模拟电子技术基础简明教程(第三版)第六章

第六章 放大电路中的反馈
第六章 放大电路中的反馈
§6.1 反馈的基本概念 §6.2 负反馈的四种组态和反馈的一般表达式 §6.3 负反馈对放大电路性能的影响 §6.4 负反馈放大电路的分析计算 §6.5 负反馈放大电路的自激振荡
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第六章 放大电路中的反馈
本章基本要求
• 会判：判断电路中有无反馈及反馈的性质 • 会算：估算深度负反馈条件下的放大倍数 • 会引：根据需求引入合适的反馈 • 会判振消振：判断电路是否能稳定工作，会消 除自激振荡。
+VCC Rc1 Rc2 +
iI
Rs us +
iB iF
VT1 RF Re1
VT2 uo Re2 Ce -
i B = iI – i F
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并联负反馈
第六章 放大电路中的反馈
+VCC Rb Rc1 Rc2 VT2 + +
ui
-
+ uBE + uF -
VT1 RF Re1 CF Re2
uo
-
uBE = uI – uF
第六章 放大电路中的反馈
四种反馈类型的比较
输出信号 反馈信号 电压 串联式 电压 并联式 电流 串联式 电流 并联式 放大倍数 反馈系数
o U
o U
f U
f I
uu A
o U = i′ U
o I
o I
f U
f I
o U ui = A i′ I o I iu = A i′ U o I ii = A i′ I
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第六章 放大电路中的反馈
20 lg A 20 lg A
m
3dB BW 3dB BWf fLf fL fH fHf f
20 lg A mf
图 6.3.3
负反馈对通频带和放大倍数的影响
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第六章 放大电路中的反馈
6.3.4 改变输入电阻和输出电阻
不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。
dAf 1 dA = × Af 1 + AF A
说明：稳定性提高（1+AF）倍。
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第六章 放大电路中的反馈
6.3.2 减小非线性失真和抑制干扰
A
无反馈 小
大 大
大 小
A
大 小
小
F
引入负反馈
说明：负反馈对同输入信号同时混入的干扰无作用。
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6.3.3 展宽频带
引入负反馈后上限频率 引入负反馈后下限频率 无反馈时的通频带为 引入负反馈后通频带
f U ui = F o I
U = f F uu U o I = f F iu U o
f I ii = F o I
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第六章 放大电路中的反馈
[例6.2.1] 判断各电路中反馈的极性和组态。
+VCC Rb
U be = U i − U f
+
+ ui -
C1
+ u be
F )f f Hf = (1 + A H
F ) f Lf = f L (1 + A
BW = f H − f L ≈ f H
BWf = f Hf − f Lf ≈ f Hf
F ) BW BWf ≈ (1 + A
中频放大倍数与通频带的乘积基本不变，即： BW ≈ A W A
mf f m
6.3.1 提高放大倍数的稳定性 6.3.2 减小非线性失真和抑制干扰 6.3.3 展宽频带 6.3.4 改变输入电阻和输出电阻
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第六章 放大电路中的反馈
6.3.1 提高放大倍数的稳定性
闭环放大倍数：
A = A f F 1+ A
中频区时，对变量A求导数，可得：
1 + AF − AF dA dAf = dA = 2 2 (1 + AF ) (1 + AF )
电流串联负反馈
+ ube
VT1 +
VT2 +
io if
VT3 + Re3
+
+ Re1 减小 uf -
-
Rc2
RF
uo
Re3 io if = RF + Re3+ Re1
io
-
uf ≈ Fui = uf io
if Re1 = =
Re3 Re1 RF + Re3+ Re1
Re3 Re1 RF + Re3+ Re1
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第六章 放大电路中的反馈
+VCC Rc RF C2
ib = i i − if
电压并联负反馈
+
Rs us + -
C1
if I’i
减小
Re
VT
+
ii
uo
-
if Fiu = ≈ − RF uo
（c）
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第六章 放大电路中的反馈
Rb + C1 + ui
Rc1
Re2
Rc3
+VCC C2
U be = U i − U f
-
R2
i′ = I i − I f I
o U f ≈ − I RF
+
Ii
I'i
-
+ Ui
+
R1
-
-
转移电阻:
o U ui = A i′ I
f I 1 Fiu = ≈− o U RF
反馈系数:
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第六章 放大电路中的反馈
3. 电流串联负反馈
+ Ui + + A U'i + Io + Uf RF RL Uo + Ui + U'i Uf + Aiu RL Io + Uo -
一、负反馈对输入电阻的影响
1. 串联负反馈使输入电阻增大
′ U Ri = i I i
′ U ′+U ′ + AFU U U i i f i i R = = = if I I I i i i
串联负反馈对Ri的影响
F )R 得： Rif = (1 + A i
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串联负反馈
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6.2 负反馈的四种组态和反馈的一般表达式
6.2.1 负反馈的四种组态
6.2.2 反馈的方块图和一般表达式
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第六章 放大电路中的反馈
6.2.1 负反馈的四种组态
1. 电压串联负反馈
+ Ui + R2 R1 Uf + + + U'i - + RF + Uo + Ui + U'i + Uf Auu Fuu 方框图 + Uo -
减小
VT
+ + Re uf -
C2 + uo -
电压串联负反馈
Fuu
uf = =1 uo
（ a）
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第六章 放大电路中的反馈
减小 +
Rs + us C1
Rc1
Rc2
+VCC C2 + uo
i'i if
VT1 RF
ib = i i − if
VT2
ii
io Re2
电流并联负反馈
-
（ b）
Re2 if Fii = =− io RF + Re2
A F
开环放大倍数 反馈系数
整理得闭环放大倍数 Af ：
AF 回路增益 1+ A F 反馈深度
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X A = o = A f F X A 1 + i
第六章 放大电路中的反馈
1+ A F > 1 1+ A F < 1 1+ A F >> 1
Af < A 说明引入的反馈为负反馈。 Af > A
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第六章 放大电路中的反馈
+VCC
减小 iI
Rs us + iF ≠ 0
Rc1
Rc2
+
iB
iF
VT1 RF Re1
+ VT2
负反馈
-
iE
Ce
uo
Re2
-
电流反馈
uB1 – uE2 iF = RF
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i B = iI – i F
第六章 放大电路中的反馈
+VCC Rb Rc1 Rc2 + VT2 CF Re2 +
① 先假定输入信号为某一个瞬时极性， ② 然后逐级推出电路其他相关各点瞬时信号的变化情况， ③ 最后判断反馈到输入端信号的瞬时极性是增强还是削弱了 原来的输入信号。
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第六章 放大电路中的反馈
+ 表示瞬时极性的正，该点瞬时信号的变化为增大。 - 表示瞬时极性的负，该点瞬时信号的变化为减小。
+
ui R1 uid
uBE = uI – uF 负反馈
+ + 减小
VT1 + uBE - + RF + uF Re1
uo
ui
-
uF = 0
电压反馈
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第六章 放大电路中的反馈
4. 串联反馈和并联反馈 串联反馈：串联负反馈可提高输入电阻。
反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和。
并联反馈：并联负反馈降低输入电阻。
说明引入的反馈为正反馈。
A A 1 Af = ≈ = F F F A 1+ A
说明引入的反馈为深度负反馈： 只要 F 的值一定，就能保持 Af 稳定。
1+ A F
=0
f =∞ A
放大电路产生自激振荡， 放大电路失去了放大作用。
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第六章 放大电路中的反馈
6.3 负反馈对放大电路性能的影响
电流负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻。 ☆ 判断方法： 可假设将输出端交流短路（即令输出电压等于
零），若反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就是电流反馈。 一般来说，如果反馈信号从输出电压端直接引回，或通过分压关系 将输出与电压的一部分引回到输入回路，通常为电压反馈。 否则，如果反抗信号不是从输出电压端，而是从放大电路中与输出 电流有关的其他端子引回到输入回路，则通常为电流反馈。
反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和。
☆ 从电路结构上的判断方法
如果输入信号加在集成运放的某一个输入端，而来自输出端 的反馈信号接到另一个输入端，通常为串联反馈； 如果输入信号加在集成运放的某一个输入端，而来自输出端 的反馈信号接到同一个输入端，通常为并联反馈。
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第六章 放大电路中的反馈
2
第六章 放大电路中的反馈
6.1 反馈的基本概念
6.1.1 什么是反馈
6.1.2 反馈的分类
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第六章 放大电路中的反馈
6.1.1 什么是反馈
反馈：将放大电路的输出量（输出电压或输出电流）
的一部分或全部，通过一定的方式，反送到输入回路中。
iC
C2 +VCC
基本 固定
+ us
Rb2 C1 uB
Rc
增大
Fui
方框图
i′ = U i − U f U
f = I o ⋅ RF U
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o I iu = 转移电导: A i′ U
f U ui = = RF 反馈系数: F o I
第六章 放大电路中的反馈
4. 电流并联负反馈
R1 R2 If + I'i RF A RL R3 + IoUo + Ui -
Biblioteka Baidu i′ = U i − U f U
f = U R1 o U R1 + RF
o U uu = 电压放大倍数: A i′ U f U R 1 uu = F = 反馈系数: o R1 + RF U
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第六章 放大电路中的反馈
2. 电压并联负反馈
If RF + Ui Uo Ii R1 I'i If Aui Fiu 方框图 + Uo
Ii R1
I'i If Aii RL + If Uo -
+ Ui Ii -
Fii
方框图
i′ = I i − I f I
o R3 I f ≈ − I R3 + RF
f I R3 反馈系数: Fii = ≈− o I R3 + RF
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o I ii = 电流放大倍数: A i′ I
减小 R c1 iI
Rs us + Re1 Re2 Rc2 VT2 +VCC + uo Ce -
i B + VT1 iF RF
-
直流负反馈: 可稳定静态工作点，而对于放大电路的各 项动态性能没有影响。
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第六章 放大电路中的反馈
+VCC Rb Rc1 Rc2
+
+ uo Re2 -
+ 减小
+ ui -
UE= IERE
+
iB
VT + UBE uE Re iE
UBE= UB – UE
RL Ce 4
uo
Rb1
-
第六章 放大电路中的反馈
6.1.2 反馈的分类
1. 正反馈和负反馈 正反馈：引入的反馈信号增强了外加输入信号的作 用，从而使放大电路的放大倍数提高。 负反馈：引入的反馈信号削弱了外加输入信号的作 用，从而使放大电路的放大倍数降低。 判断方法：瞬时极性法
+ RF uBE + + Re1 uF VT1
VT2 CF
交流负反馈：对放大电路的各项动态性能产生不同的影响， 是用以改善电路技术指标的主要手段。
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第六章 放大电路中的反馈
3. 电压反馈和电流反馈
电压反馈: 反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。
电压负反馈可稳定输出电压，降低输出电阻。
电流反馈: 反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。
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第六章 放大电路中的反馈
6.2.2 反馈的方块图和一般表达式 X Xi + Xo X'i = o A A ' X
Xf F
反馈放大电路的方框图
i
X f F= X
o
′= X −X X i i f
(X − FX ) = A i o (X AX ' A −X ) X = = i i f o
+
+ A
R2 uid R1
R2
uo
ui
+ A -
+
R3
uo
增大
+ uF -
R3
减小
uF
+ -
+
R4
反馈电压增强输入信号 使放大倍数提高 正反馈
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反馈电压削弱输入信号 使放大倍数降低 负反馈
第六章 放大电路中的反馈
2. 直流反馈和交流反馈 直流反馈：反馈信号中只包含直流成分。 交流反馈：反馈信号中只包含交流成分。