模电课件第七章反馈放大电路

3.正反馈与负反馈的判断 3.正反馈与负反馈的判断
正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。 正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。 负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。 负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。 另一角度 正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。 正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。 负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。 负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。 判别方法： 判别方法：瞬时极性法 ----在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，假设 i瞬时变化 在电路中， 在电路中 从输入端开始，沿着信号流向，假设v 的极性为正(相对于共同端 相对于共同端)， 的极性为正 相对于共同端 ， 标出某一时刻有关节点电位的瞬 时极性(用 号表示) 或有关支路电流的瞬时流向， 时极性 用“+”、“-”号表示 ，或有关支路电流的瞬时流向， 、 号表示 以判断反馈信号是增强还是削弱了净输入量。 以判断反馈信号是增强还是削弱了净输入量。 瞬时极性的确定依据： 瞬时极性的确定依据： 各种基本组态放大电路输出与输入信 号间的相位关系。 号间的相位关系。 从输入端沿着放大通路 找到反馈通路的起点 再沿反馈通路回到输入端
3） 电流串联 ）
首先判断图所示电路的反馈组态， 短路， 首先判断图所示电路的反馈组态，将负载RL短路，这时仍有电流 电阻， 所以是电流反馈，从输入端来看， 流过R1电阻，产生反馈电压vf，所以是电流反馈，从输入端来看，净输 之差， 入信号vd等于输入信号vi与反馈信号vf之差，就是输入信号与反馈信号是 串联关系，所以该电路的反馈组态是电流串联反馈。 串联关系，所以该电路的反馈组态是电流串联反馈。使用瞬时极性法判 断正负反馈，各瞬时极性如图所示， 极性相同， 断正负反馈，各瞬时极性如图所示，可见vi与vf极性相同，净输入信号小 于输入信号，故是负反馈。 于输入信号，故是负反馈。 输出电流的计算： 输出电流的计算： 由图可得反馈系数Fr 由图可得反馈系数
基本要求: 基本要求 理解反馈的基本概念， 1 理解反馈的基本概念，4种反馈组态及其特点 掌握反馈形式、 2 掌握反馈形式、类型的判断及负反馈对放大电路性能的影响 掌握深度负反馈条件下， 3 掌握深度负反馈条件下，负反馈放大电路增益的近似计算 4 理解负反馈放大电路的稳定工作条件并能应用判断
7.1反馈的基本概 反馈的基本概 1. 反馈定义
⊕
输入 回路
⊕
输出 回路
解：
RE 介于输入输出回路，有反馈。 介于输入输出回路，有反馈。 减小，为负反馈。 反馈使 uid 减小，为负反馈。 既有直流反馈，又有交流反馈。 既有直流反馈，又有交流反馈。
例
判断有无反馈， 判断有无反馈，并判断类型 ⊕ ⊕ ⊕
解： uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。 分压反馈到输入回路，故有反馈。 反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。 减小，为负反馈。
反馈信号取样自输出电压： 电流反馈 反馈信号取样自输出电压：电压反馈 反馈信号取样自输出电流： 反馈信号取样自输出电流： 使得v 若RL→0使得 o→0，xf随之消失，则说明其取样自输出电压 使得 ， 随之消失， 使得i 若RL→∞使得 o→0，xf随之消失，则说明其取样自输出电流 使得 ， 随之消失， 使得i 若RL→∞使得 o→0，xf却不随之消失，也说明其取样自输出电压 使得 ， 却不随之消失， 使得v 若RL→0使得 o→0，xf却不随之消失，也说明其取样自输出电流 使得 ， 却不随之消失，
• 四种负反馈组态的特点
RL↓
vO↓ vO↑
vF↓
vID ↑
输入端有 -vI+ vID + vF =0 即 vID = vI -vF
电压负反馈： 电压负反馈：稳定输出电压
输出电压的计算： 输出电压的计算： 由图可得反馈系数F 由图可得反馈系数 v
Fv =
vf vo
=
R1 ( R1 + R2 )
由于运放的电压放大倍数非常大，在输入端 由于运放的电压放大倍数非常大，在输入端vp≈vN，故有
电压、 电流反馈判断方法： 电压 、 电流反馈判断方法 ： 输出信号与反馈信号加在同一个点上 就是电压反馈； 电压反馈 输出信号与反馈信号加在同一个点上，就是电压反馈； 同一个点 输出信号与反馈信号加在不同点上 就是电流反馈； 输出信号与反馈信号加在不同点上，就是电流反馈； 不同点 电流反馈
串联反馈与并联反馈
ɺ ɺ ɺ 因为 X id = X i − X f ɺ ɺ ɺ A Xo Xo = ɺ ɺ = X / A + X F = 1 + AF ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ X id + X f o o 闭环增益的一般表达式
说明引入负反馈后，闭环增益 改变了，大小与1+AF有关。 有关。 说明引入负反馈后，闭环增益Af改变了，大小与 有关
开环 ——无反馈通路 无反馈通路
闭环 ——有反馈通路 有反馈通路
反馈的基本概念与分类 外部反馈与内部反馈
（1）外部反馈： ）外部反馈： 通过外接元件来实现
（今后学习的重点） 今后学习的重点）
R2 R1 + -
（2）内部反馈：在器件内部产生 ）内部反馈：
vI
vO
RL
输入v 受到输出v 输入 be受到输出 ce的影响 今后将主要学习的是外部反馈
2） 电压并联负反馈 ） 图为电压并联负反馈首先判断图所示电路的反馈组态， 图为电压并联负反馈首先判断图所示电路的反馈组态， 短路，就相当于输出端接地， o=0， 将负载RL短路，就相当于输出端接地，这时vo=0，反馈 的原因不存在，所以是电压反馈，从输入端来看， 的原因不存在，所以是电压反馈，从输入端来看，输入信号 ii与反馈信号if并联在一起，净输入电流信号id等于输入 并联在一起， 之差， 电流信号ii与反馈电流信号if之差，所以该电路的反馈组 态是电压并联反馈。使用瞬时极性法判断正负反馈， 态是电压并联反馈。使用瞬时极性法判断正负反馈，各瞬 时极性和瞬时电流方向如图所示， 时极性和瞬时电流方向如图所示，可见if瞬时流向是对ii 分流， 减小， 分流，使id减小，净输入信号id小于输入信号ii，故是负 反馈。 反馈。
反馈信号在输入端的连接分为串联和并联两种方式。 反馈信号在输入端的连接分为串联和并联两种方式。 串联 两种方式 输入信号与反馈信号在输入回路以电压（电流） 输入信号与反馈信号在输入回路以电压（电流）形式相 加减的称串联（并联）反馈。进一步的， 加减的称串联（并联）反馈。进一步的，输入信号与反 馈信号从同一端输入的为并联方式， 馈信号从同一端输入的为并联方式，从不同端输入的为 串联方式； 串联方式；
7.2负反馈放大电路的四种和基本组态 负 电压反馈与电流反馈 串联反馈与并联反馈 电压串联负反馈放大电路 电压并联负反馈放大电路 电流串联负反馈放大电路 电流并联负反馈放大电路
电压反馈与电流反馈
根据反馈网络在放大电路输出回路的取样对象判定， 根据反馈网络在放大电路输出回路的取样对象判定，具体而 言可以采用输出短路法或输出开路法来判断
C1 vI
(+) (+) (+)
交、直流负反馈
+
(+)
vO
R1 R2
(+)
C2
交流正反馈
电容观察法： 电容观察法： 反馈通路如果存在隔直电容，就是交流反馈； 反馈通路如果存在隔直电容，就是交流反馈； 反馈通路如果存在旁路电容，就是直流反馈； 反馈通路如果存在旁路电容，就是直流反馈； 不存在电容，就是交直流反馈。 不存在电容，就是交直流反馈。
将电子系统输出回路的电量（电压或电流） 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），（一部分或 全部）送回到输入回路的过程。其实质是输出影响输入 输出影响输入。 全部）送回到输入回路的过程。其实质是输出影响输入。
反馈通路 （反馈网络） 反馈网络）
vI
+ R2
vO
RL
vI
R1 + -
vO
RL
信号的正向传输
2 直流反馈与交流反馈
根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流， 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时 存在，来进行判别。 存在，来进行判别。 基本判断方法： 基本判断方法： 可以通过画交流、直流通路来判断： 可以通过画交流、直流通路来判断：直流通路中存在的 反馈是直流反馈，交流通路中存在的反馈是交流反馈， 反馈是直流反馈，交流通路中存在的反馈是交流反馈，都存 在的是交直流反馈。 在的是交直流反馈。 取决于反馈通路。 取决于反馈通路。 如图
Xi
+ – Xf
Xid
A
Xo
ɺ 基 本 放 大 电 路 A = Xo ɺ ɺ X id 增益(开环增益 开环增益） 增益 开环增益 ）
反馈系数
ɺ Xf ɺ F= ɺ Xo
F
ɺ 负反馈放大电路 ɺ Xo AF = ɺ 增益(闭环增益 闭环增益） 增益 闭环增益） Xi ɺ Xo ɺ 所以 AF = ɺ Xi
例
判断的方法：瞬时极性法 判断的方法：瞬时极性法(Instantaneous polarities)。在输入 。 端加一瞬时极性或正或负的信号… 端加一瞬时极性或正或负的信号
+
_ + +
净输入信号： 净输入信号： v id↓ = v b1 − v b2 ↑
例
负反馈
R1 vI
(+) (+) (-)
if
i d = ii − i f ≈ 0
所以输出电压
从而得到， 从而得到，
ii = i f
ii vo = = − R f ii Fg
从此式可以看出，输出电压只与电阻的参数有关，可见十分稳定。 从此式可以看出，输出电压只与电阻的参数有关，可见十分稳定。
所以电压反馈使输出电压稳定。 所以电压反馈使输出电压稳定。
串联反馈：反馈网络与基本放大电路串联连接， 串联反馈：反馈网络与基本放大电路串联连接，以实现电压比 较的反馈。 较的反馈。 并联反馈：反馈网络与基本放大电路并联连接， 并联反馈：反馈网络与基本放大电路并联连接，以实现电流比 较的反馈。 较的反馈。
判断方法： 判断方法：
ɺ Xi ɺ Xf ɺ Xi
ɺ Xi ɺ Xf
例
判断的方法：瞬时极性法 判断的方法：瞬时极性法(Instantaneous polarities )。在输入 。 端加一瞬时极性或正或负的信号… 端加一瞬时极性或正或负的信号 从输入端沿着放大通路 找到反馈通路的起点 再沿反馈通路回到输入端
+
+ +
净输入信号： 净输入信号： v be↓ = v i − v f↑
图 电压并联负反馈
RL↓
vO↓ vO↑
IF↓
IID ↑
输出电压的计算： 输出电压的计算： 由图可得反馈系数F 由图可得反馈系数 g
图 电压并联负反馈
vo 1 Fg = ≈ − =− vo R f vo Rf
由于运放的电压放大倍数非常大，在输入端 由于运放的电压放大倍数非常大，在输入端vp≈vN，故有， ，故有，
电压串联反馈
电流串联反馈
′ RL = RL ⋅ RC
根据反馈网络在放大电路输出回路的取样对象判定， 根据反馈网络在放大电路输出回路的取样对象判定，具体而 言可以采用输出短路法或输出开路法来判断
电压并联反馈
电流串联反馈
1） 电压串联负反馈 ）
首先判断图所示电路的反馈组态，将负载RL短路，就相当于输出端接 地，这时vo=0，反馈的原因不存在，所以是电压反馈，从输入端来看，净 输入信号vd等于输入信号vi与反馈信号vf之差，就是说输入信号与反馈信号 是串联关系，所以该电路的反馈组态是电压串联反馈。使用瞬时极性法判 断正负反馈，各瞬时极性如图所示，可见vi与vf极性相同，净输入信 号小于输入信号，故是负反馈。
v d = vi − v f = 0
从而得到
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v
i
=
v
f
所以输出电压
vi R2 vo = = (1 + )vi Fv R1
从此式可以看出，输出电压只与电阻的参数有关， 从此式可以看出，输出电压只与电阻的参数有关， 可见十分稳定，所以电压反馈使输出电压稳定。 可见十分稳定，所以电压反馈使输出电压稳定。
由图知
反馈通路
R2
(-)
净输入量 正反馈
(+) (-)
R1 vI
(+)
+ R2
(-)
+
(-)
vO RL
vO RL
净输入量 本级反馈通路 反馈通路 净输入量
R1 vI
(+) (+) (-)
反馈通路
R5 R3
(+)
+ R4
(-)
+
vO
(+)
R2
级间负反馈 级间反馈通路
例
判断电路是否存在反馈。 判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反 馈？直反馈还是交流反馈？ 直反馈还是交流反馈？
ɺ ɺ 并联： 并联：反馈量 X f 和 输入量 X i 接于同一输入端
ɺ ɺ 串联： 串联：反馈量 X f 和 输入量 X i 接于不同的输入端
ɺ Xi ɺ Xf
ɺ Xf
根据反馈网络在放大电路输出回路的取样对象判定， 根据反馈网络在放大电路输出回路的取样对象判定，具体而 言可以采用输出短路法或输出开路法来判断