讲义 第6章 反馈与振荡电路

第6章 反馈与振荡电路放大电路引入反馈后，称为反馈放大电路，或闭环电路。

反馈电路又分负反馈电路和正反馈电路。

负反馈能改善放大电路的各种性能指标，广泛应用在模拟电子技术中。

放大电路接入正反馈可以构成振荡电路。

（本章只介绍反馈） 6.1 反馈的基本概念 6.1.1 反馈的基本概念的引出在第二章讨论过工作点稳定的共射极放大电路，如图6-1所示。

图中电阻E R 称为温度补偿电阻，E R 的作用是稳定静态工作点。

静态工作点稳定的实质：,()(),C E E E E E E C BE B B C E T I I U U R I R I U U I I I ↑⇒↑↑⇒↑=≈⇒↓⇒↓⇒↓↓固定E R 把输出端的静态电流C I 返送到输入端，进而稳定C I 的变化。

这个稳定过程是直流负反馈的过程。

1、反馈：将输出信号（电压或电流）的一部分或全部以某种方式回送到电路的输入端，使输入量（电压或电流）发生改变，这种现象称为反馈2、反馈放大电路具有反馈的放大电路包括基本放大电路A及反馈网络F 两个部分。

其组成框图如图6-2所示 基本放大电路：未加反馈的单级、多级放大电路，或者是集成运算放大器。

反馈网络：可由电阻。

电感。

电容或半导体器件组成。

3、直流反馈和交流反馈（1）直流反馈：若反馈信号只包含直流分量。

直流负反馈具有稳定静态工作点的作用。

（如图6-1所示就是直流反馈电路）（2）交流反馈：若反馈信号只包含交流分量。

（3）判断交流与直流反馈：看反馈元件是在交流通路中还是在直流通路中起作用。

（去掉旁路电容E C ，如图6-3所示电路，就包含有交流反馈）有时反馈既有直流分量，又有交流分量，称之为交、直流反馈。

图6-3所示电路就是既有交流反馈又有直流反馈。

4、正反馈与负反馈（1）正反馈：若反馈信号在输入端与输入信号相加，使净输入信号i X '增加，称为正反馈； （2）负反馈：若反馈信号在输入端与输入信号相加，使净输入信号i X '减小，称为负反馈。

（负反馈使放大倍数下降，但使得其他许多性能得到改善，因此在放大电路中得到广泛应用。

正反馈虽然提高了放大倍数，但使得其他性能降低，因此在放大电路中很少采用，主要用于振荡电路和数字电路的暂态过程。

）（我们主要介绍负反馈电路） 6.1.2 反馈的分类在负反馈电路中，为了达到不同的目的，可在输出回路和输入回路中采用不同的连接方式，形成不同类型的负反馈放大电路。

图6-4给出了负反馈放大电路的四种基本类型：（a ）电压串联负反馈；（b ）电流串联负反馈；（c ）电压并联负反馈；（d ）电压串联负反馈。

1、电压反馈和电流反馈按照反馈信号的取样对象，负反馈可以分为电压反馈和电流反馈。

当反馈信号取自输出电压为电压反馈；当反馈信号取自输出电流为电流反馈。

（电压反馈可稳定输出电压，电流反馈可稳定输出电流。

） 2、串联反馈和并联反馈根据反馈信号在输入端的联接方式，负反馈可以分为串联反馈和并联反馈。

如果在输入端反馈信号以电压形式叠加，称为串联反馈；若以电流形式叠加，称为并联反馈。

3、各类反馈的表达式（1）基本放大电路的放大倍数A （开环放大倍数）：当反馈网络断开，具有反馈的放大电路处于开环工作状态时， 输出量与净输入量之比：oi X A X ='（2）闭环放大倍数f A ：当反馈网络接通时，具有反馈的放大电路处于闭环工作状态，相应的输出、输入比称为闭环放大倍数：oiX A X =（3）反馈系数F ：反馈信号与输出信号之比：f oX F X =。

（表6-1给出了负反馈放大电路的四种基本电路的f A A F 、、的表达式） 6.1.2 反馈放大器类型的判别1、反馈类型的判断步骤：（1）确定有无反馈；（2）判别反馈极性（正反馈还是负反馈）；（3）判别是串联反馈还是并联反馈；（4）判别是电压反馈还是电流反馈。

2、反馈类型的判断（1）确定有无反馈：判断电路有无反馈，可以根据输入端与输出端是否存在反馈网络来判断。

（2）反馈极性的判别：通常采用瞬时极性法。

① 若反馈信号与输入信号在同一个节点比较，则两者的极性相同为正反馈；极性相反为负反馈。

② 若反馈信号与输入信号在不同节点比较，则两者的极性相同为负反馈；极性相反为正反馈。

例：如图6-5（a ）所示电路（集成运放构成的电路）输入信号i u 接同相端，当输入信号i u 增大时，由同相输入端的含义，放大器A的输出o u 也增大，输出o u 反馈到输入端，反馈信号f u 增大，使差模输入d u （净 输入）减小：d i f u u u =-。

可见，级间反馈极性为负反馈（反馈元件为F R ）。

注意：对于晶体管，集电极信号与其基极信号的相位相反，发射极信号与其基极信号相位相同。

（3）串联反馈和并联反馈的判别串联反馈不论反馈信号取自输出电压或者输出电流，反馈信号在放大电路的输入端总是以电压的形式出现（比较）。

凡是并联反馈，反馈信号在放大电路的输入端总是以电流的形式出现（比较）。

① 集成运放构成的电路输入信号和反馈信号均加在反相输入端，为并联反馈；输入信号和反馈信号均加在不同的输入端，为串联反馈。

② 分立元件构成的电路对于共射电路和共集电路，其输入端都为基极。

反馈信号接于晶体管基极为并联反馈；反馈信号接于晶体管发射极为 串联反馈。

例：如图6-5（a ）所示电路（集成运放构成的电路）反馈信号加在反相端，输入信号加在同相端，输入信号和反馈信号均加在不同的输入端，为串联反馈 （4）电压反馈和电流反馈的判别当反馈信号取自输出电压为电压反馈；当反馈信号取自输出电流为电流反馈。

若输出电压为零，反馈信号也为零，此反馈为电压反馈；若反馈信号不为零，则为电流反馈。

① 集成运放构成的电路 （从结构上判别）反馈信号直接从输出端引出，为电压反馈；从负载电阻L R 靠近“地”端引出，是电流反馈。

② 分立元件构成的电路 （从结构上判别）反馈从后级放大器的集电极引出，为电压反馈；反馈从后级放大器的发射极引出，为电流反馈。

例：如图6-5（a ）所示电路（集成运放构成的电路） 反馈信号直接从输出端引出，为电压反馈。

（书上95页，例题6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6）6.2 负反馈放大器的一般表达式 负反馈放大电路的框图如图6-2所示。

1、信号的表示X ：表示信号（可以是电压或电流），设为正弦量，所以用相量表示。

i X ：输入信号 ； oX ：输出信号 ； f X ：反馈信号 ； i X ' ：净输入信号，i i fX X X '=- （它们可以是电压和电流，箭头表示信号传递方向。

）2、基本放大电路的放大倍数A：当反馈网络断开，具有反馈的放大电路处于开环工作状态时，输出量与净输入量之比：o iX A X =' 。

A又称为开环放大倍数。

3、反馈系数F ：f oX F X = （反馈信号与输出信号之比。

）4、闭环放大倍数f A ：当反馈网络接通时，具有反馈的放大电路处于闭环工作状态，相应的输出、输入比称为闭环放大倍数：1o f i X A A X AF ==+ 。

（1111o o f f i f i i o oX X A A X X X X AF X F A X X ====='++'++ ） 若放大电路工作在中频段，并且反馈网络中无电抗元件（为纯电阻网络），则A 和F 均为实数，则有：1fAA AF=+6.2.2 反馈深度（我们先来分析一下净输入信号i X ' 与输入信号iX 之间的关系。

） (1)1i i ff i f o i i o i i i i o o o i X X X X X F X FX X X FX X AFX AF X X X X AF X A X AX X ⎫⎪'=-⎪⎪⎪''''=→=⇒=-=-⇒+=⇒=⎬+⎪⎪'⎪=→='⎪⎭由此可知：净输入信号i X ' 是输入信号iX 的11AF + 倍，所以闭环放大倍数下降到开环放大倍数的11AF+ 倍。

也就是说，引入负反馈后放大倍数降低了。

(1)AF+ 的大小，直接影响闭环放大倍数的大小。

1、反馈深度（1）反馈深度：(1)AF+ 表示负反馈的强弱程度，称为反馈深度，即：=(1)AF + 反馈深度。

反馈深度(1)AF + ，其值越大，负反馈作用越强，fA 也就越小。

（2）深度负反馈：在一个负反馈电路中，如果反馈深度(1)10AF+≥ 时，称为深度负反馈。

深度负反馈时：11o f fXA A AF F X =≈=+ （1AF ）可见：在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。

说明闭环放大倍数只与反馈系数F （反馈电路的电阻、电容）有关，与晶体管的特性无关，基本不受外界因素变化的影响，这时放大电路的工作相当稳定。

（具有反馈网络的运放电路一般均满足1AF ）（3）当11fAF A A +⇒ 时，电路工作在正反馈状态。

① 10f AF A +=⇒=∞ 时，电路工作在自激振荡状态； ② 11fAF A A +=⇒= 时。

电路相当于无反馈工作状态。

6.3 负反馈对放大电路性能的影响 6.3.1 提高放大倍数的稳定性在放大电路中，放大倍数受环境温度、管子及元器件参数电源电压波动等外部因素的影响。

如果引入负反馈，就可以稳定输出电压或输出电流，进而使放大倍数稳定。

在深度负反馈条件下：1of fX A F X ≈=，闭环放大倍数f A 只与反馈系数F （反馈电路的电阻、电容）有关，与晶体管的特性无关，基本不受外界因素变化的影响，使放大倍数更加稳定。

（我们通过比较开环放大倍数A 与闭环放大倍数f A 的相对变化量来说明负反馈对放大倍数的稳定作用。

）1f AA AF =+，对A 求导可得：()()221111111f f dA A A dA AF AF AAF AF =-==++++则其相对变化量为：11f fdA dAA AF A=+可见，引入负反馈后，f A 的相对变化量仅为A 的相对变化量的11AF+。

即放大倍数的稳定性提高了()1AF +倍。

结论：只要开环放大倍数足够高，就可以通过引入负反馈获得满意的闭环放大倍数及其稳定性。

6.3.2 扩展通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：(1)f B AF B =+ 6.3.3 减小非线性失真负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真， 因此只能减小失真，而不能完全消除失真。

6.3.4 抑制放大电路内部的干扰和噪声（自己看） 6.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响引入负反馈后，由于反馈类型和反馈深度不同，可以不同程度的改变反馈放大电路的输入电阻和输出电阻。

1、对输入电阻的影响（1）串联负反馈使电路的输入电阻增大 （如图6-15所示）理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。