负反馈放大器的稳定性
电路中的放大器稳定性分析
电路中的放大器稳定性分析放大器是电子电路中常见的设备，用于放大电信号的幅度。
在电路设计中，放大器的稳定性是一个重要的考虑因素。
稳定性指的是电路在各种运行条件下保持稳定的能力。
本文将详细介绍电路中的放大器稳定性分析。
一、引言在电子电路中，放大器是一种关键组件。
它可以将电信号的弱信号放大至足够大的幅度，以便进行后续的处理或传输。
放大器的稳定性对电路的整体性能至关重要。
二、放大器的稳定性问题放大器的稳定性问题主要涉及到两个方面：反馈环路和频率响应。
在放大器中，反馈环路是一个常见的设计策略，它可以控制放大器的增益，并提高放大器的稳定性。
然而，反馈环路也可能引入稳定性问题，例如振荡。
1. 反馈环路的稳定性反馈环路可以分为正反馈和负反馈两种类型。
正反馈会增加放大器的输出，而负反馈则会减小放大器的输出。
负反馈可以增加放大器的稳定性，但过多的负反馈可能导致放大器的带宽减小。
因此，在设计反馈环路时，需要平衡增益和稳定性的要求。
2. 频率响应的稳定性频率响应是衡量放大器性能的一个重要指标，它描述了放大器在不同频率下的增益特性。
放大器的频率响应可能受到电容、电感、阻抗等元件的影响。
在分析放大器的频率响应时，需要考虑这些元件的特性，并选择合适的组件以保持系统的稳定。
三、放大器稳定性分析的方法在电路设计中，有几种常用的方法可以用来分析放大器的稳定性。
以下是一些常见的方法：1. Nyquist准则Nyquist准则是一种通过绘制频率响应曲线上的虚线轨迹来评估放大器的稳定性的方法。
当轨迹穿过-1点（点（-1,0）表示的是相位延迟为180度，增益衰减为1的状态），放大器就处于稳定状态。
如果轨迹围绕-1点多次，则放大器可能会产生振荡。
2. 极点分析法极点是放大器传递函数中的根，通过分析极点的位置和数量，可以得出放大器的稳定性。
通常情况下，放大器的极点应该位于开环增益曲线上，并且具有负实部。
如果放大器的极点位于稳定区域之外，那么它可能是不稳定的。
负反馈技术4
∆ϕ
-180o -225o -275o
ωH
ω
加相移 ∆ϕ ≤ 270 。
0
返回
6.5.1 负反馈放大器的自激振荡与稳定条件
2 自激振荡的条件: 设反馈系统的传输函数为: 设反馈系统的传输函数为
基本放大器的传输函数(增益 增益)， 其中 A( jω ) : 基本放大器的传输函数 增益 ，
休息1休息2
则
Af ( jω ) dB = 20dB 放大器不稳定
0
900/十倍频 十倍频 450/十倍频 十倍频
返回
§6.6 相位补偿原理与技术 6.6.1 主极点补偿 电容滞后补偿) 主极点补偿—(电容滞后补偿 电容滞后补偿 6.6.2 零极点对消 零极点对消—RC滞后补偿 滞后补偿 6.6.3 密勒效应补偿 6.6.4 导前补偿
A( jω ) Af ( j ω ) = 1 + A( jω ) B ( jω )
反馈网络的传输函数(反馈系 反馈系数 B ( jω ) : 反馈网络的传输函数 反馈系 数 ) 满足负反馈的条件: 满足负反馈的条件 1 + A( jω ) B( jω ) > 1 即 Af ( jω ) < A( jω ) 增益下降
·
10000 = f f f (1 + j )(1 + j )(1 + j ) 0.01KHZ 10KHZ 100KHZ
40 20 Af=1/B
·
fπ （ -180o ） （-225o）
可见单纯电容补偿是以牺牲带宽来换取稳定的。 可见单纯电容补偿是以牺牲带宽来换取稳定的。
· ·
A2
a‘
0．01 0．1 1 10 100 1000 f(KHz)
负反馈放大器稳定性的理论探讨与EWB仿真
例 ， 用 了微 分形式 、 采 差分形 式和 所推 出的一般性公 式对其相 对稳 定性进行理 论计算 与仿 真． 结果表 明： 基本放 大器
增 益 变化 量 不 大 时 ， 以 互 用 ； 可 变化 量较 大 时 ， 采 用 差 分 形 式 ； 馈 系数 改 变 时 ， 分 与 差 分 形 式 都 不 适 用 ． 无 论 应 反 微 而
ｄｉ ｅ ｅ ｃ ｈ ｕ ｄ ｂｅｕｓ ｄ ｗｈｅ ｈｅｇ ｉ ｈａ ｇ ｓｓｒｎｇ Ｔｈ ｏ ｍｕｌｔｏ ｓｏ ｆｅ ｅ ｉ ｌａ ｄ ｄｉ ｅ ｅ ｃ ｒ ｉｅ ｎ ｒ ｅ ｅ ｆ ｒｎ ｅｓ ｏ ｌ ｅ ｆ ｎ ｔ ａ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ． ｅ ｆｒ ａｉ ｎ ｆｄｉ ｒｎｔａ ｎ ｆ ｒ ｎ ｅ ａｅ ｄ ｓ ｏ ｆｍ ｄ ｗｈ ｎ ｆ ｆ ｉ
ｍ ＝１５ ３ ． 用 Ｉ Ｖ； ５ ． ３ｍＶ 利 ｏ＝（ ２一 Ｖ ） Ｒ ， Ｖ ３／ Ｌ 得
Ｉ ＝ 一１２ ７ 进 而 有 Ａ ＝ 一１ ．７ ， 利用 ｏ ６ ． ２ｍＡ， ｉ ｆ ６ ２２Ｓ 与
式 （ ） 算有 ０ ２４％ 的相对 误 差 ， 是方 框 图分 析 ２计 ．９ 这
ｉ ｉｎｔｉ ｈａ ｉｇ． Ｔｈｅ ｒ ｔｃ ｌｃ ｍｐ ａｉ ｎ ａ ｄ ｓｍｕ ａｉｎ ｏ ｅａ ｉｅ ｓａ ｌｔ ｏ ｕｒｅ ｔｓ ｒｅ ｇ ｔｖ ￣ｅ ｂａ ｋ ｍ ｐ ｉ ｆｃｅ ｓ ｃ ｎｇｎ ｏ ｅ ｉａ ｏ ｕｔｔｏ ｎ ｉ ｌ ｔ ｆｒ ｌｔｖ ｔｂｉｉ ｆｒ ｃ ｒ ｎ ｅ ｉ ｓｎｅ ａｉｅ ｏ ｙ ｄ ｃ ａ ｌｆ ｙ
放 大 电路 ， 表达 式把 闭环 特性 与零 受 控 特性 、 想 用 理
态特 性 、 反馈深 度 和接 近 因子等 联 系 在 一起 ． 而 涉 然 及对 反馈 系数 改变 条件 下 的反 馈放 大 器 增 益相 对 稳 定性 报道 至今 尚未 见 到． 本文 用理 想运 放组 成二 级 电 流 串联 负 反馈 放 大 器， 推导 了适 用 于 反 馈 系 数 变 化 下 相 对 稳 定 性 的一
负反馈对放大电路性能的影响
Xo
Rif
U i Ii
U i Id
1
1 A F
1
Ri A F
If
F
Rif 1 RAi F
|1
A F
8.11
| 1
并联负反馈方块图
Rif Ri
开路放大倍
2.对输出电阻旳影响
数
⑴电压负反馈
开环放大器
将电压负反馈开环放大器输出用电压源旳等输效出电，阻反
馈网络只从输出端取电压,而不取电流。
U 'o I'o Ro Ao X d Xi=0
8.3.3 减小放大器非线性和内部噪声旳影响
• 放大器旳一种经典旳开环传播特征如图
8.9曲线1所示；它表白了Uo与Ui之间旳非 线性关系。
假如是 (1 A F ) 1
1—开环特征
Uo
2—闭环特征
即深度负反馈，闭
环放大倍数近似为
1/ F 传播特征近似
Ui
为一条直线。
图8.9放大器旳传播特征
8.3.3 减小放大器非线性和内部噪声旳影响
1
Ro AoR FG
结论：电压负反馈稳定输出电压,使输出电压 接近恒压。
⑵电流负反馈
• 将开环放大器输出电 流源等效如图8.13所
开环放大器 旳短路输出
示。
电流
I’o
Xi=0 +
Xd ASXd
Ro
_
U’o
开环放 大器输 出电阻
Ro
Xf F
图8.13 电流负反馈方块图
AS是 短 路 开 环 放大倍数 （即负载短 路时旳放大 倍数）。
⑵电流负反馈 反馈网络只从输出端取电流,而不取电压。
Rof
U 'o I'o
负反馈对放大器性能的影响
I of
Uo Ro
AF Iof
I of
Uo Ro (1 AF )
输出电阻变大
结论
➢ 串联负反馈增大放大器的输入电阻；并联负反 馈减小放大器的输入电阻。电压负反馈，稳定输 出电压，减小输出电阻；电流负反馈，稳定输出 电流，增大输出电阻。
➢ 输入电阻、输出电阻增大和减小的数量都与反
馈深度
有关。
电路与模拟电子技术
(3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内的放大器性能， 对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干扰、噪声 及其它不稳定因素是无能为力的。
1.4 对输入电阻和输出电阻的影响
1 串联负反馈和并联负反馈对放大器输入电
＋ .
Ui
－ －
R
if
阻的影响
.
Ii
＋ .
Ud
.
－
Uf ＋
Ri A
回路型连接形式
(a)串联反馈
I of
U o AoF U o
Ro
Uo Ro
1 AoF
输出电阻变小
(b)电流负反馈放大器输出电阻
电流负反馈放大器
. Xi＝ 0
X.′i＝
. －Xf＝
. －FIo f
. AXi′
Ro
. Io f
＋. Uo
－
Ro f
Rof
Uo
I of
X i 0
I of
Uo Ro
A X i
X i X i X f F Iof
f Lf
fL
fH
f Hf
无反馈放大器的带宽
负反馈放大器的带宽
f(频率)
图8.11负反馈改善放大器频率响应的示意图
负反馈的特点
负反馈对放大器性能的影响
负反馈对放大器性能的影响为了改善放大电路的某些性能指标，达到某种预期的目的，常在放大电路中引入某种负反馈组态。
放大电路一旦引入某种组态的负反馈，它的很多性能指标都将被影响，影响的程度均与反馈深度1+A ˙ F ˙ 的大小有关。
本节内容重点在于把握负反馈对放大电路各方面性能影响的结论。
1、结论1——负反馈使放大器的放大倍数下降| 1+ A ˙ F ˙ |1 →负反馈→净输入信号减弱→ X ′ ˙ i X ˙ i → | A ˙ f || A ˙ | 。
即负反馈使放大器的放大倍数下降。
闭环放大倍数A ˙ f = X ˙ o X ˙ i = A ˙ 1+ A ˙ F ˙ 在中频区为表示为A f = X o X i = A 1+AF可见, 闭环放大倍数A f 仅是开环放大倍数A 的1 1+AF 倍。
2、结论2——稳定被取样的输出信号电压负反馈——稳定输出电压U o 。
以图6.8所示的电压串联负反馈电路为例，当某一因素使U o 增大时，反馈过程如下：可见，U o 的变化量大大减小，稳定性大大提高。
电流负反馈——稳定输出电流I o 。
以图6.10所示的电流串联负反馈电路为例，当某一因素使I o 增大时，则反馈过程：可见，I o 的变化量大大减小，稳定性大大提高。
3、结论3——放大倍数的稳定性提高对A f = A 1+AF 求导，整理后d A f A f = 1 1+AF dA A无论何种缘由引起放大倍数发生变化，均可以通过负反馈使放大倍数相对变化量减小，放大倍数的稳定性提高了。
4、结论4——可以展宽通频带放大电路的频率响应引起放大倍数下降，通过负反馈可以展宽通频带。
闭环放大倍数A f 是开环放大倍数A 的1 1+AF 倍，闭环放大电路的通频带B W f 是开环放大电路的通频带BW 的（1+AF ）倍。
增益带宽积不变。
设开环时放大电路在高频段的放大倍数为：A ˙ H = A ˙ m 1+j f f HA ˙ m —— 开环时中频放大倍数f H —— 开环时上限频率引入负反馈后的高频放大倍数为：A ˙ Hf = A ˙ H 1+ A ˙ H F ˙ 整理后得引入负反馈后的中频放大倍数和上限频率A ˙ mf = A ˙ m 1+ A ˙ m F ˙ f Hf =(1+ A ˙ m F ˙ ) f H 。
负反馈放大电路原理
放大电路负反馈的原理特点一、提高放大倍数的稳定性引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。
因为：所以求导得：即：二、减小非线性失真和抑制噪声由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。
如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。
需要指出的是：负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。
放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。
而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。
负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。
三、负反馈对输入电阻的影响由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。
引入负反馈后，可使通频带展宽约（1+AF）倍。
四、负反馈对输入电阻的影响（a）串联反馈（b）并联反馈图1 求输入电阻1、串联负反馈使输入电阻提高引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（1+AF）倍。
即：式中：ri为开环输入电阻rif为闭环输入电阻2、并连负反馈使输入电阻减小引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的1/(1+AF )倍。
即：五、负反馈对输出电阻的影响1、电压负反馈使输出电阻减小放大电路引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了，即电路具有恒压特性。
引入电压负反馈后，输出电阻rof减小到原来的1/（1+AF）倍。
2、电流负反馈使输出电阻增大放大电路引入电流负反馈后，输出电流的稳定性提高了，即电路具有恒流特性。
引入电流负反馈后，使输出电阻rof增大到原来的（1+AF）倍。
3、负反馈选取的原则（1）要稳定静态工作点,应引入直流负反馈。
（2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。
（3）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈。
负反馈电路的作用
负反馈电路的作用：
负反馈电路是一种常用的电路技术，其作用是稳定和改善放大器的性能。
具体而言，负反馈电路可以实现以下几个方面的功能：
1. 提高放大器的稳定性：负反馈电路将放大器的输出信号与输入信号进行比较，
并对差异进行修正。
这样可以减少放大器的非线性失真、漂移和噪声等问题，从而提高放大器的稳定性。
2. 扩大放大器的带宽：负反馈电路可以通过减小放大器的增益来扩大放大器的
带宽。
这是因为放大器的增益与带宽之间存在一种权衡关系，通过适当选择反馈电路的参数，可以在放大器的增益和带宽之间取得平衡。
3. 提高放大器的线性度：负反馈电路可以减小放大器的非线性失真。
通过将一
部分输出信号反馈到输入端，可以校正放大器的非线性特性，使得输出信号更加接近输入信号，从而提高放大器的线性度。
4. 降低输出阻抗：负反馈电路可以降低放大器的输出阻抗，使得放大器能够更
好地适配负载。
通过将一部分输出信号反馈到输入端，可以有效地降低输出阻抗，提高放大器的输出能力。
总的来说，负反馈电路的作用是通过将一部分输出信号反馈到输入端，对放大器的性能进行修正和优化，从而达到稳定、线性、宽带和适配负载等目的。
运算放大器负反馈原理
运算放大器负反馈原理摘要：1.运算放大器负反馈的原理2.负反馈对运算放大器性能的影响3.负反馈在运算放大器中的应用4.负反馈与正反馈的区别正文：一、运算放大器负反馈的原理运算放大器负反馈是指将运算放大器输出信号的一部分或全部以一定方式和路径送回到输入端，作为输入信号的一部分。
负反馈的取样一般采用电流取样或电压取样。
反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反（反相），使得叠加的结果将使净输入信号减弱。
这种反馈叫负反馈放大电路。
二、负反馈对运算放大器性能的影响1.提高闭环增益的稳定性：采用负反馈使得放大器的闭环增益趋于稳定，消除了开环增益的影响。
2.减小增益误差：负反馈可以减小运算放大器增益的相对误差，提高运算放大器的精度。
3.抑制零点漂移：负反馈能够抑制运算放大器零点漂移，提高电路的稳定性。
三、负反馈在运算放大器中的应用1.电压负反馈：电压负反馈采用电压取样方式，将输出端的电压信号取样后送回输入端。
这种反馈方式适用于需要提高运算放大器电压放大倍数的应用。
2.电流负反馈：电流负反馈采用电流取样方式，将输出端的电流信号取样后送回输入端。
这种反馈方式适用于需要提高运算放大器电流放大倍数的应用。
四、负反馈与正反馈的区别1.反馈信号极性：负反馈的反馈信号与输入信号极性相反，正反馈的反馈信号与输入信号极性相同。
2.对系统性能的影响：负反馈能够使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；正反馈使系统偏差不断增大，使系统振荡。
总结：运算放大器负反馈原理是通过将输出信号的一部分或全部送回到输入端，使得净输入信号减弱，从而提高闭环增益的稳定性、减小增益误差和抑制零点漂移。
负反馈放大器实验总结
负反馈放大器实验总结
负反馈放大器实验是一种常见的电子实验，通过将放大器系统中的一部分输出信号反馈到输入端，以减小系统的非线性失真和增加稳定性。
以下是负反馈放大器实验的一些总结：
1. 实验原理：负反馈放大器的原理是将一部分输出信号反馈到输入端，形成一个闭环，通过自动调节放大器的增益，使得输入与输出之间的差异趋近于零。
通过引入负反馈，可以改善放大器的线性性能和稳定性。
2. 实验装置：负反馈放大器实验通常需要使用放大器电路、信号发生器、示波器等实验设备。
放大器电路可以选用常见的操作放大器（如差分放大器、共射放大器等）。
3. 实验步骤：实验通常可以分为以下步骤进行：
a. 搭建放大器电路，并连接信号发生器和示波器；
b. 调节信号发生器输出信号，并观察放大器的输入输出特性曲线；
c. 引入负反馈，将一部分输出信号反馈到输入端，调节反馈网络的参数；
d. 再次观察放大器的输入输出特性曲线，并与无反馈时进行对比。
4. 实验结果：通过实验可以观察到，在加入负反馈后，放大器的增益减小，但可线性扩展的动态范围增加，失真度降低，频率响应更加平坦。
此外，负反馈还可以提高放大器的稳定性和噪声指标。
5. 实验评估与改进：通过对负反馈放大器实验结果的评估，可以确定负反馈的设计参数是否合理，是否达到了预期的效果。
如果效果不理想，可以尝试调整负反馈网络的参数，或选择其他放大器电路进行实验。
总而言之，负反馈放大器实验是一种重要的电子实验，通过引入负反馈，可以改善放大器的线性性能和稳定性。
实验中需要注意选择合适的放大器电路和调节负反馈网络的参数，以达到预期的效果。
电压串联负反馈的作用
电压串联负反馈的作用
电压串联负反馈是一种电路设计技术，通过将部分输出信号反馈到输入端，可以改善电路的性能。
它在电子设备中具有广泛的应用，对于提高放大器的稳定性、增加带宽、减小失真等方面都起到了积极的作用。
电压串联负反馈可以提高放大器的稳定性。
在放大器中，负反馈可以减小放大器对输入信号的敏感度，使得放大器的增益不再受到器件参数的影响。
这样一来，放大器的性能就更加稳定可靠，不容易受到温度变化、器件老化等因素的影响。
电压串联负反馈可以增加放大器的带宽。
在放大器中，带宽是指能够通过放大器的频率范围。
负反馈可以减小放大器的增益，从而使得放大器的带宽增加。
这对于需要处理宽频带信号的应用来说非常重要，比如无线通信系统中的高速数据传输。
电压串联负反馈还可以减小放大器的失真。
在放大器中，失真是指输出信号与输入信号之间的差异。
负反馈可以通过将部分输出信号反馈到输入端，使得输入信号与输出信号之间的差异减小。
这样一来，放大器的输出信号更加准确，失真程度更低。
电压串联负反馈在电子设备中起到了重要的作用。
它可以提高放大器的稳定性、增加带宽、减小失真等方面的性能。
因此，在电路设计中，合理利用电压串联负反馈技术是非常重要的。
负反馈放大电路实验原理
负反馈放大电路实验原理
负反馈放大电路是一种常见的电子放大电路，其原理是利用负反馈机制来稳定放大电路的增益和频率响应。
在负反馈放大电路中，输出信号的一部分被回馈到输入端，与输入信号相比较，并通过比较器进行比较。
根据比较结果，通过增益调节器，可调节增益值使得输出信号与输入信号达到期望的比例关系。
通过引入负反馈，可以实现以下几个目的：
1. 提高放大电路的稳定性：负反馈可以抑制放大器的非线性失真，降低误差和扭曲，从而使得输出信号更加稳定和准确。
2. 控制放大电路的增益：负反馈可以通过增益调节器来控制放大器的增益大小，使得输出信号与输入信号之间的比例关系可以根据需要进行调整。
3. 拓宽频率响应：负反馈可以扩大放大电路的频率响应范围，提高放大器的带宽。
4. 降低噪声：负反馈可以降低噪声的影响，提高信噪比。
总之，负反馈放大电路通过引入负反馈机制，可以提高放大电路的性能和稳定性，使得输出信号更加准确和稳定。
负反馈对放大电路增益稳定性的影响
负反馈对放大电路增益稳定性的
影响
40/99
6.3 负反馈对放大器性能的影响
6.3.1 负反馈提高了增益的稳定性
6.3.2 负反馈可展宽放大器的频带宽度
6.3.3负反馈可改善放大器的非线性失真
6.3.4 信号源内阻对负反馈放大器性能的影响
6.3.5 负反馈对放大器输入阻抗的影响
6.3.6 负反馈对放大器输出阻抗的影响
41/99
6.3.1 负反馈提高了增益的稳定性 开环增益的稳定度： AB
A A +=1f 负反馈放大器的增益 由于某种原因，使基本放大器的增益由A →A '
B A A AB A A '+'-+=∆11f )
)(1(1B A AB A A-'++'==∆A f f ΔA A ∴1Δ1A A B A =⋅'+有反馈时增益的稳定性提高!
A A ∆f f A A ∆ 闭环增益的稳定度
小结： 加入反馈后，闭环增益的相对变化率是开环增益相对变化率的1/（1+A'B )，有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+A 'B )倍。
注意：在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高，这里增益类别应该与反馈组态相对应。
如电压串联负反馈为A Uf , 电压并联负反馈为A Rf 。
深度反馈情况下1+A 'B >>1，可得： B
A 1f 42/99
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院《模拟电子技术》课程组。
负反馈对放大电路增益稳定性的影响
42/99
小结： 加入反馈后，闭环增益的相对变化率是开环
增益相对变化率的1/（1+A'B)，有反馈时增益的稳定 性比无反馈时提高了(1+A'B)倍。
深度反馈情况下1+A'B>>1，可得：Af
1 B
注意：在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高，这
里增益类别应该与反馈组态相对应。如电压串联负反
馈为AUf, 京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组
6.3.1 负反馈提高了增益的稳定性
开环增益的稳定度： A
A
闭环增益的稳定度 Af
Af
A
负反馈放大器的增益
Af
1 AB
由于某种原因，使基本放大器的增益由A→A'
Af
A A 1 AB 1 AB
A -A A
(1 AB)(1 AB)
ΔAf 1 ΔA Af 1 AB A
有反馈时增益的稳定性提高!
负反馈对放大电路增益稳定性的 影响
40/99
6.3 负反馈对放大器性能的影响
1. 负反馈提高了增益的稳定性 2. 负反馈可展宽放大器的频带宽度 3. 负反馈可改善放大器的非线性失真 4. 信号源内阻对负反馈放大器性能的影
响 5. 负反馈对放大器输入阻抗的影响 6. 负反馈对放大器输出阻抗的影响
41/99
放大电路稳定性
放大电路稳定性在电子领域中，放大电路稳定性是一个非常重要的概念。
放大电路的稳定性决定了其输出信号是否受到外界干扰的影响，以及放大器是否能够在长时间的工作中保持恒定的性能。
本文将探讨放大电路稳定性的几个重要方面。
一、负反馈负反馈是提高放大电路稳定性的重要手段。
通过将放大电路输出信号与输入信号之间的差异进行反馈，可以降低电路的增益，从而减小对输入信号的放大程度。
这样可以有效地抑制电路的非线性和高频特性，提高其稳定性。
负反馈还可以对电路进行补偿，以解决在频率响应和相位移方面可能存在的问题。
二、稳定性补偿在实际的放大电路中，往往会出现一些不可避免的非线性和频率特性，这些特性会导致电路的不稳定性。
为了解决这些问题，可以采用稳定性补偿的方法。
该方法包括增加补偿电路、调整放大电路的参数以及优化电路的工作条件等。
通过对电路进行精心设计和调整，可以有效地提高放大电路的稳定性。
三、温度稳定性温度对放大电路的影响是不可忽视的。
温度变化会引起电子元件参数的变化，从而导致电路的工作性能发生变化。
为了保持电路的稳定性，需要采取相应的措施来消除或减小温度的影响。
其中一个常见的方法是使用温度补偿电路，通过使用温度感应器来调整电路的参数，以保持其在不同温度下的工作稳定性。
四、供电稳定性供电稳定性是放大电路稳定性的关键因素之一。
电力供应的波动、噪声以及电压漂移等问题都会影响到放大电路的稳定性和性能。
为了提高电路的供电稳定性，可以采用稳压器、滤波器等电路来消除或降低电源的噪声和波动。
此外，合理地选择电源电压和电源的负载能力也是保持电路供电稳定性的重要措施。
五、抗干扰能力放大电路的抗干扰能力也是决定其稳定性的重要因素。
电路周围可能存在的干扰源包括电磁辐射、射频干扰、电源噪声等。
要提高电路的抗干扰能力，可以通过增加屏蔽和滤波电路来减小干扰源对电路的影响。
此外，在电路设计过程中，还可以采用差分信号传输、地线隔离等措施来提高电路的抗干扰能力。
负反馈对放大器性能的影响
(2) 并联负反馈 使电路的输入电阻降低
无负反馈时： 有负反馈时：
ri rif
ube uibbe ii
ii ib
+
ube
if
–
在同样的ube下，ii = ib + if > ib，所以 rif 降低。
6. 对放大电路输出电阻的影响 (1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特 性，故输出电阻降低。
负反馈对放大器性能的影响
主要内容： 负反馈对放大器性能的影响。
重点难点： 负反馈对电压放大倍数、放大倍数稳定性的影响。
负反馈对放大器性能的影响
负反馈对放大器性能的影响
X I ∑ X D
A
X O
X F
开环 放大倍数
F 反馈放大电路的基本方程
闭环 放大倍数
A
X O X D
F
X F X O
X D X i X F
串联负反馈使电路的输入电阻提高 并联负反馈使电路的输入电阻降低
6. 对放大电路输出电阻的影响
电压负反馈使电路的输出电阻降低 电流负反馈使电路的输出电阻提高
负反馈对放大器性能的影响
2. 提高放大倍数的稳定性
A Af 1 AF
d Af
1
dA
Af 1 AF A
引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。
放大倍数的稳定性提高了1+|AF|倍。
负反馈对放大器性能的影响
3. 改善波形失真 无负反馈
uI
A
加入 负反馈
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电流负反馈
电流负反馈
电流负反馈是一种控制技术，用于稳定电流放大器的增益和频率响应。
它的原理是通过将部分输出信号返回到输入端，与输入信号进行比较来减小放大器的增益，从而实现稳定性和精确性的控制。
电流负反馈技术的应用有助于解决放大器的许多问题，包括温度漂移、非线性失真、频率响应不稳定等。
以下是电流负反馈的一些特点和优势：
1.稳定性：电流负反馈可以提高放大器的稳定性并减小因温
度变化、元件参数偏差等原因引起的输出漂移和波动。
2.线性度：电流负反馈使得放大器的非线性失真得以减小，
输出信号与输入信号之间的线性关系更加精确。
3.带宽扩展：电流负反馈可以增加放大器的带宽，使其在更
广泛的频率范围内保持稳定性和线性度。
4.输出阻抗降低：通过电流负反馈，放大器的输出阻抗可以
降低，从而提供更好的匹配和驱动能力。
5.精确性：电流负反馈通过减小放大器的增益，并使其输出
与输入之间的误差趋近于零，提供更高的精确度和准确度。
在实际应用中，电流负反馈可以通过反馈电阻、运算放大器、比较器等电路元件和技术实现。
然而，过多的反馈可能会降低放大器的增益，并引入相位延迟和失真，因此在设计中需要权衡和优化。
总结而言，电流负反馈是一种重要的控制技术，通过减小放大器的增益来提高稳定性、线性度和精确性。
它在放大器设计和许多电子系统中具有广泛的应用。
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它们的交点所对应的
角频率就是 g ，满
足 T (g ) 1(0dB) ，
而后在基本放大器的
相频特性波特图上确
定 g 上的 ，显然，
kf越大，20lg1/kf(dB) 水平线越下移。
就越小， 放大器的稳
定性也就越差。
在A( j) 波特图上确定稳定裕量时，若遇到基本放大
器为反相放大器的情况，则由于中频区为负反馈， AIkf为正值，因而AI为负值，kf也就必定为负值。这
g 1 T ( )
(5-5-5)
显然， g 为正值，且其值越大(或分贝数越大)，放
大器就越稳定。反之，若 g 为零或负值(零或负分
贝数)，则放大器就必定自激。
通过上述讨论可知，放大器稳定性(Stability)的判 别实际上就是稳定裕量的确定。而稳定裕量可通
过对T ( j) 直接进行计算求得，也可在T ( j)的波
为正值，且其值越大，放大器就越稳定。
达到 40 ~ 60，可认为放大器是稳定的。
反之， 若 为零或负值，则放大器就必定自激。
类似地，增益裕量(Gain Margin)是指相角交界角频
率 g上 T (g )偏离0dB的数值，用 g 表示，即
g (dB) 0 20lg T ( )
特图上确定，如图5-5-1(a)所示。
如果放大器施加的是电阻性反馈，
k f 为实数，则将T(g ) k f A(g ) 1写成：
A(g ) 1 k f
或
20 lg A(g ) 20 lg 1 k f
(5-5-6)
就可在基本放大器的幅频特性波特图上作高度为 20lg1/kf(dB)的水平线，如图5-5-2所示，
为例，图5-5-3示出了三极点系统，
且 P3 10P2 ，P2 10P1 的渐近波特图。
通过上述各极点角频率的相对位置对相频 特性渐近波特图的影响可得出以下结论：
在论多极P 2与点低P通1 之系间统的中间，距若有多P 3大，10PP22上，的则相不
角绝对值恒小于或等于135º。
样，在画 A( j) 的相频特性时，为了简化起见，就
不必计入180º相移。同时，kf的负号也可相应删去。
若中频区满足深度负反馈，则1/kf就是反馈放大器 的中频增益。故1/kf水平线又称为反馈增益线。
三、在幅频特性渐近波特图上 判别稳定性
在某些情况下，可以采用直接在 T ( j) 或 A( j)
因此，有必要讨论反馈放大器产生自激的条 件以及保证稳定工作的措施。
5.5.1 判别稳定性的准则
一、不自激条件
如前所述，反馈放大器的频率特性
AfBiblioteka (j)1
A( T
j) ( j
)
在中频区，A( j) AI ,令T k f AI为正值，满足负反馈条件。
若进入高频区，若在某一角频率(设为osc )上， T ( josc )变为负实数，且其值等于 1，即
的幅频特性渐近波特图上判别稳定性的简化方法。
假设T ( j)为无零高阶系统，且它的各极点角频率依
次为 P1,P2 ,P3,…，则如前述，其幅频特性渐近
波特图将自中频增益开始，每经过一个极点角频率， 下降段的斜率增加20dB/十倍频。而相频特性渐近波
特图则与各极点角频率的相对间距有关。以 A( j)
集成运放是由大量三极管等元、器件构成的复 杂电路。从系统观点来看，它是含有众多极零点的 高阶系统。不过，它的前三个极点角频率一般都满
足上述的假定，即 P3 10P2 ,P2 P1 ，而其
第五节 负反馈放大器的稳定性
到目前为止，分析负反馈放大器的性能时，都 假定放大器是稳定工作的。在这个前提下，得 到的结论是：除了增益下降外，负反馈对放大 器的众多性能都有改进，且反馈越深，改进的 性能就越好。
实际上，在多极点系统中，由于基本放大器 在高频区存在着附加相移，因此，在中频区施加 负反馈时，有可能在高频区变为正反馈，从而引 起放大器自激而丧失正常的放大功能，而且这种 情况随着反馈的加深而越有可能发生。
设某反馈放大器 的T(jw)的波特图 如图5-5-1(b)所示。
二、稳定裕量
事实上，要保证反馈放大器稳定工作，仅仅 满足上述不自激条件是不充分的，因为一旦放大 器接近自激，它的性能就将严重恶化。这时，如
果电源电压、温度等外界因素发生变化，导致 T ( j)
变化，则放大器就有可能满足自激条件。
因此，要保证放大器稳定工作，必须使 它远离自激状态。远离自激状态的程度可用 稳定裕量来表示。
反过来说，如果不满足自激的振幅条件或相位条件， 放大器就不会产生自激。因此，反馈放大器不产生 自激的条件为：
T () 时，T () 1或T () 0dB (5-5-3a)
T () 1或0dB时，T ()
(5-5-3b)
上面任一式所示 的不自激条件是 等价的。例如， 某一反馈放大器 的T(jw)的波特图 如图5-5-1(a)所示。
T(
josc )
T (
)e jT (osc )
osc
1
(5-5-1)
或
T (osc ) 1,T (osc )
(5-5-2)
则Af ( josc ) 。在这种情况下，即使没有外加输 入信号(xi=0)，反馈放大器照样有角频率为 osc的正 弦信号输出。实际上，这时为维持输出所需的输入
信号已由同频、同相的反馈信号所提供(x'i=xf)。
因此，式(5-5-1)或式(5-5-2)是反馈放大器产生自激 的条件(Oscillation Criterion)，并将式(5-5-2)中的第 一式为自激的振幅条件，第二式称为自激的相位条 件。显然，一旦发生自激，放大器就无法对输入信 号进行正常的放大。
如前所述，在增益交界角频率 g 上，若相应
的 T (g ) 越小于180，则反馈放大器就越远离自
激，工作也就越稳定。相位裕量(Phase Margin)就是
指 T (g ) 偏离180 的数值，用 表示，即
180 T (g ) (5-5-4)
显然，
工程上，