反馈放大器增益
第5章_放大器中的负反馈
电流反馈。
假设输入端交流短路， RE 上的反馈依然存在
假设 vi 瞬时极性为 ○ + →则 ve(即 vf )极性为 ○ + 负反馈。 因净输入电压 vbe = vi - vf < vi 结论： RE 引入电流串联负反馈。
串联反馈。
14
例3
判断下列电路的反馈极性和反馈类型。
RB RC1 RC2 VCC RB RC1 RC2 VCC
+ vo -
7
电流串联负反馈
开环互导增益 互阻反馈系数 闭环互导增益
Ag io / v i
RS
+ vs -
v+ + i Ag i v - v+ f kfr
io R L
k fr v f / i o
Agf Ag /(1 Ag kfr )
电流并联负反馈
开环电流增益
Ai io / ii
○ +
+
vi
○ ○ vo Rf R E2 + +
vi
○ +
-
○ ○ ○ vo Rf RE2 +
-
RE1
RE1
电流并联负反馈
Rf
电流串联正反馈
Rf R1
R1
vs+ -
○ +
+
A
○ vo v+ s
○+
○+ +
A
○ vo +
电压并联负反馈
电压串联负反馈
15
例4
判断下列电路的反馈极性和反馈类型。
VCC RC1 Rs RC2 RC3 vo
若 xf 与 xi 反相，使 xi 增大的，为正反馈。
模电放大电路公式
模电放大电路公式模拟电路设计中的放大电路可以采用多种不同的拓扑和设计方法，每种方法都有其特定的公式和特性。
以下是一些常见的放大电路公式。
1.基本放大电路公式：放大电路的基本公式是电流倍增关系和电压增益关系。
对于共射放大电路，其电流倍增率为：β = ic / ib其中，ic是集电极电流，ib是基极电流。
电压增益为：Av = vo / vi其中，vo是输出电压，vi是输入电压。
2.电压放大器公式：电压放大器的电压增益公式可以通过放大器的输入和输出电压之间的关系来表示。
一般情况下，电压放大器的电压增益可以通过放大器中的电流倍增率和电阻值来计算。
例如，共射放大器的电压增益公式为：Av = - β * Rc / re其中，Rc是集电极电阻，re是发射极电阻。
3.电流放大器公式：电流放大器的电流增益公式可以通过放大器的输入和输出电流之间的关系来表示。
一般情况下，电流放大器的电流增益可以通过放大器中的电压增益和电阻值来计算。
例如，共射放大器的电流增益公式为：Ai=β*(Rc/Re)其中，Rc是集电极电阻，Re是发射极电阻。
4.差分放大器公式：差分放大器是一种常用的放大电路，可以对输入信号进行放大。
差分放大器的增益公式可以通过输入和输出电压之间的关系来表示。
一般情况下，差分放大器的增益公式为：Ad = gm * Rd其中，gm是差分对的跨导，Rd是差分对的负载电阻。
5.反馈放大器公式：反馈放大器是一种通过在放大电路中添加反馈电路来改变增益和频率响应的放大器。
反馈放大器的增益公式可以通过输入和输出电压之间的关系来表示。
一般情况下，反馈放大器的增益公式为：Af=Av/(1+β*Af)其中，Av是放大器的开环增益，β是反馈电阻和输入电阻之比，Af 是放大器的反馈增益。
这些是一些常见的模拟放大电路的基本公式，用于计算电压增益、电流增益和反馈增益等参数。
在实际设计中，根据具体的电路拓扑和设计需求，还可以采用其他公式和方法来计算放大电路的性能和参数。
电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别
电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别1.电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别：1.带宽VS增益电压反馈型放大器的-3DB带宽由R1、Rf和跨导gm共同决定，这就是所谓的增益帯宽积的概念，增益增大，带宽成比例下降。
同时运放的稳定性有输入阻抗R1和反馈阻抗Rf共同决定。
而对于电流反馈型运放，它的增益和带宽是相互独立的，其-3DB带宽仅由Rf决定，可以通过设定Rf得到不同的带宽。
再设定R1得到不同的增益。
同时，其稳定性也仅受Rf影响。
2.反馈电阻的取值电流型运放的反馈电阻应根据数据手册在一个特定的范围内选取，而电压反馈型的反馈电阻的选取就相对而言宽松许多。
需要注意的是电容的阻抗随着频率的升高而降低，因而在电流反馈放大器的反馈回路中应谨慎使用纯电容性回路，一些在电压反馈型放大器中应用广泛的电路在电流反馈型放大器中可能导致振荡。
比如在电压反馈型放大器我们常会在反馈电阻Rf上并联一个电容Cf来限制运放的带宽从而减少运放的带宽噪声（Cf也常常可以帮助电压反馈型放大器稳定），这些如果运用到电流反馈放大器上，则十有八九会使你的电路振荡。
3.压摆率当信号较大时，压摆率常常比带宽更占据主导地位，比如同样用单位增益为280MHZ的放大器来缓冲10MHZ，5V的信号，电流反馈放大器能轻松完成，而电压反馈放大器的输出将呈现三角波，这是压摆率不足的典型表现。
通常来说，电压反馈放大器的压摆率在500V每us,而电流反馈放大器拥有数千V每us.4.如何选择两类芯片a,在低速精密信号处理中，基本看不到电流反馈放大器的身影，因为其直流精度远不如精密电压反馈放大器。
b.在高速信号处理中，应考虑设计中所需要的压摆率和增益帯宽积；一般而言，电压反馈放大器在10MHZ以下，低增益和小信号条件下会拥有更好的直流精度和失真性能；而电流反馈放大器在10MHZ以上，高增益和大信号调理中表现出更好的带宽和失真度。
当下面两种情况出现一种时，你就需要考虑一下选择电流反馈放大器：1，噪声增益大于4；2，信号频率大于10MHZ。
电路中的负反馈和正反馈的作用
电路中的负反馈和正反馈的作用电路中的反馈机制对于电子系统的稳定性和性能起到重要的作用。
其中，负反馈和正反馈是两种常见的反馈方式，它们分别具有不同的作用和特点。
一、负反馈的作用负反馈是指将电路输出的一部分信号作为反馈信号，与输入信号进行比较后形成差值，再经过校正后反馈给输入端，从而调节电路输入输出之间的关系。
负反馈的主要作用包括以下几个方面：1. 改善电路的稳定性：负反馈可以使电路具有较高的稳定性。
当输入信号发生变化时，负反馈可以通过反馈路径将一部分改变的信号返回输入端，从而减小输入与输出之间的差异，保持电路的稳定性。
2. 扩大电路的带宽：负反馈可以通过抑制电路的输出信号波动，降低电路的非线性畸变，从而扩大电路的带宽。
在放大电路中，负反馈可以提高放大器的线性度和频率响应，并减小失真。
3. 提高电路的增益稳定性：负反馈通过控制电路的增益，使其在不同工作状态下具有相对稳定的放大倍数。
这样可以使电路在面对不同负载和输入信号时能够保持较为稳定的增益。
二、正反馈的作用正反馈是指将电路输出的一部分信号作为反馈信号，与输入信号相加后输出，从而增加输入信号的幅度。
正反馈的主要作用包括以下几个方面：1. 增加电路的增益：正反馈可以使电路的增益不受限制地增加。
通过将输出信号一部分反馈到输入端，并与输入信号相加，使得输出信号不断放大，实现正反馈的增益效应。
2. 产生自激振荡：正反馈在某些电路中可以引起自激振荡。
当反馈信号经过放大后再次回到输入端，经过多次放大后，电路会出现自激振荡的现象。
这在一些振荡电路和发生器电路中得到应用。
3. 产生非线性特性：正反馈可以引起电路的非线性特性。
当输入信号经过正反馈后，输出信号与输入信号的关系不再是线性的，而呈现出非线性的特点。
这在一些特定的电路设计中能够实现特定的功能。
综上所述，电路中的负反馈和正反馈在调节电路性能和功能发挥上起到了重要的作用。
负反馈通过稳定性、线性度和频率响应等方面的优化，提高了电路的性能；而正反馈则可以增强电路的增益、引起自激振荡、产生非线性特性等，为一些特殊应用提供了解决方案。
第五章放大器中的负反馈
例1设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数Af=100,当开环 放大倍数A变化±10%时，Af的相对变化量在±0.5%以内，试确 定开环放大倍数A及反馈系数kf值。 解 因为
∆Af 1 ∆A = Af 1 + Ak f A ∆A / A 10% F = 1 + Ak f ≥ = = 20 ∆Af / Af 0.5% A Af = 1 + Ak f
由图(b)可知, 由于输出电压vo波形上大下小, vf波形自然也是上 大下小, 而v'i=vi-vf，相减的结果使得v'i波形变成上小下大, 通常称基 本放大器输入信号v'i的失真为预失真。 而这种预失真的信号经过放大后, 可以得到接近于不失真的信 号。 这里需要指出的是，必须在保持相同输出电压的情况下, 这种 比较才有意义。为此必须在负反馈放大器前增加一级或数级放大器 来提高输入信号vi, 这正是为减小非线性失真所付出的代价。 反馈放大器的非线性失真之所以减小, 是因为基本放大器输入 , 端得到了预失真的信号, 而这正是因为输出电压有非线性失真的缘 故。从上面分析来看, 要想使输出电压绝对不失真是不可能的。
电压并联负反馈
(a) 电压串联负反馈； (b) 电流并联负反馈； (c) 电压并联负反馈； (d) 电流串联负反馈
R2：电压并联负反馈 RE：直流电流串联负反馈
VCC RB C1 + 反馈网络 + . v′i RE . vf Rof RC . ic + C2
. vi
RL
电流串联负反馈
VCC RB C1 + + . v′i RE + C2 vf . RL + . vo -
电压反馈 电流反馈
Rof → 0 Rof → ∞
简述运算放大器增益误差设计
简述运算放大器增益误差设计
运算放大器(简称运放)是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名运算放大器.运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。
运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当。
运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。
早期的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的元件。
但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。
运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器，常用于高精度模拟电路，因此必须精确测量其性能。
但在开环测量中，其开环增益可能高达10或更高，而拾取、杂散电流或塞贝克(热电偶)效应可能会在放大器输入端产生非常小的电压，这样误差将难以避免。
不要再反复检查您的电阻值了!在增益单元中设计某个放大器时，为。
电压反馈型运算放大器的增益和带宽
Page 3 of 8
-
-
-
R1
+
+
IN
B
R1
C
R2
MT-033
环路增益 开环增益与闭环增益之差称为环路增益，如图3所示。环路增益给出了可以在给定频率下 施加于放大器的负反馈量。
GAIN dB
OPEN LOOP GAIN
LOOP GAIN
CLOSED LOOP GAIN
NOISE GAIN
fCL
LOG f
LOG f
图5：增益带宽积
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MT-033
例如，如果有这样一个应用，要求闭环增益为10，带宽为100 kHz，则需要一个最低增益带宽 积为1 MHz的运算放大器。但这有点把问题过度简单化了，因为增益带宽积变化极大，而且在 闭环增益与开环增益相交的位置，响应实际上要低3 dB。另外，还应该允许一定的额外余量。 在上述应用中，增益带宽积为1 MHz的运算放大器是最低要求。保险起见，为了实现要求的 性能，因数至少应该是5。因此选择了增益带宽积为5 MHz的运算放大器。 稳定性标准 反馈稳定性理论认为，闭环增益必须在不大于6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增 益相交，才能使系统实现无条件稳定。如果响应为12 dB/8倍频程(双极点响应)，则运算放 大器会发生振荡。简单起见，不妨这样设想，每个极点增加90°相移。两个极点则会产生 180°的相移，而180°的相移会使负反馈变成正反馈，即振荡。 那么问题是：为什么要用单位增益下不稳定的放大器呢？答案是，对于给定的放大器，如 果该放大器设计时未考虑单位增益稳定性，则可在较高增益下提高带宽。这类运算放大器 有时被称为非完全补偿运算放大器。然而，仍需满足稳定性标准，即闭环增益必须在6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增益相交。否则，放大器将会振荡。因此，非完 全补偿运算放大器仅在数据手册中规定的较高增益下保持稳定。 举例来说，不妨比较图6中的开环增益图。图中的三种器件，AD847、AD848 和 AD849基 本上采用相同的设计，只是内部补偿机制不同。AD847为单位增益稳定型，规定增益带宽 为50 MHz。AD848在增益为5或以上时保持稳定，其增益带宽为175 MHz。AD849在增益为 25或以上时保持稳定，其增益带宽为725 MHz。由此可见，在基本设计相同的情况下，可 以通过修改运算放大器的内部补偿机制来产生不同的增益带宽积，其为最低稳定增益的函 数。
第五章第二节负反馈对放大器性能的影响
ωPf
其中，
ωPf =ωHf =ωH(1+ kf A ) =ωHF I
A A I = I A = fI 1+ kf A F I
(5-2-15)
二、非线性失真
利用负反馈，可以有效地改善放大器的非线性失 真。例如，若基本放大器的非线性失真使其输出 信号产生正半周幅度大、负半周幅度小的失真波 形，如图5-2-6(a)所示。
∆A S = f A f
A A f
∆A A ∆A f = A A ∆A f
(5-2-1)
若△A为小值，则上式可用偏导数表示：
A ∂A A ∂A As f S = 或 Afs = s fs S A ∂A As ∂A f f s
A A f
(5-2-2)
若设该参量用x表示，则Af(或Afs)对x的灵敏度为
5．2．2 输入和输出电阻
负反馈可以改变放大器的输入和输出电 阻，这是负反馈放大器又一个宝贵的特 性。
一、输入电阻
负反馈对输入电阻的影响与反馈网络在 放大器输入端的连接方式有关，而与输 出端的连接方式无关。 因此，在推导输入电阻表达式时，只 需画出图5 需画出图5-2-1所示两种放大器输入端的 连接图，而将放大器输出端统一用输出 信号xo表示。 信号xo表示。
x ∂A A ∂A x ∂A A x f f S = = ⋅ = SAf ⋅ SA A ∂x A ∂A A ∂x f f
x A f
(5-2-3)
根据式(5-1-4)，求得
1 1 1 1 As S = = 或 Afs = S = 1+T F 1+Ts F s
A Af
(5-2-4)
必须指出，施加不同类型反馈，只能减小相应 增益的灵敏度。例如，电流串联反馈只能减小 互导增益Agf的灵敏度，但不能降低电压增益Avf 的灵敏度，只有当RL为定值时，才能降低 Avf 的灵敏度。
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AIf 1 j f f Hf
AI 1 FAI A f ( jf ) f 1 j (1 FAI ) f H
AI AIf 1 FAI
f Hf (1 FAI ) f H
f Lf fL 1 FAI
AIf f Hf AI f H
第8章
反馈
第8章 [例8.3.2]
1. 基本放大器传输增益 (开环增益或开环放大倍数) ： 2. 反馈网络的传输系数 (也称反馈系数) ： 3.反馈放大器的传输增益 (也称 闭环增益) ：
A
Xo X Xf
i
F
Af
X o Xo
Xi
.
第8章
反馈
4. 环路增益(回归比)
T AF
Xo X
f
反馈
R1 F UO R1 R f
Uf
Rf A 1 Auf 1 1 AF F R1
f H f (1 AF ) f H
•
8.3.3
负反馈使非线性失真减小，输入动态范围展宽 第8章 反馈
X nhf X nh AFXnhf X nhf X nh 1 AF
第8章 8.2 反馈放大器分类 8.2.1电压反馈与电流反馈
反馈
X f UO 一一电压反馈
X f IO
一一电流反馈
8.2.2 串联反馈与并联反馈
第8章
反馈
U i' U i U f 一一串联反馈
I i' I i I f
一一并联反馈
第8章
反馈
8.3
• •
负反馈对放大器性能的影响 8.3.1 负反馈使放大倍数稳定度提高
A 1 Af 1 AF F
XO X f Xi' ( Xi X f )
第8章 8.3.2
A ( jf ) AI f 1 j fH
反馈
负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小
A( jf ) Af ( jf ) 1 FA( jf )
A f ( jf )
其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大
器的信噪比将提高(1+AF)倍。
第8章
反馈
结论： 负反馈使 (1) 放大倍数减小 ， 放大倍数相对 稳定度提高, BW ，THD ，内部噪声干扰得到抑制。 (2)被改善的对象就是被取样的对象。 (被取样信号被稳定) 。 (3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内的放大器 性能，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干 扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。
Uo Ro (1 AF ) Uo I of
X of 0
Rof
Ro (1 AF )
8.3.6 串联负反馈和并联负反馈对放大器输入电阻的影响 第8章 反馈
串联负反馈
. Ii . Ui ＋ － Ri f － . Uf ＋ . Ui′ － ＋ F Rf A
Rif
Ui Ii
U i U i U f U i F U o U i F AU i Ui Ui U i , Ii 1 AF Ri (1 AF ) Rif Ui Ii
Ri (1 AF )
第8章 并联负反馈
. Ii . Ii′ . If Rf A
第8章
反馈
模拟电子电路及技术基础
孙 肖 子
西安电子科技大学
第8章
反馈
《模拟电子电路与技术基础》课程的特点是
“概念性、工程性、实践性“强！
“注重物理概念，采用工程观点； 重视实验技术，善于总结对比； 理论联系实际，注意应用背景； 寻求内在规律，增强抽象能力。”
8.1
反馈的基本概念及基本方程
第8章
反馈
2 2 2 X2 X X h 3h nh X 1o
THD
பைடு நூலகம்
THD THD f 1 AF
第8章
反馈
8.3.4 负反馈可以减小放大器内部产生的噪 声与干扰的影响
利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理 与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降
(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且
Rof
Uo I of
Ro X i 0 1 A F o
Rof
电流负反馈对输出电阻的影响 Uo
I of
X i 0
第8章
反馈
I of
Uo A X i Ro
X i X i X f F I of I of I of
Uo AF I of Ro
8.3.4 电压反馈和电流反馈对输出电阻的影响 第8章 反馈 电压负反馈
Rof
Uo I of
X i 0
U o Ao X i I of Ro
X i X i X f X f F U o
U o Ao F U o Uo Uo I of Ro Ro ROf 1 Ao F
X
f
Xi Xo
Xi
X o A X i
X f F Xo
X i X i X f (负反馈）
Xo XiX
' f
5.闭环增益 Xo (反馈放大器增益) A f
Xo
Xo F Xo A
Xi
A 1 AF
A Af 1 AF
第8章
反馈
负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节
作用。工作环境变化(如温度、湿度)、器件更换或老化、电源电
压不稳等诸因素会导致基本放大器的放大倍数不稳定。 • Xi一定，温度等变化
•
XO A Af 1 AF 1 A 1 dA 1 dA dAf dA Af 2 (1 AF ) 1 AF 1 AF A 1 AF A A f 1 A 相对稳定度提高了 (1 AF ) 倍 Af 1 AF A
5. 定义:反馈深度D
第8章
反馈
(负反馈使放大倍数减小)
D 1 AF 1
6.在深度负反馈条件下
X0 X
.
f
X i' X X i'
f
Xi X i'
.
X i' X 0
D
1 AF
1
Af
1 F
A Af 1 AF
如果引入正反馈,则
X 'i X i X f