第7章 放大电路中的反馈

电路中，既引入了直流反馈，也引入交流反馈。
3. 串联反馈与并联反馈的判断 串联反馈:反馈信号与输入信号以电压形式相叠加。 并联反馈:反馈信号与输入信号以电流形式相叠加。
+ uI _
R2
+ A u'I_ + uF _
+ uO _
R1
串联反馈
图示电路中，反馈信号与输入信号分别接在反相输 入端和同相输入端，反馈信号与输入信号以电压形式相 叠加，因此是串联反馈。
电压并联负反馈的反馈系数为 If Fiu U
o
互阻增益
1 U o I f Rf R Auif f Fiu I f If
电压增益
Auuf
U o I f Rf Rf R R1 Ui Ii 1
深度负反馈条件下，运放构成的电压并联负反馈电路 具有“虚断”和“虚短”的特性。
根据瞬时极性法判 断，经RF加在发射极E1 上的反馈电压为，与 输入电压瞬时极性相同， 并且加在输入回路的两 点，故为串联负反馈。 反馈信号与输出电压成 比例关系，是电压反馈。
例2:试判断电路的反馈组态，再求深度负反馈条件下电路 的闭环电压放大倍数。

R
(1) 组态判断
A

Ui
R1 Rf

Uo
例3电路图
例4:试判断电路的反馈组态，再求深度负反馈条件下电路 的闭环电压放大倍数。

R1
Rf If
Ii
+
Ui
Ii
A
RL
R
例4电路图
反馈信号与输入信号同 时加在运放的反相输入端， 为并联反馈；将输出电压两 端短路，反馈信号不存在， + U 因此是电压反馈；根据瞬时
o
极性法判断是负反馈。综上 所述，该电路为电压并联负 反馈电路。
R1
+ uI _
A R'
有反馈
+ uO _
图示电路中，电阻RF 将运放的输出端和反相输入端 连接起来，因而运放的净输入信号不仅取决于输入信号， 还取决于反馈信号，所以该电路引入了反馈。
R
+ uI _
A
+ uO _
无反馈
电路中运放的输出端与同相输入端、反相输入端均无 连接，故电路中没有反馈。
电路中，电阻将运放的后一级输出端和前一级同相输 入端连接起来，该电路引入了反馈。
5. 正反馈和负反馈的判断 正反馈: 反馈信号使净输入信号增加。 负反馈: 反馈信号使净输入信号减少。
Rf R1
iF
Rf R1
iF
+ uI _
iI
iI
R'
A
+ uO _
+ uI _
iI
iI
R'
A
+ uO _
正反馈
负反馈
7.4 反馈的基本方程式
Xi X f X i
A F
闭环互导增益为 闭环电压增益为
Uf Fui R Io Io 1 1 Aiuf U i Fui R
Auuf U o I o RL RL Aiuf RL Ui Ui R
7.5.4 电流并联负反馈
根据电流反馈的条件，反馈信号应该与输出电流成比 例，所以反向传输信号只能从负载电阻串联取出，加于反 馈网络的输入端，以获得与输出电流成比例的信号。
在深度负反馈条件下，净输入电流近似为０
I i 0
且对于深度负反馈，互阻增益为
1 Auif
Fiu
例3:试判断电路的反馈组态。
Vcc Rf C1
Ii Ui

Rc

C2 RL
Uo

If
VT
I i
反馈信号和输入信号加在了 晶体管的同一个电极上，为并联 反馈；当输出电压为零时，反馈 电流为零，故电路引入了电压反 馈；根据瞬时极性的判断是负反 馈。结论是电压并联负反馈。
7.5.3 电流串联负反馈
根据串联负反馈的条件，反馈信号应该与输入信号加于 输入端的两个电极，所以是电压的串联，有
U i U i U f
Io
.
Hale Waihona Puke BaiduUi
Ui
Uf
.
.'
Aiu
.
RL
Uo
.
.
Fui
.
根据电流反馈的条 件，反馈信号应该与输 出电流成比例，所以， 反向传输信号只能从负 载电阻串联取出，加于 反馈网络的输入端，以 获得与输出电流成比例 的信号。
C1
+
Ui Re
VT
+
Ce
RL
Uo
电压反馈
图示电路中，电阻Re构成反馈通路，由Re送回到输入回 路的交流反馈信号是电压信号，将输出电压短路，则反馈信 号消失，所以该反馈是电压反馈。
VCC
R b1
C1
+
Rc
+
C2

Ui
VT
RL
Uo
Re
电流反馈
图示电路中，送回到输入回路的交流反馈信号是电阻 Re上的电压信号，将输出电压短路，反馈信号仍然存在， 说明是电流反馈。
例2电路图
反馈信号从Uo取出，经R1 和Rf分压，在R1上得到反馈电 压，在运放A的两个输入端相 减，是电压串联反馈；根据瞬 时极性的判断是负反馈。结论 是电压串联负反馈。
(2) 深度负反馈的电压增益
Fuu
R1 Rf R1
1 1 Rf Auuf Fuu R1
7.5.2 电压并联负反馈
电流串联负反馈电路的方块图
对于电流串联负反馈，反馈基本方程式和反馈系数为
Aiuf Aiu 1 Aiu Fui
Uf Fui Io
需要说明的是电流串联反馈基本方程式的增益是输 出电流与输入电压之比，具有电导的量纲(S)，称为互导 . 增益。 Io 反馈系数是反 . .' . RL Aiu Uo Ui 馈电压与输出电流 . 之比，称为互阻反 Ui 馈系数，量纲是电 . . Fui 阻()。 Uf
第7章 放大电路中的反馈
7.1 引言
本章主要讨论如下问题：
1. 反馈的基本概念是什么？如何判断电路中引入反馈 的组态？反馈的基本方程式是什么？ 2. 如何判断交流负反馈的四种组态？在深度负反馈条 件下如何计算反馈放大电路的闭环电压放大倍数？
3. 引入负反馈后放大电路性能的发生怎样的改变？如
何引入合适的负反馈？ 4. 为什么负反馈放大电路能够产生自激振荡？应该如 何消除？
.'
. Auu
RL
Uo
.
.
Uf
.
. Fuu
反馈系数是反馈电压 与输出电压之比，称为电 压反馈系数，无量纲。
电压串联负反馈电路的方块图
深度负反馈条件下，因 1 AF >>1 ，所以
Auuf Auu Auu 1 F F 1 Auu uu Auu uu Fuu
i
A Xo Xf X Xi o
A 1 AF
7.5 四种负反馈放大电路的分析
7.5.1 电压串联负反馈
反馈信号与输入信号以电压形式相叠加，有 U i U i U f 基本放大电路的输出电压作为反馈网络的输入信号。
Ui Ui
.'
. Auu
RL
Uo
.
.
Uf
.
. Fuu
电压串联负反馈电路的方块图
对于电压串联负反馈，闭环电压放大倍数和反馈系数为 Auu Uf Auuf Fuu F 1 Auu uu U
o
需要说明的是电压串联负反馈的闭环增益是输出电压 与输入电压之比，无量纲，称为电压增益。
Ui Ui
例6:试判断电路的反馈组态,再求深度负反馈条件下电 路的闭环电压放大倍数。
+
Ui

+ U i


A

+
RL Uo
+ Uf

例6电路图

R
图中反馈电压从R上取 出，根据瞬时极性和反馈电 压接入方式，可判断为串联 负反馈。因输出电压短路， 反馈电压仍然存在，故为电 流串联负反馈。
反馈系数为
VCC Rb1 C1 Rs Rc1 Rc2
VT1
+
VT2
C2
(1) 组态判断
+
+
U'i
.
RF
Us
Ui
+
Uf
Rb2
Uo
Re2 Ce
Re1
.
例1电路图
(2) 深度负反馈的电压增益 Re1 Fuu Re1 RF 1 Re1 RF 1 RF Auuf Fuu Re1 Re1
RF R1
iF i'I
+ uI _
iI
A
R'
并联反馈
+ u _O
图示电路中，反馈信号与输入信号均接于运算放大器 的反相输入端，反馈信号与输入信号以电流形式相叠加， 因此是并联反馈。
4. 电压反馈和电流反馈的判断 电压反馈:反馈信号与输出电压成比例。 电流反馈:反馈信号与输出电流成比例。
V CC
R b1
5. 在负反馈放大电路中能够引入正反馈吗？ 6. 如何采用Multisim仿真软件对负反馈放大电路进行 仿真研究？
7.2 反馈的基本概念
所谓放大电路的反馈，就是将放大电路的输出信号的 一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，以影响输 入信号的措施。
输入信号 净输入信号 输出信号
放大电路
正向传输
例5:试判断电路的反馈组态,再求深度负反馈条件下电路 的闭环电压放大倍数。
VCC Rc1 C1 Rs Rb1 VT
Ui
C2
Us
U i Rb2
Uf
RL Re1 (Rf )
Uo
图中反馈电压从Re1上取出， 根据瞬时极性和反馈电压接入 方式，可判断为串联负反馈。 因输出电压短路，反馈电压仍 然存在，故为电流串联负反馈。
R1 R2 R3 R4 R5 R6
+
uI
A1
A2
+
uo
有反馈
通常称每级各自存在的反馈为级内(或局部)反馈，称 跨级的反馈为级间(或全局)反馈。在图中，电阻R3引入了 局部反馈，而电阻R5引入了级间反馈。
2. 直流反馈和交流反馈的判断 直流反馈:反馈信号只有直流成分。 交流反馈:反馈信号只有交流成分。 交直流反馈:反馈交直流成分都有。
反馈网络
反向传输
反馈放大电路的框图
反馈放大电路的框图如图所示。规定信号传输方向从 输入端到输出端为正向传输,传输方向从输出端到输入端 为反向传输。
7.3 反馈的判断方法
1. 有无反馈的判断 若放大电路中存在将输出与输入相连接的通路，并 因此影响放大电路的净输入信号，则表明电路中引入了 反馈。 R
F
例5电路图
互导增益 闭环电 压增益
Auuf
Io I b 1 1 Aiuf R Fui U f (1 ) I b e1 Re1
Uo I b RL I b RL I b RL RL U R Re1 Ui Ui Uf (1 ) I b e1 f
o
需要说明的是电压并联反馈基本方程式的增益是输出 电压与输入电流之比，具有电阻的量纲，称为互阻增益。
Ii
.
Ii
Aui
.'
.
RL
Uo
.
If
Fiu
.
.
反馈系数是反馈电 流与输出电压之比，称 为互导反馈系数，量纲 是西门子。
电压并联负反馈电路的 方块图
对于并联反馈在输入端是电流相加减的关系，即
Ii Ii If
因为是电压反馈，反馈信号从负载电阻RL的两端取出并 加在反馈网络的输入端。因为是并联反馈，所以反馈信号在 放大电路输入端应以反馈电流的形式与输入电流相减，然后 得到净输入电流。电压并联负反馈放大电路的方块图如图。
Ii
.
I i'
Aui
.
.
RL
Uo
.
If
Fiu
.
.
电压并联负反馈电路的方块图
对于电压并联负反馈，反馈基本方程式和反馈系数为 If Aui Auif Fiu 1 Aui Fiu U
+ uI _
C
A
+ uO _
R3
R1
R2
直流反馈
电容C 对交流信号可视为短路，因而电路中只引入了 直流反馈，而没有引入交流反馈。
+ uI _
R1
C
A
+ u _O
R2
R3
交流反馈
电容C 对直流信号相当于开路，因而电路中只引入了交 流反馈，而没有引入直流反馈。
+ u _I
R1
A
+ u _O
R3
R2
交直流反馈
Xo
负反馈放大电路的方块图
图中，输入信号用 X i 表示，反馈信号用 X f表示，净输 入信号用X i表示，输出信号用 X o表示。输入端的圆圈表示 输入信号与反馈信号在此相叠加。
负反馈放大电路的闭环放大倍数为
Xo AX i A Af X i X i X f ( X i X f ) 1 X
深度负反馈条件下，由 AF >>1 ，可得
Uo Uf Uf AF 1 U Ui Ui o
这说明在深度负反馈条件下， i U i U f U f ，即 U i 0 。 U
例1:试判断电路的反馈组态，再求深度负反馈条件下电路 的闭环电压放大倍数。