第5章负反馈放大电路习题解答

第5章自测题、习题解答

自测题5

一、填空题

1．图T5-1所示理想反馈模型的基本反馈方程是A f ＝（）＝（）=（）。 2．图T5-1中开环增益A 与反馈系数B 的符号相同时为（）反馈，相反时为（）反馈。

3．图T5-1若满足条件（），称为深度负反馈，此时x f ≈（）,A f ≈（）。 4．根据图T5-1，试用电量x （电流或电压）表示出基本反馈方程中的各物理量：开环增益A =（），闭环增益A f ＝（），反馈系数B =（），反馈深度F =（），环路传输函数T ＝（）.

图T5-1

5．负反馈的环路自动调节作用使得（）的变化受到制约。

6．负反馈以损失（）增益为代价，可以提高（）增益的稳定性；扩展（）的通频带和减小（）的非线性失真。这些负反馈的效果的根本原因是（）。

7．反馈放大器使输入电阻增大还是减小与（）和（）有关，而与（）无关。

8．反馈放大器使输出电阻增大还是减小与（）和（）有关，而与（）无关。

9．电流求和负反馈使输入电阻（），电流取样负反馈使输出电阻（）。 10．若将发射结视为净输入端口，则射极输出器的反馈类型是（）负反馈，且反馈系数B ＝（）。

解：

1、1A AB +，1A T +，A F

2、负，正

3、1F >>，s x ，1

4、0/i x x ，0/s x x ，

/f x x ，

/s i x x ，/f i x x

5、取样信号

6、闭环、闭环、闭环增益、取样信号、负反馈环路的自动调节功能使取样信号的变化受到制约

7、求和方式、反馈极性，取样方式

8、取样方式、反馈极性，求和方式

9、减小、增加

10、电压串联、1

二、单选题

1．要使负载变化时，输出电压变化较小，且放大器吸收电压信号源的功率也较少，可以采用（）负反馈。

A. 电压串联

B.电压并联

C.电流串联

D.电流并联

2．某传感器产生的电压信号几乎没有带负载的能力（即不能向负载提供电流）。要使经放大后产生输出电压与传感器产生的信号成正比。放大电路宜用（）负反馈放大器。

A. 电压串联

B. 电压并联

C. 电流串联

D. 电流并联

3．当放大器出现高频（或低频）自激时，自激振荡频率一定是（）。

A. 特征频率

B. 高频截止频率

C. 相位交叉频率 D 增益交叉频率

解：

1、A

理由：电压取样负反馈使输出电阻减小，故负载变化时，输出电压变化会因此减小。

电流求和负反馈（串联）使输入电阻增加，故可使放大器因此而吸收电压信号源的功率减小。

2、A

理由：采用电流求和（串联）负反馈，使输入电阻增大，从而传感器电压信号对放大器提供电流很小；采用电压取样负反馈可以稳定电压增益，保证了输出电压与传感器输入电压成正比。

3、C

理由：相位交叉频率其实也就是满足自激振荡相位条件的频率。

三、在图T5－2所示电路中，为深反馈放大器，已知

为两个输出端。求（1）若从输出，试判别反馈组态，并估算；

（2）若从输出，重复（1）的要求；

（3）若将减小，反馈强弱有何变化若时，。

图T5－2

解：

（1）从或输出时，从极性上看，因为构成反馈元件，且与串

接，则为负反馈，从输出构成电流串联负反馈，把反馈网络分离出来，见图(b)

(2)从输出时为电压串联负反馈，见图（c）因为与并接，取自

同样把反馈支路分离出来，见图（d），可得

（3）当减小，负反馈增大时，增益减小。当时，

。

习题5

（1）对于放大电路，所谓开环是指。

A．无信号源 B．无反馈通路

C．无电源 D．无负载

而所谓闭环是指。

A．考虑信号源内阻 B．存在反馈通路

C．接入电源 D．接入负载

（2）在输入量不变的情况下，若引入反馈后，则说明引入的反馈是负反馈。 A．输入电阻增大 B．输出量增大

C．净输入量增大 D．净输入量减小

（3）直流负反馈是指。

A．直接耦合放大电路中所引入的负反馈

B．只有放大直流信号时才有的负反馈

C．在直流通路中的负反馈

（4）交流负反馈是指。

A．阻容耦合放大电路中所引入的负反馈

B．只有放大交流信号时才有的负反馈

C．在交流通路中的负反馈

（5）为了实现下列目的，应引入。

A．直流负反馈 B．交流负反馈

为了稳定静态工作点，应引入；

为了稳定放大倍数，应引入；

为了改变输入电阻和输出电阻，应引入；

为了抑制温漂，应引入；

为了展宽频带，应引入。

解：（1）B B （2）D （3）C （4）C （5）A B B A B

选择合适答案填入空内。

A．电压 B．电流 C．串联 D．并联

（1）为了稳定放大电路的输出电压，应引入负反馈；

（2）为了稳定放大电路的输出电流，应引入负反馈；

（3）为了增大放大电路的输入电阻，应引入负反馈；

（4）为了减小放大电路的输入电阻，应引入负反馈；

（5）为了增大放大电路的输出电阻，应引入负反馈；（6）为了减小放大电路的输出电阻，应引入负反馈。解：（1）A （2）B （3）C （4）D （5）B （6）A

某负反馈放大器开环增益等于105

，若要获得100倍的闭环增益，其反馈系数B 、反馈深度F 和环路增益T 分别是多少

解：

510A =，100

f A =，则

1000f

F A =

=，

0.999%F B A -=

=，999T AB ==

已知A 放大器的电压增益A V =－1000。当环境温度每变化1℃时，A V 的变化为%。若要求电压增益相对变化减小至%，应引入什么反馈求出所需的反馈系数B 和闭环增益A f 。要使增益的稳定性提高，应引入负反馈。

解：

由题意，当环境温度t 改变o

1C 时，

0.5%V

A A ?=

而

0.05%V

Vf A A ?=

0.5%

0.05%f f A A F A A ?=

==?

∴

0.009

F B A -=

=-，100Vf

A A F ==-

已知某放大器低频段和高频段的电压增益均为单极点模型，中频电压增益A Vo =－80，A V

的下限频率f L =12Hz ，A V 的上限频率f H =200kHz 。现加入电压取样电压求和负反馈，反馈系数

B =－。

试求：反馈放大器中频段的A Vfo 、f Lf 和f Hf 。

解：

反馈深度0015V F A B =+=，∴中频段闭环00016

Vf V A A F ==- 由单极点模型有关公式 01000Hf H f f F =?=kHz ，0 2.3

Lf L f f F ==Hz

试将图P5－6示两级放大器中①～④四个点中的两个点连接起来构成级间负反馈放大器，以实现以下的功能，并说明这样连接的理由。（图中所有电容均对信号电流呈现短路）

（1）使输入电阻增大。（2）使输出电阻减小。

图P5－6

解：

（1）应采用电压求和负反馈。

③或④接至②是电压求和，但③接②构成正反馈，不能采用，所以②④连接使输入电阻增大。

（2）应采用电压取样负反馈。①或②提至④可实现电压取样，但①接④构成正反馈，不能用，所以②④连接使输出电阻减小。

电路如图P5－7所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

图P5－7

解：

图（a）所示电路中引入了交、直流负反馈

图（b）所示电路中引入了交、直流负反馈

图（c）所示电路中通过R s引入直流负反馈，通过R s、R1、R2并联引入交流负反馈，通过C2、R g引入交流正反馈。

图（d）、（e）、（f）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。

图（g）所示电路中通过R3和R7引入直流负反馈，通过R4引入交、直流负反馈。

试比较图P5－8（a ）、（b ）、（c ）三个电路输入电阻的大小，并说明理由。

（a ）（b ）

（c ）

图P5－8

解：

三电路i R 中均有B R ，不作比较，只比较管端输入电阻i R '。（a ）引入电压求和负反馈，

∴111(1)ia

be e R r R β'>++ （b ）第二级2i R 与e R 并联， ∴11(1)ib

be e R r R β'<++ （c ）11(1)ic

be e R r R β'=++ ∴

ia ic ib R R R >>

分别说明图P5－7（a ）（b ）（c ）（e ）（f ）（g ）所示各电路因引入交流负反

馈使得放大电路输入电阻和输出电阻所产生的变化。只需说明是增大还是减小即可。

解：

图（a ）（b ）（c ）（e ）（f ）（g ）所示各电路因引入交流负反馈使得放大电路输入电阻和输出电阻所产生的变化如下：

（a ）输入电阻减小，输出电阻减小。（b ）输入电阻减小，输出电阻减小。（c ）输入电阻增大，输出电阻增大。（e ）输入电阻减小，输出电阻增大。（f ）输入电阻增大，输出电阻减小。（g ）输入电阻增大，输出电阻增大。

电路如图P5－10所示，已知集成运放的开环差模增益和差模输入电阻均近于无穷大，最大输出电压幅值为±14V 。填空：

电路引入了（填入反馈组态）交流负反馈，电路的输入电阻趋近于，电压放大倍数A u f ＝△u O /△u I ≈ 。设 u I ＝1V ，则u O ≈ V ；若

R 1开路，则u O 变为 V ；若R 1短路，则u O 变为 V ；若R 2开路，则u O 变为 V ；

若R 2短路，则u O 变为 V 。

图P5－10

解：

电压串联负反馈，无穷大，11。11；1；14；14；1。

图P5－11所示电路是具有零输入和零输出特性的直流放大器。若电路满足深度负反馈条件，试求u o /u s 的表达式。

图P5－11

解：

电路为电流取样电压求和负反馈，反馈网络如图所示。

图－1

)

(13

f e e e e e f R R R R R i v B ++==

133)

(1e e f e e amp

e f

R R R R R B v i A ++=≈

反馈

∴

31333

330c e e f e e c f s c e s R R R R R R R A v R i v v ?++-≈-≈?-=α

图P5－12示反馈放大器满足深度负反馈条件。如果u s （t ）=10sin 2π×104

t （mV ），求

u o （t ）

图P5－12

解一： 0=g i ，故可先求出i v ，以i v 作原输入信号。

s s

i v v R R R R R v 8.0////212

1=+=

电路为电压串联负反馈，反馈网络如图－1所示。

图－1 图－2

∴1

0==v v B f 1

10=≈=B v v A i f

∴

t v v v s i 40102sin 88.0?===π（mV ）

解二：电路改画为图－2。 s s v v 8.0=' 而深负反馈时 011s

v v B ≈='，∴t v v v s s 40102sin 88.0π=='=（mV ）

电路如图P5－13所示，试说明电路引入的是共模负反馈，即反馈仅对共模信号起作用。

图P5－13

解：

若u B 1= u B 2增大，则产生下列过程：

u B1= u B2↑→u C1= u C2↓(u B4= u B5↓)→i E4=i E5↓→u R5↓(u B3↓)→i C3↓→u R1↓ u C1= u C2↑←

说明电路对共模信号有负反馈作用。

判断图P5－14所示由运算放大器构成的反馈放大器的反馈类型和反馈极性（解释为什么是负反馈）并求u o /u s 的表达式。

图P5－14

解：

该题目可采用令00=v ，视反馈是否消失来判断取样方式。当00=v 时反馈源存在故不是电压取样而是电流取样。求和方式为电流求和。当0>s v ，i 流入时产生的i '流出a 点，∴是负反馈，反馈网络如图所示。

图

L f

R R R i i B +-

==11

???? ??+-=≈=

111

R R B i i A f s L f

∴s L f s L f s s L L s

R R R R R R

A R i R i v v )1(10+-≈==* *此结果与用理想运放分析法求得的结果相同。已知一个负反馈放大电路的A ＝105，F ＝2×10－3

。（1）A f ＝

（2）若A 的相对变化率为20％，则A f 的相对变化率为多少解：

（1）因为AF ＝200＞＞1，所以 A f ≈1/F ＝500

（2）根据题目所给数据，可知

005.010211

112

≈?+=+AF

A f 相对变化率为A 的相对变化率的AF ＋11

，故A f 的相对变化率约为％。

已知一个电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数Auf ＝20，其基本放大电路的电压放大倍数Au 的相对变化率为10％，Auf 的相对变化率小于％，试问F 和Au 各为多少先求解AF ，再根据深度负反馈的特点求解A 。

解：

100

1.0%

10＞＞AF AF =≈

所以

05.0201

1 f ==≈

A F

2000≈=

=F AF

A A u

电路如图P5－17所示。试问：若以稳压管的稳定电压U Z 作为输入电压，则当R 2的滑动端位置变化时，输出电压U O 的调节范围为多少

图P5－17

解：U O 的调节范围约为 V 6~V 6 ~1

2121321Z 1321Z 21321?++?+++?++?+++R R R R R R R R R U R R R R U R R R R R 即，

图P5－18（a ）和（b ）分别是两个负反馈放大器环路增益的幅频特性曲线。试估算它们的相位裕量各是多少

（a ）（b ）

图P5－18

解：

（a ）对应相频特性为：（b ）对应相频特性为：

当MHz f 1=时，T=0dB ，此时修正的在100f =kHz 处，T=0dB ，此时每个标点

3.174≈A φ，∴o o

o 180174.3 5.7m φ≈- 在此处的相频离o 90-差o 5.7

∴o o

2 5.711.4m φ=?-

准确计算：

（a ）令48224(1)(1)1001011010010100jf jf f f k k +

+=→+?-=

解得：997.5f =kHz

∴当T=1时，o o o

997.5997.5

()84.2889.43173.710100T arctg arctg φ=-+-=-+=-

∴o o o

180173.7 6.3m φ=-=

（b ）

4100

()(1)10T

jf jf =

，令24(1)10099.49910jf f +=→=KHz

∴当T=1时，o o

29.9499284.26168.5T arctg φ=-?=-?=- ∴o o o

180168.511.5m φ=-=

如果图P5－18（a ）和（b ）分别是两个负反馈放大器开环增益的幅频特性，问它们的反馈系数各为多少时，才有45的相位裕量

解：

（a ）（b ）

由（a ）图120lg

40B =dB ，∴B = 由（b ）图的中点关系，

120lg 20

B dB ，∴B =

已知负反馈放大电路的2

544

)10

j 1)(10f j 1(10A

++= 。试分析：

为了使放大电路能够稳定工作（即不产生自激振荡），反馈系数的上限值

为多少

解：

根据放大倍数表达式可知，放大电路高频段有三个截止频率，分别为

f L1＝104Hz f L2＝ f L3＝105

因为f L2＝f L3＝10 f L1，所以，在f ＝f L2＝f L3时，A 约为60dB ，附加相移约为－180°。为了使f ＝f L2＝f L3时的F A

lg 20小于0dB ，即不满足自激振荡的幅值条件，反馈系数F

lg 20的上限值应为－60dB ，即F 的上限值为10－3。

某直流放大器电压增益A u0=100，极点频率ωP1=104

rad/s ，ωP2=106

rad/s ，无有限零点。（1）构成电压并联负反馈放大器，要求闭环极点为重极点，求反馈系数B 的值是多少（2）求开环增益带宽积GB 和闭环增益带宽积GB f ，并讨论你的结论。

解：（1）

4610

100

10()(1010)10(1)(1)1010V A s s s s s ==+++++

∴

461012()10

()1()(1010)1010V Vf V A s A s A s B s s B ==+?++++ Vf

A 的两个极点角频率为：

11f

f P ω=-464621012(1010)(1010)4(1010)

+-+-+=

2464610122(1010)(1010)4(1010)f P f B

P ω+++-+=-=

为使12f

P P ωω=，则要求4621012

(1010)4(1010)B +=+

由上式解得0.245B =，即当B 为时，两极点重合为

2464

(1010)50.5102i P f P f ωω==+=?rad/秒

（2）开环时21P P ωω<<，满足主极点条件

∴4

110H P ωω≈=rad/秒 ∴246

101010GB =?=rad/秒

由题6-13知，当重极点出现时，闭环带宽

0.64432.3210Hf P f ωω==?rad/秒

而12

1012010lim () 3.92

10100.245vof vf s A A s →===+?

∴闭环增益宽积

3.9232.3210 1.2710f vof Hf GB A ω=?=??=?rad/秒

讨论：

f GB GB

>，说明无零二阶系统的

GB 与负反馈量有关，负反馈可使f

GB 增大，

这与无零一阶系统不同（该系统的f

GB 不变）。

电路如图P5－22所示。

（1）试通过电阻引入合适的交流负反馈，使输入电压u I 转换成稳定的输出电流i L ；（2）若u I ＝0～5V 时，i L ＝0～10mA ，则反馈电阻R F 应取多少

图P5－22

解：

（1）引入电流串联负反馈，通过电阻R f 将三极管的发射极与T2管的栅极连接起来，如解图所示。

解图

（2）首先求解F ，再根据F A 1

f ≈求解R f 。

16f 1f

f 1f

1R R R R R A R R R R R F

++≈++=

代入数据 510

.1105.110f =?++R 所以 R f ＝Ω

图P5－23（a ）所示放大电路F A

的波特图如图（b ）所示。（1）判断该电路是否会产生自激振荡简述理由。

（2）若电路产生了自激振荡，则应采取什么措施消振要求在图（a ）中画出来。（3）若仅有一个50pF 电容，分别接在三个三极管的基极和地之间均未能消振，则将其接在何处有可能消振为什么

图P5－23

解：

（1）电路一定会产生自激振荡。因为在f ＝103

Hz 时附加相移为－45?，

在 f ＝104Hz 时附加相移约为－135?，在 f ＝105

Hz 时附加相移约为－

225?，因此附加相移为－180?的频率在104Hz ～105Hz 之间，此时0＞F A

，故一定会产生自激振荡。

（2）可在晶体管T 2的基极与地之间加消振电容。注：方法不唯一。

（3）可在晶体管T 2基极和集电极之间加消振电容。因为根据密勒定

理，等效在基极与地之间的电容比实际电容大得多，因此容易消振。