第七章 放大电路中的负反馈讲义

第七章放大电路中的负反馈讲义发表时间：2008-6-2反馈是电子技术的一个重要概念。

在放大电路中引入负反馈，是改善放大电路性能的重要手段。

7.1 反馈的基本概念一、反馈定义反馈，就是把放大电路的输出量（电压U O或电流I O）的一部分或全部，通过反馈网络以一定的方式又引回到输入回路中去，以影响电路输入信号作用的过程。

画出反馈方框图，辅助说明定义，并说明闭环、开环概念。

²反馈网络：作用是把放大电路的输出量的部分（或全部）反馈回输入回路。

反馈网络一般由在输出回路和输入回路之间起联系作用的一些元件（如电阻、电容等）组成。

²反馈信号：由反馈网络引回到放大电路的输入回路中的电量，用U f或I f表示。

²反馈系数：就是反馈网络的传输系数，反馈网络一般是线性网络²既然反馈信号是经反馈网络从输出量中取得的，则反馈信号将正比于输出信号（比例系数即反馈系数）。

这是反馈信号的一个特点。

举例说明：静态工作点稳定电路中的直流负反馈――负反馈元件、作用、影响――从直流引申到交流负反馈。

稳定原理：在射极偏置电路中，利用Re上的直流压降随I CQ变化之特点，改变U BE，使I BQ的变化方向与I CQ相反，其结果是稳定了静态工作点。

强调：①Re的作用――反馈元件；②这是直流量的反馈，属于直流负反馈。

③直流负反馈带来的好处是使电路具有了自动调节静态电流的能力。

引申：将Ce开路，Re上会出现交流压降――产生交流反馈强调：①Re是关键元件（反馈元件），无它，便无反馈过程；②Re的位置在输出、输入回路之间起到了联系作用，将输出电流的大小变化以反馈电压的形式反映到了输入回路――反馈网络。

结论：①判断电路中是否有反馈，应观察电路中有无将输出、输入回路联系起来的反馈元件（网络）。

②放大电路中常有直流、交流反馈共存的情况。

二、正反馈和负反馈根据反馈极性的不同，即反馈量对原输入信号作用的影响不同，反馈有正反馈和负反馈之分。

正反馈：反馈信号增强了原输入信号的作用，使净输入信号增大。

负反馈：……削弱……减弱。

说明：净输入信号增大或减小是相对于无反馈（即反馈信号为零）的情况而言的。

在图7-1-2中，无反馈时，＝，有反馈时，净输入电压＝－，所以净输入电压减小了，属于交流负反馈。

²判断反馈极性的方法――瞬时极性法。

应用举例――可用书中的例子要求说明：反馈元件的判断，、、的位置，假定极性和实际极性（流向），结论²正反馈、负反馈对电路的影响①引入负反馈可以改善电路的多项性能指标，使电路对被取样的输出量具有自动稳定能力。

（举例说明自动稳定能力）②正反馈不仅不能稳定输出量，反而会加剧输出量的变化，还会使电路其它性能变差，甚至有可能产生自激振荡，破坏放大电路正常的放大作用。

结论：放大电路中常用负反馈来提高电路的稳定性，改善性能。

一般尽量避免出现正反馈。

正反馈可用于需要产生自激振荡的地方。

三、直流反馈和交流反馈²直流反馈是对直流量形成的反馈。

存在于直流通路中。

²引入直流负反馈的目的：稳定Q点。

²交流反馈是对交流量构成的反馈，存在于交流通路中。

²引入交流负反馈的目的：改善电路性能。

通常情况下，负反馈主要是指交流负反馈。

²在很多放大电路中，为了稳定Q点和得到优良的性能指标，直流反馈和交流反馈往往共存于同一个反馈网络中。

在这种情况下，当一种反馈是负反馈时，另一种反馈同样是负反馈。

²分析举例右图电路中，有两个反馈网络：R b1＋R e2；R e1＋R F。

R b1＋R e2网络只能对直流量形成反馈（放大器为直耦方式）。

根据瞬时极性法，是直流负反馈，用来稳定VT1、VT2的Q 点。

R F＋R e1网络只能对交流信号形成反馈，可以判断出是交流负反馈。

另外可以借助电路的交、直流通路来鉴别交、直流反馈。

7.2 负反馈电路的一般表达式和组态一、负反馈放大电路的一般表达式1.负反馈放大电路的方框图根据定义抽象，负反馈放大电路＝基本放大电路＋反馈网络。

基本放大电路是指放大电路去掉了反馈的影响，但又保留了反馈网络负载作用影响的开环放大器。

²关于信号的说明：因在不同的反馈组态下，参与反馈过程的每个信号或是电压，或是电流，为统一起见，均用来表示。

在输入回路，与相减，得到，这种运算关系是依靠输入回路的接线方式来完成的，图中用符号表示，称之为比较环节。

在输出回路，是与成正比，还是与成正比（称为对输出信号取样）也取决于输出回路的接线方式，图中用符号²表示。

带箭头的线段表示信号的传输方向。

由图可知，基本放大网络和反馈网络形成了一个环路，所以反馈放大电路是一个闭环系统。

是加在放大电路输入端的输入信号，是反馈信号，是与之差，它是基本放大电路的输入信号，称为净输入信号，即=－基本放大电路的开环放大倍数，用表示，即反馈网络的反馈系数，用表示，即负反馈放大电路的闭环放大倍数，用表示为：2.负反馈放大电路闭环放大倍数的一般表达式目的：研究引入负反馈前后，放大倍数的变化。

可得负反馈放大电路闭环放大倍数一般表达式为因此有（7-2-5）式（7-2-5）表明，引入负反馈后，放大倍数发生了变化，这种变化可分为下面三种情况：若>1，则放大倍数减小，，这是负反馈的情况。

若<1，则放大倍数增大，，这说明出现了正反馈。

若＝0，则，说明此时即使无信号输入，也会有输出――自激振荡。

这是强烈的正反馈导致的结果。

对于放大电路来说，一旦发生自激振荡，输出信号将与输入无关，失去了放大作用。

所以，负反馈放大电路要避免出现这种情况。

3.反馈深度――负反馈电路中一个重要概念称为反馈深度。

其大小反映了负反馈对放大电路的影响程度。

①放大倍数减小的程度，与的大小有关，越大，就减小得越多。

②电路性能的改善程度还与有关，基本上与成正比。

③反馈深度还可表示为：此式表明，净输入信号也与反馈深度有关，越大，净输入信号将越小，放大倍数越低，反馈越深。

虽然引入负反馈后放大倍数减小了，但放大器的许多性能却得到了改善。

为了保证引入负反馈后放大倍数不至于降得太低，人们往往在设计电路时将开环增益设置的很大，待引入较深的负反馈后，仍可保留有较大的闭环增益。

4.深度负反馈若|1+|＞＞1，称其为深度负反馈，在此条件下，可简化为表明在深度负反馈条件下，闭环放大倍数基本上等于反馈系数的倒数，即深度负反馈放大电路的放大倍数与基本放大电路的开环放大倍数无关，而主要取决于反馈网络的反馈系数。

――很有用的近似计算公式，常用于估算闭环放大倍数。

――环路增益，环路增益表示在反馈放大电路中，信号沿着基本放大电路和反馈网络组成的环路传递一周以后所得到的放大倍数。

既然在深度负反馈条件下，>>1，则，而＝，，即，因为，所以有此式表明，在深度负反馈的情况下，净输入信号被削弱的很多，以至于反馈信号的幅度接近输入信号。

是一个常用近似计算公式。

5.其它要说明的问题1)、、对应于四种负反馈组态，各有四种不同意义和量纲的表达式。

2)一般表达式成立的三个前提条件。

二、负反馈放大电路的四种组态1. 四种组态――分类基本放大电路A和反馈网络Ｆ都是双口网络，它们在输入端和输出端都有串联、并联两种连接形式，在输出端的连接形式决定了负反馈电路的取样方式；在输入端的连接形式决定了负反馈电路的比较方式。

电压取样或电压反馈：反馈信号直接反映了输出电压的变化，即＝。

电流取样或电流反馈：反馈信号直接反映了输出电流的变化，即＝。

串联比较：反馈网络与基本放大电路在输入端是串联的，输入回路的三个信号均为电压，而且净输入信号是与之差，即＝－。

并联比较：反馈网络与基本放大电路在输入端是并联的，电路输入回路的三个信号均为电流，根据KCL，＝－。

结论：按照反馈网络与基本放大电路在输出、输入端连接方式的不同，负反馈放大电路可分为以下4种组态（类型）：电压串连负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。

²反馈组态的判断，可以根据取样方式和比较方式的特点进行。

①可以观察电路中反馈网络的连接关系，从电路结构的角度来分析。

②可以通过分析反馈信号与输出、输入量之间的表达式来判断。

③输出交流短路法。

其方法是：假定将输出电压交流短路，若此时反馈量也跟着消失，说明反馈量是取自输出电压，与输出电压成正比，是电压反馈；若反馈量仍然存在，说明反馈量是取自输出电流，与输出电流成正比，是电流反馈。

对于比较方式的判断，比较常用的方法是观察与的量纲，以电压形式比较的为串联反馈，以电流形式比较的为并联反馈。

2.电压串联负反馈电路（1）电路组成及方框图反馈元件：R F和R1；极性和类型：根据瞬时极性法，与同相，有：＝－为负反馈反馈网络的输入端并联在输出端，与成正比，――电压反馈。

而输入回路中3个信号量、、均为电压形式，所以为串联比较。

由方框图可见，基放的输入是，输出是，所以开环放大倍数是反馈网络的反馈系数是与之比，故用符号表示，可得：已知=，所以其反馈系数为=闭环电压放大倍数：= /f、、f三者的关系式为=f深度负反馈条件下，即|1+|>>1时，时，nbsp;在深度负反馈条件下，图7-2-4(a) 所示电路的闭环电压放大倍数为≈1/=1+f（2）反馈特点电压负反馈的特点是维持输出电压基本稳定。

当一定时，由于某种原因（元件参数及负载）等变化，引起输出电压变化，由于反馈信号正比于，负反馈的结果将会抑制这种变化，从而使输出电压相对稳定。

以图7-2-4（a）为例，电路的自动调节过程如下：某原因（如负载R L↓）──→||↓──→||↓──→||↑||↑←─────────┘强调：这种调节过程是连续的、动态的。

当为一定值时，负反馈过程力图使的大小也保持定值，这就意味着电路的电压放大倍数的稳定性得到了提高。

²电压负反馈能稳定输出电压，但不能稳定输出电流电路负载发生变化时，电压负反馈将使输出电压||恒定，而此时流过负载的输出电流||却是变化的。

例如上面已分析过的，当负载电阻R L减小，||恒定，但||将增大。

²信号源内阻对负反馈效果的影响对于串联负反馈，若Rs可忽略不计，此时信号源相当于恒压源，反馈电压影响最强，负反馈效果好，即负反馈的自动调节作用明显。

如果R s较大，负反馈效果变差。

所以要求R s越小越好，即要求信号源采用内阻小的电压源。

3. 电压并联负反馈电路（1）电路组成及方框图反馈网络由电阻R F组成，反馈量取自于输出电压。

²瞬时极性法判断反馈极性：关键是电流流向||=||－|| 为负反馈。

反馈量以电流形式在输入回路与输入电流并联相比较，故为并联反馈。

反馈电流反馈电流与输出电压成比例，故为电压反馈。

或假设输出电压对地交流短路，此时反馈量为零，即反馈不复存在，据此也可判断为电压负反馈。