现代电子线路反馈放大器

FR
Uf Io
FI
If Io
A GF1A A G GF R AIF1AAIIFI
2020/7/23
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第四章 No.12
1、电压串联负反馈
VCC
+
ui (+)
(-)
(+) + ud
(+)
uf
+
+ (+) uo
(-) (+)
ui (+) ＋
ud
A
－
(+)
R1 uf Rf
1AUFU
1AGFR
1ARFG
1AIFI
Rif
Ri(1AU FU) Ri(1AG FR) R i/1 (A R F G ) Ri/1 (AIFI)
Rof
R o/1 (A UF SU )oR o(1A GF SR o )R o/1 (A RF SG o )Ro(1AISF o I)
ui ii
(+)
R1 id
(+)
－
A
＋
uo
(-)
负反馈
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第四章 No.6
2、直流反馈与交流反馈
根据反馈量的交、直流性质划分，反馈分为直流反馈与交流反馈。
直流反馈：如果反馈量只含有直流量，称为直流反馈，它仅在直 流通路中存在，影响电路的直流特性，如静态工作点。
第四章：反馈放大器 (feedback amplifier)
本章内容：
§4.1 反馈的基本概念与分类 §4.2 负反馈对放大器性能的改善 §4.3 深度负反馈放大器的分析方法
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第四章 No.1
§4.1 反馈的基本概念与分类
一、反馈的基本概念
1、什么是反馈 (feedback)
反馈放大器的一般框图
(closed-loop gain)
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第四章 No.3
3、反馈有无的判断
依据：反馈通路（反馈网络）的有无。
(feedback path)
查看输入端与输出端是否构成回路（反馈通路）；
输出回路、输入回路的交叉支路一定是反馈通路。
Rf
FGif 1 uo Rf
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第四章 No.14
3、电流串联负反馈
VCC
Io
(-)
ui + (+)
+
(-) uo
(+)
ud (+)
+
Rf uf
ui (+) ＋
ud
A
－
(+)
Rf uf
(+)
io RL uo
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只有直流反馈，无交流反馈 FRuf Rf Io
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第四章 No.22
②、并联反馈
ii id
if
A
ui
F
Rif
Ri
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Ri ui id
Rif ui ui ii if id
Ri/D
压馈
ui
idARFGid
流馈
ui
idAIFIid
并联反馈输入电阻减小D倍。
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第四章 No.23
ui
－
A
ui uo
R1
－
A
ui uo
－
A
uo
＋
＋
＋
无反馈
有反馈
Rf 无反馈
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第四章 No.4
二、反馈的分类与判别
1、正反馈与负反馈 (negative feedback)
(positive feedback)
根据反馈极性（输入量与反馈量如何合成净输入量的方式）的不 同，反馈分为正反馈与负反馈两种。
反馈极性的判别
瞬时极性法：规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，由基本放大 电路逐级分析出输出信号的极性；根据输出信号的极性判断出反馈信 号的极性；若反馈信号使净输入信号增大，说明引入的是正反馈；若 反馈信号使净输入信号减小，说明引入的是负反馈。
ui (+)
－
A
＋
(-)
R1
Rf
正反馈
(-) uo
if Rf
(current feedback)
判别：负载短路法。将负载RL短路，即令uo＝0，考察反馈信号，如 果反馈信号为0，即不存在反馈，则说明反馈信号取自输出端电压， 为电压反馈；如果反馈信号不为0，即反馈依然存在，则说明反馈信 号取自输出电流，为电流反馈。
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引入负反馈后，通频带扩展了D倍。
另外，对比引入负反馈前后，有
A MF fBW F A M fBW
说明在引入负反馈前后，放大器的增益带宽积保持不变，由此可 知要使放大电路具有更大的带宽，必须引入较强的负反馈，但这 是以牺牲放大器的放大倍数为代价的。
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第四章 No.9
4、串联反馈与并联反馈
根据反馈量与输入量在电路输入端的叠加方式划分，反馈分为串联 反馈与并联反馈。
串联反馈：反馈量与输入量以电压方式叠加；
(series feedback)
判别：
并联反馈：反馈量与输入量以电流方式叠加。
(parallel feedback)
方法一：将净输入信号和反馈信号表示成电压形式，考察它们的连 接方式，串联串馈，并联并馈。
AMF 1j f fHF
式中， AMF AM 1AMF
fH FfH (1A M F )
可见，闭环的fHF比开环增大了D倍，同理可得，闭环的fLF比开环减小了D倍。
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第四章 No.19
f B W f H f L F F f F H ( 1 F A M F ) f H ( 1 A M F ) f BW
③、反馈网络为线性网络，且与Rs、RL无关； ④、放大器工作在中频区。
A、F为实
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第四章 No.17
二、稳定放大倍数
闭环放大倍数 AF A AA 1AFD
定义反馈深度： D1AFD表示引入负反馈的强度。
上式对A求导， ddAF A(11AF)2
dA F 1 dA AF 1AFA
负反馈：净输入量减小。 电压反馈：反馈量取自输出电压；
A
Uo
F
输出量 电流反馈：反馈量取自输出电流。
Io A
输入量
F
串联反馈：反馈量与输入量以电压方式合成；
并联反馈：反馈量与输入量以电流方式合成。
U UiUdf F A
Ii Id
If
A
F
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第四章 No.11
三种分类法排列组合，可得八种反馈类型，这里只讨论负反馈
得四种类型，它们是：
电压串联负反馈：
AU
Uo Ud
FU
Uf Uo
A UF1A A U UF U
电压并联负反馈：
AR
Uo Id
FG
If Uo
A RF1A A R RFG
电流串联负反馈：
AG
Io Ud
电流并联负反馈：
A I
Io Id
在电子电路中，将放大电路的输出量（电压或电流）的一部 分或全部，通过一定的方式，反送到输入回路中，从而去影 响电路输入量（电压或电流）的措施称为反馈。
引入反馈的目的是通过输出对输入的影响来改善系统的运行 状况及控制效果。
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第四章 No.2
2、反馈的一般框图
A
uo
＋
Rf
R1
C
ui
－
A
uo
＋
C Rf R1
直流反馈
交流反馈
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第四章 No.8
3、电压反馈与电流反馈
根据反馈量在放大电路输出端的采样方式划分，反馈分为电压反馈 与电流反馈。
电压反馈：反馈量取自输出端电压。
(voltage feedback)
电流反馈：反馈量取自输出电流。
按照反馈放大器各部分电路的功能可将其分为基本放大电路和反馈
网络两部分，其一般框图如下：
A
定义：
输入量
Xi
开环增益： A X o X d
(open-loop gain)
反馈系数： F X f X o
净输入量
Xd
基本放大电路
Xf
反馈量
F
反馈网络
输出量 Xo
(feedback factor)
闭环增益： A f X o X i
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FRuf Rf io
第四章 No.15
4、电流并联负反馈
VCC
ui ii (+) id
(+)
if
+
(-) (-)
R1
+ (+) uo
(+)
io
(-)
Rf
＋
(-)
ui (+) id － A ii
RL uo io
if
R1
(-)
Rf
FI if Rf io R1Rf
FI if Rf io R1Rf
五、改变输入、输出电阻
1、对输入电阻Ri的影响
指对基本放大电路Ri的影响
串馈入阻增，并馈入阻减。
①、串联反馈
ii
ud A
ui
uf F
Rif
Ri
Ri ud ii
Rifui uduf
ii
ii
压 馈 udAUFUud ii
流 馈 udAGFRud ii
RiD
串联反馈输入电阻增大D倍。
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正反馈：相加合成，反馈的结果使净输入量增大，即
X dX iX f
A fX X o iX dX oX f 1 A A F
负反馈：相减合成，反馈的结果使净输入量减小，即
X dX iX f
A fX X o iX dX oX f 1 A A F
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第四章 No.5
第四章 No.20
四、减小非线性失真
xiFra Baidu bibliotek
xi
A
xo
F
xf
设经放大后xo产生失真， xf与xo的失真情况相 同，则闭环后xf与xi叠加得到xi’如图，xi’经过 A放大后得到的xo’上的失真将有所改善。
xf xi’
xi'xixf
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第四章 No.21
xi 0
A
xd xf
Asoxd
xf Fuo
F
Rof uo io
io
iouoA sx oduoA sF ooi
R o
R o
Ro uo
串 馈 uo AUsFoUio Ro
并 馈 uo ARsFoGio Ro
RofRoD
Rof
电流反馈输出电阻增大D倍。
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第四章 No.26
负反馈放大器的主要特性表
特性 类型 电压串联 电流串联 电压并联 电流并联
F
FUuf uo FRuf io FGif uo FI if io
A
AUuo ud AGio ud ARuo id AI io id
1AF 1AUFU 1AGFR 1ARFG 1AIFI
AF
AUF AU AGF AG ARF AR AIF AI
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第四章 No.16
§4.2 负反馈对放大器性能的改善
一、反馈条件与假定
1、条件：串馈用压源，并馈用流源。
2、假定
①、反馈网络的正向传递可以忽略；
理由：F网络的正向传递远小于A网络的正向传递。
②、基本放大电路的内馈可以忽略；
理由：内馈系数远小于反馈系数。
方法二：输入端短路法，令ui＝0，考察反馈信号能否影响净输入信 号，如果能，为串联反馈；如果不能，为并联反馈。
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第四章 No.10
三、负反馈放大电路的四种组态
为便于定量分析，可按照反馈的极性、输入量与输出量的电性来对反 馈进行分类。
反馈极性 正反馈：净输入量增大；
交流反馈：如果反馈量只含有交流量，称为交流反馈，它仅在交 流通路中存在，影响电路的交流特性，如放大倍数、 输入输出电阻等。
在很多放大电路中，交、直流反馈往往同时存在。
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第四章 No.7
交、直流反馈的判别
依据：反馈存在于交流通路还是直流通路。
ui
－
Rof
Ro
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第四章 No.24
串 馈 uoAUsFoUuo
iouoAsoFuo
Ro
Ro
并 馈 uoARsFoGuo
Ro
uo D Ro
Rofuo Ro D io
电压反馈输出电阻减小D倍。
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第四章 No.25
②、电流反馈
可见，闭环放大倍数的相对变化良为开环的1/D，亦即 闭环放大倍数的稳定性提高了D倍。
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第四章 No.18
三、扩展通频带
AH AM 1j f fH
式中AM为中频增益，AH为高频增益。
AM
则
AHF1AAHHF11jAfM
fH
AM
F 1AMFj
f
fH
1j f fH
(+) uo
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FU uf 1 uo
FUuf R1 uo R1Rf
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第四章 No.13
2、电压并联负反馈
VCC
ii
if
(-)
ui (+) Rf
+
uo
(+) + id
if Rf
ui ii
(+)
R1 id
(+)
－
A
＋
uo
(-)
2020/7/23
FGif 1 uo Rf
2、对输出电阻Ro的影响
压馈出阻减，流馈出阻增。
①、电压反馈
xi 0
xd xf A Ro
Asoxd
io
uo
计算输出电阻时，将输入信号 源关闭，保留内阻。将无负载 时的基本放大电路的开环增益 记为Aso。
Rof uo io
xf Fuo
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而 iouoAsoxd
Ro
F
uoAsoFuo