多级放大电路和负反馈
第3章 放大电路中的负反馈
负反馈放大器的基本关系式
为了研究各种形式负反馈放大器的共同特点， 我 们可以把负反馈放大器抽象为下图所示的方框图形式。
主要包括基本放大电路和反馈网络两大部分。若 没有反馈网络，仅有基本放大电路，则该电路就是一 个开环放大电路。有了反馈网络， 该电路则为闭环 放大电路。图中箭头表示信号的传递方向。在这里我 们是按照理想情况来考虑的，即在基本放大电路中， 信号是正向传递， 而在反馈网络中，信号是反向传 递。
器的闭环放大倍数（或称闭环增益）， A f 表示，
Af
Xi
Xo
Xo
Af
Xi
Xo
Xd
Xo
Xd X f
1
Xf
Xo
Xo Xd
即
Af
A
1 AF
此式即负反馈放大器放大倍数（即闭环放大倍数）
的一般表达式，又称为基本关系式，它反映了闭环放
大倍数与开环放大倍数及反馈系数之间的关系，在以
后的分析中经常使用。
在式中，
量以电流的方式叠加，输入量和反馈量则均用电流表
示。
反馈的类型与判别
1.反馈的分类及判别
对反馈可以从不同的角度进行分类。 按反馈的极 性可分为正反馈和负反馈；按反馈信号与输出信号的 关系可分为电压反馈和电流反馈；按反馈信号与输入 信号的关系可分为串联反馈和并联反馈；按反馈信号 的成分又可分为直流反馈和交流反馈。
可以通过增加放大电路的级数来弥补。
(2)
若|1＋
A
F
|＜1， 则|
Af
|＞| A |。 这
种情况为正反馈，反馈的引入加强了净输入信号。
(3) 若|1＋
A
F
|=0， 则|
Af
|→∞。这就是说，
放大电路中的负反馈
信号放大电路
1.1
反馈的基本概念
3.反馈的分类及判断
放大电路中的负反馈
２） 直流反馈和交流反馈 在反馈电路中， 如果反馈到输入端的信号是直流量， 则为直流反馈； 如果 反馈到输入端的信号是交流量， 则为交流反馈。判断直流反馈或交流反馈 可以通过分析反馈信号是直流量或交流量来确定， 也可以通过放大电路的 交、直流通路来确定， 即在直流通路中引入的反馈为直流反馈， 在交流通 路中引入的反馈为交流反馈。
信号放大电路
1.1
反馈的基本概念
3.反馈的分类及判断
放大电路中的负反馈
４） 串联反馈和并联反馈 根据基本放大器与反馈网络在输入端的连接方式不同， 可分为串联反馈和 并联反馈。如果基本放大器与反馈网络在输入端串联，则反馈信号对输入信 号的影响通过电压相加减的形式反映出来，这种方式称为串联反馈； 如果 基本放大器与反馈网络在输入端并联，则反馈信号对输入信号的影响通过电 流相加减的形式反映出来，这种方式称为并联反馈。
（１） 若D ＞ １ ， 则A·f ＜ A·， 即放大器引入反馈后放大 倍数下降， 说明电路引入的是负反馈。 （２） 若D 冲１ ， 称为深度负反馈，则由式可得
上式表明， 在深度负反馈条件下， 闭环放大倍数只取决于反 馈系数， 与基本放大器几乎无关。 （３） 若D ＜ １ ， 则A·f ＞ A·， 即放大器引入反馈后放大 倍数增大， 说明电路引入的是正反馈
信号放大电路
放大电路中的负反馈
1.2
负反馈对放大器性能的影响
负反馈虽然使放大器的放大倍数下降， 但却能改善其他方面的 性能， 如提高放大倍数的稳定性、扩展通频带、减小非线性失 真、改变输入电阻和输出电阻等。
电路与电子技术
1.2 系数。
放大电路中的负反馈
把电子系统输出信号（电流或电压）的一部分或全部，经过一定的电路 （称为反馈网络），回送到放大电路的输入端，和输入信号叠加的连接方式称 为反馈。若反馈信号削弱输入信号而使放大倍数降低，则为负反馈；若反馈信 号增强输入信号，则为正反馈。
负反馈主要用于改善放大电路的性能，正反馈主要应用于振荡电路、电压 比较器等方面。不含反馈支路的放大电路称为开环电路，引入反馈支路的放大 电路称为闭环电路。
AF
|
1，则有
Af
≈
1 F
。
说明：深度负反馈时，闭环放大倍数与电路的开环放大倍数无关，只与反
馈电路的参数有关，基本不受外界影响。反馈深度越深，放大电路越稳定。
5）放大倍数的相对变化量。
dAf dA 1
Af A 1 AF
dAf
dA
式中： Af 为有反馈时的放大倍数相对变化量； A 为无反馈时的放大倍数相对
1）直流反馈：反馈信号只有直流成分。 作用：能够稳定静态工作点。 2）交流反馈：反馈信号只有交流成分。 作用：从不同方面改善动态技术指标，对Au 、Ri 、 Ro 有影响。 3）交直流反馈：反馈信号既有交流成分又有直流成分。
从放大器输出端的取样物理量看，判断反馈量是取自电压还是电流。 1）电压反馈：反馈信号采样输出电压，大小与输出电压成比例。 作用：能够稳定放大电路的输出电压，减小电路的输出电阻。 2）电流反馈：反馈信号采样输出电流，大小与输出电流成比例。 作用：能够稳定放大电路的输出电流，增大电路的输出电阻。
1）开环放大倍数——未引入反馈的放大倍数。
A Xo Xo Xo Xi Xi Xf Xi F X o
2）反馈系数——反馈信号与输出信号之比
F Xf Xo
3）闭环放大倍数——包括反馈在内的整个放大电路的放大倍数。
第四章放大电路中的负反馈
结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率 提高，下限频率降低，因而通频带展宽。
ɺ ɺ BWf ≈ (1 + Am F ) BW
在下图中可以较直观看出负反馈对通频 带和放大倍数的影响
§4.2.4 改变输入电阻和输出电阻
一、负反馈对输入电阻的影响 1、串联负反馈使输入电阻增大
ɺ U i′ Ri = ɺ Ii
.
ɺ ɺ 若 1 + AF > 1 ɺ ɺ 若 1 + AF < 1
这种反馈为负反馈 这种反馈为正反馈 电路自激振荡
.
ɺ ɺ ɺ 若 1 + AF = 0 ，则 Af = ∞
ɺ ɺ 若 1 + A F >> 1 Af =
.
A A 1 ɺ F ≈ AF = F ɺ ɺ ɺ 1+ A ɺ
§4.2 负反馈对放大电路性能的影响
2、正反馈 和负反馈 正反馈：反馈信号增强了外加输入信号， 使放大电路的放大倍数提高。 负反馈：反馈信号削弱了外加输入信号， 使放大电路的放大倍数减小。 反馈极性的判断方法：瞬时极性法。 在放大电路的输入端，假设一个输入信 号对地的极性，可用“+”、“-” 表示。 按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性， 直至判断出反馈信号的瞬时极性。
§4.2.1提高放大倍数的稳定性 4.2.1提高放大倍数的稳定性
ɺ A 根据反馈的一般表达式ɺ f = A ɺ ɺ 1 + AF
在中频范围内， Af =
A 1 + AF
求出放大倍数的相对变化量： dAf =
Af
1 dA × 1 + AF A
由于 1+AF >1,可见引入负反馈后，放大倍 数的稳定性提高了(1+AF) 倍
实验9：多级放大电路和负反馈
一实验目的: 加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。
二、实验原理 1．图9-1为带有负反馈的两ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阻容耦合放大电路，在电路中通过Rf把输出电压Uo引回到输入端，加在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻Rf1上形成反馈电压Uf。
三、实验设备与器件 1．函数信号发生器 2．双踪示波器 3. 交流毫伏表 4．万用表 5．ELA-II实验箱 6．晶体三极管3DG6×2(β＝50～100)或9013×2 7．电阻器、电容器若干。
四 思考题 1．按实验电路4-l估算放大器的静态工作点(β1＝β2=100)。 2．怎样把负反馈放大器改接成基本放大器?为什么要把Rf并接在输入和输出端? 3．估算基本放大器的Au，Ri和Ro；估算负反馈放大器的Auf、Rif和Rof，并验算它们之间的关系。 4．如按深负反馈估算，则闭环电压放大倍数Auf=? 和测量值是否一致?为什么? 5．如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善? *6．怎样判断放大器是否存在自激振荡?如何进行消振?
2基本放大器 1)在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令Uo＝0，此时Rf相当于并联在Rf1上； 2)在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端(T1管的射极)开路，此时(Rf+Rf1)相当于并接在输出端。可近似认为Rf并接在输出端。
放大器正反馈和负反馈概念
放大器正反馈和负反馈概念放大器的信号传输都是从放大器的输入端传输到放大器输出端，但是反馈过程则不同，它是从放大器输出端取出一部分输出信号作为反馈信号，再加到放大器的输入端，与原放大器输入信号进行混合，这一过程称为反馈。
①反馈方框图如图1所示是反馈方框图。
从图中可以看出，输入信号Ui从输入端加到放大器中进行放大，放大后的输出信号Uo其中的一部分加到下一级放大器中，另有一部分信号经过反馈电路作为反馈信号UF，与输入信号Ui合并，作为净输入信号VI加到放大器中。
图1 反馈方框图②反馈种类反馈电路有两种：正反馈电路和负反馈电路。
这两种反馈的结果(指对输出信号的影响)完全相反。
③正反馈概念正反馈可以举一个例子来说明，吃某种食品，由于它很可可，所以在吃了之后更想吃，这是正反过程。
如图2所示正反馈方框图，当反馈信号UF与输入信号Ui是同相位时，•这两个信号混合后是相加的关系，所以净输入放大器的信号UI•比输入信号Ui更大，而放大器的放大倍数没有变化，这样放大器的输出信号Uo比不加入反馈电路时的大，这种反馈称为正反馈。
图2 正反馈方框图在加入正反馈之后的放大器，输出信号愈反馈愈大(当然不会无限制地增大，这一点在后面的振荡器电路中介绍)，这是正反馈的特点。
正反馈电路在放大器电路中通常不用，它只是用于振荡器中。
④负反馈概念负反馈也可以举一例说明，一盆开水，当手指不小心接触到热水时，手指很快缩回，而不是继续向里面伸，手指的回缩过程就是负反馈过程。
如图3所示是负反馈方框图，当反馈信号UF相位和输入信号Ui的相位相反时，它们混合的结果是相减，结果净输入放大器的信号UI 比输入信号Ui要小，•使放大器的输出信号Uo减小，引起放大器电路这种反馈过程的电路称为负反馈电路。
图3 负反馈方框图⑤反馈量负反馈的结果使净输入放大器的信号变小，放大器的输出信号减小，这等效成放大器的增益在加入负反馈电路之后减小了。
当负反馈电路造成的净输入信号愈小，即负反馈量愈大，负反馈放大器的增益愈小，反之负反馈量愈小，负反馈放大器的增益愈大。
负反馈对放大电路性能的影响
如图所示，如果正弦波输入信号xi经过放大后 产生的失真波形为正半周大，负半周小。引入负反
馈可以减小非线性失真。
1.3 展宽通频带
由于放大电路中电抗性元件的存在，以及三极管 本身的结电容的影响，使得放大倍数随频率变化而变 化。即中频段放大倍数较大，高频段和低频段放大倍 数随频率的升高和降低而减小，这样放大电路的通频 带就比较窄。
上式表明，负反馈放大电路闭环放大倍数的相对变化
量 ，等于开环放大倍数相对变化量 的
。也
就是说，虽然负反馈的引入使放大倍数下降了（1+AF）
倍，但放大倍数的稳定性却提高了（1+AF）倍
1.2 减小非线性失真
由于放大器件的非线性特性，当输入信号为 正弦波时，输出信号的波形将产生或多或少的非 线性失真。当输入信号幅度较大时，非线性失真 现象更为明显。
在中频段，由于放大倍数大，输出信号大，反馈信号也 大，则使净输入信号减小得也多，在中频段放大倍数有较明 显地降低。而在高频段和低频段，由于放大倍数较小，输出 信号也小，在反馈系数不变的情况下，其反馈信号也小，使 净输入信号减小的程度比中频段要小，使得高频段和低频段 放大倍数降低得少。这样，就让幅频特性变得平坦，上限频 率升高、下限频率下降，通频带得以展宽。
模拟 电子 技术 基础
负反馈对放大电路性能的影响
1.1 提高放大倍数的稳定性 1.2 减小非线性失真 1.3 展宽通频带 1.4 对输入电阻和输出电阻的影响
1.1 提高放大倍数的稳定性
引入负反馈后，放大倍数的稳定性可以 得到很大程度的提高。 在中频段：
对A求导数，可得
将上式等号的两边都除以 可得
1.4 对输入电阻和输出电阻的影响
1．对输入电阻的影响 （1）串联负反馈使输入电阻增大
多级放大电路的设计
多级放大电路的设计1.放大器选择：选择合适的放大器对于多级放大电路的设计至关重要。
常见的放大器包括共射放大器、共基放大器和共集放大器等。
不同的放大器有不同的特点和应用场景，设计者应根据需求选择合适的类型。
2.放大器级数：多级放大电路的级数取决于所需的总增益。
每个级别的放大器都会对信号进行增强，但也会引入一些噪声和非线性失真。
因此，设计者需要在增益和失真之间进行权衡，选择合适的级数。
3.负反馈回路：负反馈回路是多级放大电路中的关键组成部分，用于控制放大程度并提高线性度。
通过将一部分输出信号送回到输入端，可以减小增益并降低非线性失真。
设计者需要选择适当的负反馈电阻和电容来实现所需的负反馈效果。
4.输入和输出阻抗匹配：为了最大限度地传递信号并减小信号损失，设计者需要确保输入和输出的阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。
此外，还应避免阻抗不匹配引起的反射和干扰。
5.电源设计：多级放大电路需要稳定的电源供应，以确保放大器可靠地工作。
设计者需要选择适当的电源电压和电流，并加入适当的电源滤波电容和电感来减小噪声。
6.频率响应设计：多级放大电路的频率响应对于信号传输的质量有直接影响。
设计者需要选择合适的放大器和组件来实现所需的频率响应，并根据需要进行频率补偿。
在多级放大电路的设计过程中，需要进行仿真和实际测试来验证设计的可行性和性能。
通过使用电子设计软件进行仿真，可以评估放大器的增益、频率响应和线性度等参数。
在实际测试中，可以使用示波器、信号发生器和频谱分析仪等仪器来检查放大电路的性能。
综上所述，多级放大电路的设计是一个涉及多个方面的复杂过程，需要设计者具备深入的电子知识和实践经验。
通过合理选择放大器、设计负反馈回路、匹配输入和输出阻抗以及进行频率响应设计等步骤，可以实现高质量的多级放大电路设计。
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一、实验目的 1、加深理解多级阻容耦合放大电路总放大倍 数与各级放大倍数的关系
2、学习多级阻容耦合放大电路输入电阻和输 出电阻的测量方法
3、了解负反馈对放大电路性能的影响
二、实验电路
RW1
2
RW2
5.1
10
RB2 20k
实验电路板
三、实验内容
1、静态工作点的调试 实验电路
注意：交流输入输出电压均用毫伏表测量
表14－1
RL (k) 测量项目 US (mv) 无 负 反 馈 有 负 反 馈 ∞ 2.4k ∞ 2.4k Ui (mV) Uo1 (mV) Uo2 (mV)
实验电路
计算结果 Au1 Au2 Au ri ro
※ 3、负反馈对输出失真波形的改善 ▲ 断开负反馈（下开关打断）， 输入Ui=5mV，输 出波形出现失真，用示波器观察并记录波形 ▲再接上负反馈（下开关打通），用示波器观 察波形失真的改善，并记录波形
※ 断开信号源，调节可变电阻RW1，使 UC1=8V；调节可变电阻RW2，使UC2=6V， 注意：静态工作点用万用表直流电压档测量 2、各级放大倍数及输入输出电阻的测量
※ 断开负反馈（下开关打断）， 输入 Ui=2mV，测量各级输出，填入表14－1 ※ 接上负反馈（下开关打通）， 输入 Ui=2mV，测量各级输出，填入表14－1
四、实验总结
1、放大电路总放大倍数与各级放大倍数的关系 2、根据实验结果，总结串联电压负反馈对放大 电路性能的影响
结束
两级阻容耦合放大电路
直流电源 RW1 UC1 连成两级 RW2 UC2
输入
输出 Uo2
RL=2.4kUo1 Nhomakorabea