第7章 反馈放大电路

图7.1.7(c)所示电路与图(b)所示电路的区别在于反馈引到集成运放的同相输入端,因而uo与 ui极性相同, 使得Rf上产生的反馈电流的方向如图所示。这导致集成运放净输入电流的数值 增大, 故电路引入了正反馈。
第7章 反馈放大电路
7.1.4 串联反馈与并联反馈
根据反馈网络和放大电路在输入端的连接方式可以将反馈分为串联反馈和 并联反馈。在放大电路输入端, 凡是反馈网络与基本放大电路串联连接, 以实现 电压比较的称为串联反馈。这时,xi、xf及xid均以电压形式出现, 如图7.1.8(a)所示。 凡是反馈网络与基本放大电路并联连接, 以实现电流比较的称为并联反馈。这 时, xi、xf及xid均以电流形式出现, 如图7.1.8(b)所示。
第7章 反馈放大电路 图7.1.6 例7.1.3的直流及交流通路
第7章 反馈放大电路
7.1.3 正反馈与负反馈
反馈信号送回到输入回路与原输入信号共同作用后, 对净输入信号的影响 有两种效果: 一种是使净输入信号量比没有引入反馈时减小了, 这种反馈称为负 反馈; 另一种是使净输入信号量比没有引入反馈时增加了, 这种反馈称为正反馈。 在放大电路中一般引入负反馈。
本章讨论的主要内容均针对交流反馈而言。
第7章 反馈放大电路
例7.1.2 判断图7.1.3所示电路中引入的是直流反馈还是交流反馈。设图中各电 容对交流信号均可视为短路。
图7.1.3 例7.1.2的电路图
第7章 反馈放大电路
解 图7.1.3(a)所示电路的直流通路如图7.1.4(a)所示, Rf形成反馈通路, 故电路 引入了直流反馈。交流通路如图7.1.4(b)所示, Rf被C短路, 使得RL成为电路的 负载, 故电路中没有交流反馈。
图7.1.11(b)所示电路中, 送回到输入回路的交流反馈信号是电阻Re上的电压
信号,且有uf=ieRe≈icRe。用输出短路法, 令uo=0, 即令RL短路时,ic≠0(因ic受ib控
制), 因此反馈信号uf仍然存在, 说明反馈信号与输出电流成比例,是电流反馈。
图7.1.11(c)所示电路中,交流反馈信号是流过反馈元件Rf的电流if(并联反馈),
第7章 反馈放大电路 图7.1.1 反馈放大电路的组成框图
第7章 反馈放大电路
为了简化分析, 可以假设反馈环路中信号是单向传输的, 如图中箭头所示, 即认为信号从输入到输出的正向传输(放大)只经过基本放大电路, 而不通过反 馈网络, 因为反馈网络一般由无源元件组成, 没有放大作用, 故其正向传输作 用可以忽略。基本放大电路的增益为A=xO/xID。信号从输出到输入的反向传 输只通过反馈网络, 而不通过基本放大电路。反向传输系数为F=xf/xO, 称为反 馈系数。由图7.1.1可以得知, 判断一个放大电路中是否存在反馈, 只要看该电 路的输出回路与输入回路之间是否存在反馈网络, 即反馈通路。若没有反馈 网络, 则不能形成反馈, 这种情况称为开环。若有反馈网络存在, 则能形成反 馈, 这种状态称为闭环。
第7章 反馈放大电路
例7.1.5 试判断图7.1.9所示电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈。
图7.1.9 例7.1.5的电路
第7章 反馈放大电路
解 图7.1.9(a)所示电路中, R2引入级间交流负反馈, 反馈信号与输入信号均接 至同一个节点(运放A1的同相输入端), 显然是以电流形式进行比较, 因此是并 联反馈。图7.1.9(b)所示电路中, Rf和Rb2一起引入级间交流负反馈, 反馈信号 是uo在Rb2上的分压,加在VT2管的基极, 而输入信号ui加在 VT1管的基极, 显然 是以电压形式进行比较, 因此是串联反馈。
且有
。令RL=0, 即令uo=0时, 有if=0, 故该电路中引入的
交流反馈是电压反馈。
图7.1.11(d)所示电路中, 交流反馈信号是输出电流io在电阻 Rf上的压降uf, 且 有uf=ioRf, 令RL=0时,uo=0, 但运放A的输出电流io≠ 0, 故uf≠0, 说明反馈信号与输 出电流成比例, 是电流反馈。
第7章 反馈放大电路
例7.1.4 试判断图7.1.7 所示各电路中级间交流反馈的极性。
图7.1.7 例7.1.4的电路
第7章 反馈放大电路
解 图7.1.7(a)所示电路中, 设输入电压ui的极性对“地”为“+”, 则因ui作用于集成运放的同相 输入端, 输出电压uo的极性对“地”也为“+”; 作用于电阻RL和Rf所组成的反馈网络, 产生电 流, 从而在Rf上获得反馈电压uf，其极性为上“+”下“-”, 即反相输入端的电位对“地”为 “+”。因此, 集成运放的净输入电压uid的数值减小, 电路引入了负反馈。
引入反馈的放大电路称为反馈放大电路, 它由基本放大电路A和反馈网络 F组成一个闭合环路, 如图7.1.1所示。其中, xI是整个反馈放大电路的输入信号, 称为输入量,xO是输出信号, 称为输出量; 反馈网络的输入信号是电路的输出量 xO, 其输出信号xf称为反馈信号; xID是基本放大电路的净输入信号。它是输入 信号xI与反馈信号xf相减后的差值信号。这些信号可以是电压, 也可以是电流。
图7.1.10 电压反馈与电流反馈
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例7.1.6 试判断图7.1.11所示各电路中的交流反馈是电压反馈还是电流反馈。
图7.1.11 例7.1.6的电路图
第7章 反馈放大电路
解 图7.1.11(a)所示电路中, 电阻Re和RL构成反馈通路, 由它们送回到输入回路 的交流反馈信号是电压uf, 而且uf=uo, 故用输出短路法, 令RL=0, 即令uo=0 时,uf=0, 是电Hale Waihona Puke Baidu反馈。
判断电压与电流反馈的常用方法是“输出短路法”, 即假设输出电压uo=0, 或令负载电阻RL=0, 看反馈信号是否还存在, 若反馈信号不存在了, 则说明反馈 信号与输出电压成比例, 是电压反馈; 若反馈信号还存在, 则说明反馈信号不是 与输出电压成比例, 而是与输出电流成比例, 是电流反馈。
第7章 反馈放大电路
第7章 反馈放大电路
例7.1.1 试判断图7.1.2所示各电路中是否存在反馈。
图7.1.2 例7.1.1 的电路图
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解 图7.1.2(a)所示电路中, 输出与输入回路间不存在反馈网络, 因而该电路中 不存在反馈, 为开环状态。
图7.1.2(b)为共集电极放大电路, 由它的交流通路(即将电容Cb1、Cb2视为 对交流短路, 电源+UCC视为交流的“地”)可知, 发射极电阻Re和负载电阻RL 既在输入回路中, 又在输出回路中, 它们构成了反馈通路, 因而该电路中也存 在着反馈。
条件及稳定性分析
7.2.4 电流并联负反馈放大电路
7.6.3 消除自激振荡的方法
第7章 反馈放大电路
7.1.1 什么是反馈
7.1 反馈的基本概念与分类
反馈, 是指将电路输出电量(电压或电流)的一部分或全部通过反馈网络, 用一定的方式送回到输入回路, 以影响输入电量(电压或电流)的过程。反馈体 现了输出信号对输入信号的反作用。
图7.1.2(c)电路中, 电阻RL将集成运放的输出端和反相输入端“联系”起 来, 构成反馈通路, 使输出电压影响集成运放的输入电压, 故引入了反馈。
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7.1.2 直流反馈与交流反馈
在放大电路中既含有直流分量, 也含有交流分量, 因而, 必然有直流反馈 与交流反馈之分。存在于放大电路的直流通路中的反馈为直流反馈。直流反 馈影响放大电路的直流性能, 如静态工作点 存在于交流通路中的反馈为交流 反馈。交流反馈影响放大电路的交流性能, 如增益、输入电阻、输出电阻和 带宽等等。
图7.1.3(b)所示电路的直流通路如图7.1.4(c)所示, 由于C 在直流通路中开路, 使输出回路与输入回路没有反馈通路, 故电路中没有直流反馈。交流通路如 图7.1.4(a) 所示,由于C 短路, Rf成为反馈通路, 故电路中引入了交流反馈。
图7.1.3(c)所示电路的直流通路和交流通路均与原电路相同, Rf构成反馈通 路, 故电路中既引入了直流反馈, 又引入了交流反馈。
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判断反馈极性的基本方法是瞬时变化极性法, 简称瞬时极性法。 其具体做法是:先假设输入信号ui在某一瞬时变化的极性为正(相对于共同端 而言),用(+)号标出, 并设信号的频率在放大电路的通带内, 然后根据各种基本放大 电路的输出信号与输入信号间的相位关系, 从输入到输出逐级标出放大电路中各 有关点电位的瞬时极性, 或有关支路电流的瞬时流向, 以确定从输出回路到输入 回路的反馈信号的瞬时极性,最后判断反馈信号是削弱还是增强了净输入信号, 如 果是削弱, 则为负反馈, 反之则为正反馈。
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图7.1.4 例7.1.2的答案电路图
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例7.1.3 试判断图7.1.5所示电路中, 哪些元件引入了级间直流反馈? 哪些元件 引入了级间交流反馈?
图7.1.5 例7.1.3的电路图
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解 图7.1.6(a)、(b)分别是图7.1.5所示电路的直流通路和交流通路。显然, 电阻 Rf1和Rf2组成的反馈通路引入的是级间直流反馈。而电阻Re1既能引入级间直 流反馈, 又能引入级间交流反馈。
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7.1.5 电压反馈与电流反馈
根据反馈网络在放大电路输出端的取样对象, 可以将反馈分为电压反馈和 电流反馈。如果把输出电压的一部分或全部取出来回送到放大电路的输入回路, 则称为电压反馈, 如图7.1.10(a)所示。这时反馈信号xf和输出电压成比例, 即 xf=Fuo。否则, 当反馈信号xf与输出电流成比例, 即xf=Fio时, 则是电流反馈, 如图 7.1.10(b)所示。
模拟电子技术基础
第7章 反馈放大电路
7.1 反馈的基本概念与分类
7.3 负反馈放大电路增益的一般表达
7.1.1 什么是反馈
7.4 反馈对放大电路性能的影响
7.1.2 直流反馈与交流反馈
7.4.1 提高增益的稳定性
7.1.3 正反馈与负反馈
7.4.2 减小非线性失真
7.1.4 串联反馈与并联反馈
7.4.3 对输入电阻和输出电阻的影响
7.1.5 电压反馈与电流反馈
7.5 深度负反馈条件下的近似计算
7.2 负反馈放大电路的四种组态
7.6 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法
7.2.1 电压串联负反馈放大电路
7.6.1 产生自激振荡的原因及条件
7.2.2 电压并联负反馈放大电路
7.6.2 负反馈放大电路稳定工作的
7.2.3 电流串联负反馈放大电路
反馈量是仅仅决定于输出量的物理量, 而与输入量无关。在图7.1.7(a)所示电路中,uf不是Rf 上的实际电压, 而只是io作用的结果。在分析反馈极性时, 可将输出量看成作用于反馈网络的 独立源。
图7.1.7(b)所示电路中, 设输入电压ui的极性对“地”为“+”, 输入电流流入电路, 集成运放 的反相输入端极性对“地”为“+”, 因而输出电压uo的极性对“地”为“-”。uo作用于反馈网 络Rf上产生的反馈电流的方向如图所标注。集成运放净输入电流的数值减小, 说明电路引入 了负反馈。
第7章 反馈放大电路
图7.1.8 串联反馈与并联反馈
第7章 反馈放大电路
在图7.1.8(a)所示的串联负反馈框图中, 基本放大电路的净输入信号uid=uiuf。由此式可知, 要使串联负反馈的效果最佳, 即反馈电压uf对净输入压ui的调 节作用最强, 则要求输入电压ui最好固定不变, 这只有在信号源us的内阻Rs=0 时才能实现, 此时有ui=us。如果信号源内阻Rs=∞, 则反馈信号uf的变化对净输 入信号uid就没有影响, 负反馈将不起作用。所以串联负反馈要求信号源内阻 越小越好。相反, 对于并联负反馈而言, 为增强负反馈效果, 则要求信号源内 阻越大越好。
第7章 反馈放大电路
7.2 负反馈放大电路的四种组态
由于反馈网络在放大电路输出端有电压和电流两种取样方式, 在输入端有 串联和并联两种连接方式, 因此, 负反馈放大电路有四种基本组态(或类型), 即 电压串联、 电压并联、电流串联和电流并联负反馈放大电路。
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