真实方向，而不是参 考方向。因为在此只是判断反馈的极性， 不需要进行计算，所以不标电压、电流 的参考方向。如果假设放大电路输入端 的交流输入信号在某一瞬间对地电位的 极性为负也可以，用（-）表示，那么后 续的判断都以此为基础进行，得出的结 论与前面的方法是一样的。
放大电路无反馈也称开环， 放大电路有反馈也称闭环
判断有无反馈的方法：看有无联系输出和输入的电路 元素。
反馈通路
反馈通路—信号反向传输的渠道
vI
+ RL
（反馈网络）
R2
vO
R1
vI
+ -
vO
RL
开环 ——无反馈通路 闭环 ——有反馈通路
信号的正向传输
反馈的分类
• 1、以三极管为分界： – 内部反馈 – 外部反馈 • 2、从直流、交流分界： – 直流反馈 – 交流反馈 • 3、从反馈的极性： – 正反馈 – 负反馈 • 4、从反馈跨越的电路级数分： – 本级反馈 – 级间反馈 • 5、从是否是人为引入来看： – 寄生反馈 – 人工反馈