第七章 反馈放大电路

4. 电流串联负反馈
如图所示电路图
与射极偏置电路相似，
不过这里是以集成运 (+) 放作为基本放大电路。
Rs
VID
同样用瞬时极性法判 断反馈极性。同样可 知，电流负反馈的特
Vs (+)
VF R1
点是维持输出电流基
本恒定。(见例题1)(见例题2)
(+) io
RL
VO F
7.2 负反馈放大电路的 方框图及增益的一般表达式
b.并联负反馈时相反，由于输入电流 I (=id/f)的增加致使Rif减小。反馈愈深，Rif 减小愈甚。
2.输出电阻 a.电压串联负反馈能维持闭环电压增益基本
恒定，而电压并联负反馈能维持闭环互阻增益基 本恒定。反馈愈深，输出电阻减小愈甚。
b.电流串联负反馈能维持闭环互导增益基本 恒定，而电流并联负反馈能维持闭环电流增益基 本恒定。反馈愈深，输出电阻增加愈多。
2.电流并联负反馈
如图所示，仍采用瞬时极性法判断反
馈的极性。图中，iD = i - iF,
R很小，|F|<<|o|
(+)
F
0R Rf
iI iID Is RS
电流负反馈的重 iF
要特点是趋向于维持
输出电流io恒定。
Rf 很大，
(-) io RL (-) Rf
R F
在 i一定的条件下，不论何种原因，使io减 小时，负反馈的作用将引起如下的自动调整过程：
器输入端电流为零，这一特性称为虚断特性。
抓住这个特点写出有关方程式，往往可
以直接而且简捷的得到电压放大倍数。
7.5 负反馈放大电路的稳定问题
考虑负反馈放大电路的稳定性问题，目的 是保证电路不产生自激振荡。负反馈放大电路 产生自激振荡的根本原因是AF的附加相移。
a.稳定条件： a+ f = (2n+1)时， | AF |<1
RL
假定|Vo| iF iD
Rfຫໍສະໝຸດ BaiduiF
F
Vo
可见，本电路的作用是维持输出电压的恒
定。
电压并联负反馈适用于信号源内阻较大时；
若当信号源时理想的电压源时，电压并联负反 馈将失去调节作用。
由于A的放大倍数很大，因此： |D|<< |F|, 可近似认为 = F。
AVS
V0 VS
FRf S RS
Rf RS
b.稳定判断：研究开环频率特性，在波特图 上判断闭环系统的稳定性。
当 a+ f = 时， lg|AF|<0dB c.为防止系统参数变化引起不稳定,系统必 须有一定的稳定裕度，包括增益裕度和相位裕 度。
增益裕度：环路增益的移相为180度时； Gm = - 20lg |AF|
相位裕度：环路增益为0dB时； m = 180°- a
1.电压串联负反馈 如图所示，根据瞬
时极性法对它的反馈类
(+)
型进行判断。反馈网络
(+) Rs VID VI
为(R1、R2)， R1有两种 电压信号：
Vs
(+)
R2
VF R1
a.正向传输V1； b.反馈信号V2； 通常, |V2|>>|V1|；
(+)
RL VO F
由图可知， V = VD+ VF
(1)F点分别接在 H、J、K三点时，各形成何 种反馈；如果是负反馈，则对电路的输入阻抗、 输出阻抗、放大倍数又有何种影响；
7.1 反馈的基本概念与分类 7.2 负反馈放大电路的方框图及增益
的一般表达式 7.3 负反馈对放大电路性能的改善 7.4 负反馈放大电路的分析方法 7.5 负反馈放大电路的稳定问题
第七章 反馈放大电路
教学内容： 本章从反馈的概念和分类入手，抽
象出反馈放大电路的方框图，推导出基 本方程式，为讨论反馈效果和分析放大 电路的技术指标打下基础。
若反馈信号只与输出回路的直流电压或直 流电流有关，则称为直流反馈；若反馈信号只 与输出回路的交流电压或交流电流有关，则称 为交流反馈。直流负反馈用于稳定静态工作点; 交流负反馈用于改善放大电路的动态性能。
3.电压反馈与电流反馈 视反馈信号是取自输出回路的电压量还
是电流量而定。若反馈信号使取自输出电压 信号，则称为电压反馈；若反馈信号使取自 输出电流信号，则称为电流反馈。判断方法 可采用负载 RL短路法，即当RL= 0 时，输出 电压必为零，此时若反馈信号也等于零，则 为电压反馈；即当 RL=0 时，若反馈信号不 等于零，则为电流反馈。(见例题)
可求出反馈系数, F X F
X0
b.如果是串联反馈，将输入端回路开路，
可求出反馈系数, F X F
X0
方法二： 利用Xf Xi，求解。 在深度负反馈条件下， Xf Xi，
a.对于串联反馈，Vf Vi, 相当于基本放 大器输入端电压为零，这一特性称为虚短特
性。 b.对于并联反馈，f i,相当于基本放大
AVf
AV (1 AV kVf )
AVf 8, AV 8, 1 AV kVf
kVf 0.1, AV 40.
分析： 反馈电路的闭环增益与无反馈时放
大电路的增益的关系是闭环增益方程。 由本例可以看出，反馈作用使放大器增 益减小了。
例: (东南大学1999年研究生入学试题)如图 所示，试说明：
解：对AGF增益有稳定作用；当负载不变 时，也能稳定电压增益。
例: (北京理工大学2000年研究生入学试题)
如图所示电路，已知A为理想运放，
试回答：
Rs
(1)该电路的反馈组态； VS
(2)电路能稳定；
(3)电压放大倍数
AVf
V0 VS
R1
(4)输出电阻Rof ；
A R Vo
Rof
解：(1)该电路的反馈组态是电流串联负反馈；
a. 闭环增益：
AF
X0 Xi
A 1 AF
这是负反馈放大电路的基本关系式，分析
反馈问题的出发点。(见例题)
(1)若|1+AF|>1, 则|AF|<|A|,这种反馈一般 称为负反馈。
(2)若|1+AF|<1, 则|AF|>|A|,这种反馈一般 称为正反馈。
(3)若|1+AF|=1, 则|AF|∞，这就是说,放 大电路在没有输入信号时，也有输出信号，叫
这说明引入负反馈之后，放大电路的上
限频率增加了，增加的程度与反馈深度有关。
7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响
1. 输入电阻
a.在串联负反馈的情况下，由于Vf与Vi 在 输入回路中彼此串联，且极性相反，其结果
导致输入电流I 的减小，从而引起输入电阻 Rif(=Vi/i)比无反馈时的输入电阻 Ri 增加。 反馈愈深，Rif增加愈甚。
对于放大电路来说，噪声或干扰是有害 的，而负反馈能抑制噪声。
7.3.4 扩展频带
f fH fL
AVf
AV 1 AF
( fH fL )
A(
j
)
1
AM
j
H
AF
(
j
)
1
A( j) A( j)
F
由此可知，反馈放大电路的中频增益为： AM
1 AM F
上限角频率HF变为： HF= H(1+AMF)
做放大电路的自激。
2.反馈深度
|1+AF|的值是衡量负反馈程度的一个重要
指标，其值愈大，放大电路的增益减小愈多。
3.环路增益
如图所示为开环方框图，信号从基本放大
电路输入端( a点)输入，按箭头方向绕行一周
到(b点)，则得：
ba -1
基本放大 电路A
环路增益 Vb AF Va
反馈网络 F
反馈深度和环路增益都是描述反馈放大电 路性能的指标。(见例题)
例:(北方交通大学1997年研究生入学试题) 负反馈可以从那些方面改善放大器的性能？
解：它从以下五方面改善其性能： a. 增大放大倍数的恒定性； b. 减小非线性失真； c. 抑制噪声； d. 扩展频带； e. 改变输入、输出阻抗。
例: (南京航空航天大学2000年研究生入学试 题)电流串联负反馈放大器是一种输出端取样量 为，输入端比较量为的负反馈放大器， 它使输入电阻，输出电阻。
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
Xs
变换网络 Xi
Xid 基本放大
Xo
K
+_
电路A
Xf 反馈网络 F
Xs
K
Xi
AF
Xo
如图所示，由基本放大电路和反馈网络组 成的闭合环路叫做反馈环，由一个反馈环组成
的放大电路叫做单环反馈放大电路。 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式 1. 一般表达式的推导
RL io iF iD io
可见，电流负反馈作用的结果牵制了io的减 小，使io基本维持恒定。此电路适用于信号源内 阻较大时。
3.电压并联负反馈
如图所示，首先用瞬时极性法判断电路的
反馈极性。由图可知，
i = iD + iF
(+) (-)
iI iID
iF = - Vo / Rf
Is RS
io
(-)
4.串联反馈与并联反馈 视输入信号与反馈信号在基本放大器输入
端的相加方式而定。若输入信号与反馈信号在 基本放大器输入端以电流并联方式相加则为并 联反馈；若输入信号与反馈信号在基本放大器 输入端以电压并联方式相加则为串联反馈。
7.1.3四种类型的反馈组态 放大电路有四种类型，即电压放大、电
流放大、互阻放大和互导放大。将这四种基 本放大电路与适当的反馈网络相结合，根据 输出取样和输入比较方式的不同，可以构成 电压串联负反馈；电流并联负反馈；电压并 联负反馈；电流串联负反馈。
7.1.1 反馈的基本概念 反馈是把电子电路中的输出回路电量(电
压或电流)馈送到输入回路的过程。 7.1.2 反馈类型及判断
1.正反馈和负反馈： 视反馈加入前后基本放大器的输入信号变
化情况而定。如加入反馈后，使基本放大器的 输入信号增大，则为正反馈；若使基本放大器
的输入信号减小，则为负反馈。模拟电路中通 常采用瞬时极性法来判断；也可从反馈深度角 度判断,|1+AF|>1为负反馈，|1+AF|<1为正反 馈。 2.直流反馈于交流反馈
(2)电路能稳定闭环增益AGF ；
(3)电压放大倍数
AVf
V0 VS
1
RL R1
(4) Rof ；
例: (南京航空航天大学2000年研究生入学 试题) 已知某电压串联负反馈的电压反馈系数
kvf=0.1,如果要求它的闭环增益Avf8,那无反 馈时放大器的电压增益Av最小值应为何值。
解：电压串联负反馈电路闭环增益
教学要求： 本单元内容是整个课程的重点之一，也
是难点，要求从反馈的概念和分类入手，熟 练掌握负反馈的四种组态及特点作用，并能 基于反馈放大电路的方块图和基本方程，对 其基本性能进行分析和计算，尤其对深度负 反馈电流进行估算。对负反馈电路的稳定性 条件和稳定性分析也应正确理解和掌握。
7.1 反馈的基本概念与分类
解：输出端取样量为电流； 输入端比较量为电压； 它使输入电阻增加； 输出电阻增加。
讨论： 反馈类型的判断取决于输出端取样量和输
入端比较量。电压反馈使输出电阻减小，电流 反馈使输出电阻增大，串联反馈使输入电阻增 大，并联 反馈使输出电阻减小。
例: (北京理工大学1999年研究生入学 试题)电流串联负反馈电路，对增益有 稳定作用，当 不变时，也能稳定电压 增益。
1 F
要再次强调，这里的AF是广义的，其含义 因反馈组态而异：对于电压串联负反馈为AVF； 对于电流并联负反馈为AF；对于电压并联负反 馈为ARF；对于电流串联负反馈为 AGF ；如果估 算电压放大倍数，除了AVF外，其它几种增益都 要转换。
反馈系数的确定： a.如果是并联反馈，将输入端对地短路，
综上所述，负反馈能改善放大电路的性能， 归根到底是由于将电路的输出量引回到输入端与 输入量进行比较，从而随时对输出量进行调整。
7.4 负反馈放大电路的分析方法
7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 a.深度负反馈条件是：
|1 AF |1
b.相应的放大电路增益为：
A1
AF
1
AF
F
方法一：利用
AF
7.3 负反馈对放大电路性能的改善
7.3.1 提高增益的恒定性 引入负反馈后，当输入信号一定时，电压
负反馈能使输出电压基本维持恒定，电流负反 馈能使输出电流基本维持恒定，总的来说，就 是维持增益恒定。(见例题) 7.3.2 减小非线性失真
负反馈减小非线性失真所指的是反馈环内 的失真。
在多级放大电路的最后几级，包括功率输 出级及驱动级，输入信号的幅度较大，在动态 过程中，放大器件可能工作到它的传输特性的 非线性部分，因而使输出波形产生了非线性失 真。引入负反馈之后，可使这种非线性失真减 小。 7.3.3 抑制反馈环内噪声
电压负反馈的重要特点是电路的输出电 压趋于维持恒定，因为无论反馈信号以何种 方式引回到输入端，实际上都是利用输出电 压Vo本身通过反馈网络对放大电路起自动调 整作用，这就是电压反馈的实质。
例如，当V 一定时，若负载电阻RL减小而 使输出电压Vo下降，
RL Vo VF VD
Vo
可见，反馈结果牵制了Vo的下降，使 Vo基 本维持恒定。它适用于信号源内阻较小时。