反馈放大电路分析

反馈放大电路分析

在一般的放大电路中一般采用的是负反馈放大电路,但在振荡器和电压比较器的设计中会用到正反馈.下面就反馈电路做一些分析,希望对大家用点作用.

1．什么是反馈?

答：所谓反馈，就是指将放大电路的输出量(电压或电流信号)的部分或全部，通过一定方式(元件或网络)返送到输入回路的过程，完成输出量向输入端回送的电路称为反馈元件或反馈网络，具有反馈元件的放大电路称为反馈放大电路。

2．反馈有哪些类型?它们各有何用途?

答：反馈按极性分有正反馈和负反馈；按其与放大器输出端的连接方式分有电压反馈和电流反馈；按反馈信号与放大器输入信号的连接方式分有并联反馈和串联反馈。

在放大电路中，引入反馈使放大器的放大倍数减小为负反馈。反之，使放大器的放大倍数增大为正反馈。正反馈虽然能提高放大倍数，但会使放大器的性能变坏，在放大电路中应用很少，一般只在振荡脉冲电路中采用。而负反馈虽然使放大倍数有所下降，但它却能改善放大器的性能，因此应用比较广泛。

在放大电路中，引入电压负反馈，将使输出电压保持稳定，其效果是减小了电路的输出电阻；而电流负反馈将使输出电流保持稳定，因而增大了输出电阻。

在放大电路中，引入并联负反馈可使放大电路中输入电阻减小，并联负反馈是把反馈电流与输入电流并联起来，其作用是削弱输入电流；而串联负反馈可使放大电路中输入电阻增大及把反馈电压与输入电压串联起来，其作用是对输入信号电压起削弱作用。

3．为什么在放大电路中常采用负反馈而不采用正反馈?

答：在放大电路中采用负反馈可以改善放大电路的性能，稳定工作点，提高放大倍数，能扩展频带，减小非线性失真和抑制干扰，改变输入电阻和输出电阻。而正反馈虽然能提高放大器的放大倍数，但会使放大电路性能下降。所以，在放大电路中常采用负反馈而不采用正反馈。

4．什么是直流负反馈?什么是交流负反馈?它们在反馈电路中各起什么作用?

答：根据反馈信号本身的交直流性质，可将其分为交流反馈与直流反馈。如果反馈信号只包含直流成分，称为直流反馈；如果反馈信号只包含交流成分，则称为交流反馈。直流负反馈在电路中的主要作用是稳定静态工作点，而交流负反馈的主要作用是改善放大器的性能。

5．如何判断是正反馈还是负反馈?

答：通常采用瞬时极性法来判别正、负反馈。其步骤为：

(1)假设在原输入信号作用下，晶体管的基极电位在某一瞬时的极性。瞬时极性为“+”，指电位升高；瞬时极性为“-”，则指电位在降低。

(2)根据晶体管集电极瞬时极性与基极的瞬时极性相反，而发射极的瞬时极性与基极的瞬时极性相同，以及电容、电阻等反馈元件不会改变瞬时极性来决定各点的瞬时极性。

(3)判断反馈信号对输入信号是加强还是削弱。如果反馈信号增强了输入信号的作用，使放大电路的放大倍数增加为正反馈，反之为负反馈。

6．如何判断反馈类型?

答：一般反馈类型的判断分以下几个步骤：

(1)找出联系输出回路与输入回路的反馈元件，判断有无反馈。

(2)判别反馈极性，采用瞬时极性法判别是正反馈还是负反馈。

(3)判别是电压反馈还是电流反馈。可用两种方法判别，一是反馈网络直接接在放大电路电压输出端，或者说输出端的取样对象为Vo,称为电压反馈；二是令输出电压Vo为零，判断反馈电压是否存在，短路后如果反馈电压Vf为零，就是电压反馈，反之，称为电流反馈。

(4)判别是串联反馈还是并联反馈。可用两种方法判别，一是在输入端看反馈信号与输入信号是否以电压形式相叠加，若以电压形式相叠加则为串联反馈，反之为并联反馈；二是令输入信号Vi为零，若反馈电压Vf仍能作用到放大电路输入端为串联反馈。对共射电路来说，若反馈信号引至发射极为串联反馈，反馈信号引至基极则为并联反馈。

7．为什么负反馈能使放大器工作稳定?

答：在放大器中，由于环境温度的变化、管子的老化、电路元器件参数的改变以及电源电压波动等原因，都会使放大器工作不稳定，导致输出电压发生波动。

如果放大器中具有负反馈电路，则输出电压的波动立刻会通过负反馈电路反映到输入端。由于负反馈信号与输入信号反相，所以如果某种波动使输出信号增大时，通过负反馈能使输入信号相应减小，从而使工作点稳定。

总之，当输出信号发生变化时，通过负反馈电路可以不断地把这个变化反映到输入端，通过对输入信号变化的控制，使输出信号尽量恢复到原来的大小，因此能使放大器工作稳定。负反馈越深，放大器的工作性能越稳定。

8．如何根据需要引入负反馈?

答：要稳定直流量(如静态工作点Q)，应引入直流负反馈。要改善交流性能(如稳定放大倍数A、展宽频带、减小失真等)，应引入交流负反馈。在负载变化时，若想使输出电压Vo稳定，应引入电压负反馈；若想使输出电流Io稳定，应引入电流负反馈。若想提高电路的输入电阻，应引入串联负反馈；若想减小电路的输入电阻，应引入并联负反馈。

负反馈放大电路的分析方法

用算负反馈放大电路的闭环增益比较精确但较麻烦，因为要先求得开环增益和反馈系数，就要先把反馈放大电路划分为基本放大电路和反馈网络，但这不是简单地断开反馈网络就能完成，而是既要除去反馈，又要考虑反馈网络对基本放大电路的负载作用①。所以，通常从工程实际出发，利用一定的近似条件，即在深度反馈条件下对闭环增益进行估算。一般情况下，大多数反馈放大电路特别是由集成运放组成的放大电路都能满足深度负反馈的条件。

根据和的定义

，

在中，若，则

，即

所以有

此式表明，当时，反馈信号与输入信号相差甚微，净输

入信号甚小，因而有

对于串联负反馈有（虚短），；对于并联负反馈有（虚

断）。利用“虚短”、“虚断”的概念可以以快速方便地估算出负反馈

放大电路的闭环增益或闭环电压增益。

①通常称为“方框图”法。

前面讨论了在深度负反馈的条件下，近似计算反馈放大电路的增益，并定性地分析了电路的输入电阻和输出电阻。这在工程上的近似方法中有其重要的意义，并可建立和熟悉某些重要的概念。

这里将介绍用负反馈放大电路的小信号模型分析、计算闭环增益、输入电阻和输出电阻的方法及步骤。具体步骤如下：

1．画出反馈放大电路的小信号等效电路，其中包括基本放大电路的小信号等效电路和反馈网络的等效电路。

（1）基本放大电路的小信号等效电路的画法：

对于由分立元件（三极管和场效应管）组成的基本放大电路，按第3、4章的方法处理；对于集成运放组成的基本放大电路，可按本节的LT_01中的方法处理。但应注意，集成运放通常给出的参数为开环差模电压增益A V O、输入电阻r i 和输出电阻r o，而放大电路有四种类型（电压放大、互阻放大、互导放大和电流放大），因此必须考虑这四种基本放大电路模型之间的相互转换关系，这在知识点0120201~0120204中已作过简要介绍。

（2）反馈网络的等效电路的画法：

① 反馈网络的主要作用是传送反馈信号到放大电路的输入端

（与进行比较），因此反馈网络的输出端口有一个含内阻的受控源，受

控源的类型由交流反馈的类型决定，如是电压串联负反馈，则为；如

是电流并联负反馈，则就是等等。受控源的内阻称为反馈网络的输出电阻，用r OF表示。求r OF的法则是，如是电压反馈，则含放大电路的输出节点短

路（即令）；如是电流反馈，则令放大电路的输出回路开路（令）。r OF体现了反馈网络对放大电路输入端的负载效应。

② 虽然反馈网络的正向传输作用（对输入信号的传输）可被忽略，但

它对放大电路输出端的负载效应应该保留，反馈网络的输入电阻r iF体现了这个负载效应。求r iF的法则是，如是串联反馈，则令放大电路的输入回路开路

（）；如是并联反馈，则令放大电路的输入节点对地短路（令）。

2．求反馈放大电路的增益

（1）求开环增益及反馈系数

由反馈放大电路的小信号等效电路求开环增益时，只要令反馈网络等效

电路中的受控源即可。这样处理符合从反馈放大电路中分离出基本放大

电路（即开环状态）的原则：既去掉反馈的作用，同时又保留了反馈网络对基本放大电路输入和输出端的负载效应。

（2）由，求得

3．求反馈放大电路的输入电阻R if和输出电阻R of

由反馈放大电路的小信号等效电路求R if和R of的方法与第3章中介绍的方法一样。