负反馈放大电路与基本运算电路

负反馈放大电路与基本运算电路

4.1负反馈放大电路的组成及基本类型

教学要求：

1.理解负反馈的概念；

2.掌握放大电路中反馈类型的判断；

3.理解反馈对放大电路输出电压和电流的影响。

概述

把电路输出量的一部分或全部反送回输入端称为反馈。反馈有正反馈和负反馈，在电路中引入负反馈可使电路性能得到明显改善。利用反馈性质，在集成运放的外接线端连接不同的线性反馈元件，可构成比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。

一、反馈放大电路的组成及基本关系式

（一）反馈放大电路的组成及有关关系式

1.电路组成

含有反馈网络的放大电路称反馈放大电路，其组成如下图所示。图中，A称为基本放大电路，F表示反馈网络，反馈网络一般由线性元件组成。由图可见，反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络构成一个闭环系统，因此又把它称为闭环放大电路，而把基本放大电路称为开环放大电路。x i、x f、x id和x o分别表示输入信号、反馈信号、净输入信号和输出信号，它们可以是电压，也可以是电流。图中箭头表示信号的传输方向，由输入端到输出端称为正向传输，由输出端到输入端则称为反向传输。因为在实际放大电路中，输出信号x o经由基本放大电路的内部反馈产生的反向传输作用很微弱，可略去，所以可认为基本放大电路只能将净输入信号x id正向传输到输出端。同样，在实际反馈放大电路中，输入信号x i通过反馈网络产生的正向传输作用也很微弱，也可略去，这样也可认为反馈网络中只能将输出信号x o反向传输到输入端。

2.基本关系式

（二）反馈的类型

1.正反馈和负反馈

正反馈——反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大，即反馈信号增强了输入信号。

负反馈——反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小，即反馈信号削弱了输入信号。

判别方法：瞬时极性法

步骤：（1）假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性；（2）沿着信号正向传输的路经，依次推出电路中相关点的瞬时极性；（3）根据输出信号极性判断反馈信号的极性；（4）判断出正负反馈的性质。

2.直流反馈和交流反馈

直流反馈——反馈回的信号为直流量的反馈。

交流反馈——反馈回的信号为交流量的反馈。

交、直流反馈——反馈回的信号既有直流量又有交流量的反馈。

例题1.分析下图电路是否存在反馈，是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？

解：R

E 介于输入输出回路，故存在反馈。根据瞬时极性法，反馈使u

id

减小，为负反馈。因为经过反

馈元件R

E

的反馈号既有直流量，也有交流量，故该反馈同时存在直流反馈和交流反馈。

二、负反馈放大电路的基本类型

（一）电压反馈和电流反馈

电压反馈——反馈信号取样于输出电压。

判别方法：将输出负载R

L 短路(或u

o

= 0 )，若反馈消失则为电压反馈。

电流反馈——反馈信号取样于输出电流。

判别方法：将输出负载R

L 短路(或u

o

= 0 )，若反馈信号仍然存在则为电流反馈。

（二）串联反馈和并联反馈

串联反馈——在输入端，反馈信号与输入信号以电压相加减的形式出现。u

id =u

i

-u

f

特点：信号源内阻越小，反馈效果越明显。

并联反馈——在输入端，反馈信号与输入信号以电流相加减的形式出现。i

id =i

i

- i

f

特点：信号源内阻越大，反馈效果越明显。

（三）四种基本反馈类型

一、 负反馈放大电路分析

例题2.分析如图所示的反馈放大电路。

分析：电阻R

f

跨接在输入回路与输出回路之间，输出电压u o经R f 与R1分压反馈到输入回路，故

电路有反馈；根据瞬时极性法，反馈使净输入电压u

id 减小，为负反馈；R

L

= 0，无反馈，故为电压反馈；u

f

= u

o R

1

/(R

1

+ R

f

) 也说明是电压反馈；u

id

= u

i

- u

f

，故为串联反馈；所以，此电路为电压串联负反馈。

例题3.分析如下图所示的反馈放大电路。

分析：R

f

为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电压u

id

减小，为负反馈；R

L

= 0，反馈存在，故为电流反馈；u

f = i

o

R

f

，也说明是电流反馈；u

id

= u

i

– u

f

故为串联反馈；所以此

电路为电流串联负反馈。

例题4.分析如下图所示的反馈放大电路。

分析：R

f 为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；R

L

= 0，无反馈，故为电压反馈；根

据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流i

id 减小，为负反馈；i

id

= i

i

- i

f

，故为并联反馈；所以此电路为

电压并联负反馈。

例题5.分析如下图所示的反馈放大电路。

分析：R

f 为输入回路和输出回路的公共电阻，故电路存在反馈；令R

L

= 0，反馈仍然存在，故为电

流反馈；根据瞬时极性法判断，反馈使净输入电流i

id 减小，为负反馈；i

id

= i

i

- i

f

，故为并联反馈；所

以此电路为电流并联负反馈。

例题6.试分析下列电路的组态。

分析：分析过程同上，（a）为电流串联负反馈；（b）为电压串联负反馈；（c）电阻R E引入本级和极间两个反馈，本级为电流串联负反馈；级间为电流并联负反馈。

归纳：

反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈；

反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。