模电Chapter5
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模电第五章答案解析
【例5-1】电路如图 (a)、(b)所示。
（1）判断图示电路的反馈极性及类型；（2）求出反馈电路的反馈系数。
图(a) 图(b)【相关知识】负反馈及负反馈放大电路。
【解题思路】（1）根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。
（2）根据反馈网络求电路的反馈系数。
【解题过程】（1）判断电路反馈极性及类型。
在图(a)中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为♁时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为♁，故本电路是电压串联负反馈电路。
在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。
（2）为了分析问题方便，画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图（c）、(d)所示。
图(c) 图(d)由于图(a)电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。
由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。
即故图(a)电路的反馈系数由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。
故图(b)电路的反馈系数【例5-2】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。
（1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。
（2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“−”，则引入的反馈一定是负反馈。
（3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。
（4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。
（5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。
模拟电子技术 第五章
镜象电流源、微电流源、多路电流源等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈，
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流 源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
5.2、电流源电路
二、电流源电路的用途： 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。
5.1. 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、直接耦合放大电路的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。
主要原因：温度变化引起，也称温漂。电源电压波动、 元件老化等也会产生输出电压的漂移。
温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益
折算到输入端的等效输入漂移电压值。
u
二、抑制零点漂移的方法
其中：基准电流 I R 是稳定的，故输出电流 I C 2 也是稳定的。
一、镜象电流源
动态电阻
ro
= ( iC2 )1 vCE2
IB2
= rce
一般ro在几百千欧以上
二、多路镜像电流源
通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流，即可构成多路电流 源。
图中一个基准电流IREF
可获得多个恒定电流
2
b(b 2)
ro
1 2
b rce
动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻为高
电流稳定
有源负载电路
VCC
T1
IC1
vo
vi
T0
T2 R I REF
VCC
ro
IC1
vo
vi
T0
（a）共射极放大电路
（b）等效电路
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流 源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
5.2、电流源电路
二、电流源电路的用途： 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。
5.1. 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、直接耦合放大电路的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。
主要原因：温度变化引起，也称温漂。电源电压波动、 元件老化等也会产生输出电压的漂移。
温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益
折算到输入端的等效输入漂移电压值。
u
二、抑制零点漂移的方法
其中：基准电流 I R 是稳定的，故输出电流 I C 2 也是稳定的。
一、镜象电流源
动态电阻
ro
= ( iC2 )1 vCE2
IB2
= rce
一般ro在几百千欧以上
二、多路镜像电流源
通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流，即可构成多路电流 源。
图中一个基准电流IREF
可获得多个恒定电流
2
b(b 2)
ro
1 2
b rce
动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻为高
电流稳定
有源负载电路
VCC
T1
IC1
vo
vi
T0
T2 R I REF
VCC
ro
IC1
vo
vi
T0
（a）共射极放大电路
（b）等效电路
精品课件-模拟电子技术-第5章
第五章 负反馈放大电路
(2)电流反馈：对交变信号而言,若基本放大器、反馈 网络、负载三者在取样端是串联连接,则称为串联取样，如图 5-3所示。由于在这种取样方式下,Xf正比于输出电流,Xf反映 的是输出电流的变化,所以又称之为电流反馈。
第五章 负反馈放大电路
图 5 – 3 反馈电路与输出回路的联接
第五章 负反馈放大电路
第五章 负反馈放大电路
5.1 反馈的基本概念 5.2 反馈放大器的四种组态 5.3 负反馈对放大器性能的影响 5.4 负反馈放大器的指标计算 5.5 负反馈放大电路的自激振荡
第五章 负反馈放大电路
5.1 反馈的基本概念
5.1.1 反馈的定义 所谓反馈就是把放大器的输出量(电压或电流)的
Ui' Ui U f
第五章 负反馈放大电路
图 5-4 串联反馈与并联反馈
第五章 负反馈放大电路
(2)并联反馈：对交流信号而言,信号源、基本放大器、 反馈网络三者在比较端是并联连接,则称为并联反馈。并联反 馈要求信号源趋近于恒流源,若信号源是恒压源,则并联反馈 无效。因为若信号源为恒压源,则并联反馈的净输入信号不随 反馈信号而变,从而使反馈失去作用。
第五章 负反馈放大电路
图5-2 反馈极性判断
第五章 负反馈放大电路
2. 电压反馈与电流反馈
(1)电压反馈：对交变信号而言,若基本放大器、 反馈网络、负载三者在取样端是并联连接,则称为并联取 样，如图5-2所示。由于在这种取样方式下,Xf正比于输出 电压,Xf反映的是输出电压的变化,所以又称之为电压反馈。
4. 直流反馈和交流反馈
(1) 直流反馈：若反馈环路内, 直流分量可以流通, 则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静 态工作点。
孙肖子模电第二版笫5章
US RB2
-
RE
RL
+ U o -
第五章 基本放大电路
微变等效电路
I i
RS + RB1 U
i
Ib b
rbe
RB2
βI b
e
c
Ic
R // R U I L o e E A u r U U I i b be o
R (1 ) I b L r (1 ) I R I b be b L
RS es –
+
ui 短路 –
交流通路
RS
+ ui RB RC RL
es
+
– –
+ uO –
第五章 基本放大电路
放大电路的分析方法
估算法 静态分析 (直流通路)
图解法
放大 电路 分析
微变等效电路法 动态分析
(交流通路) 图解法 计算机仿真
静态分析
RB
估算法
+UCC RC C2 + + RL uo
电压放大倍数 小于且接近1
射极跟随器
1. 电压放大倍数 A u
US -
+
Ie
RE
Io
RL
+ U o -
-
2. 电流放大倍数 A i
R ( 1 ) I b E I o i RE RL A I I
+UCC
RE1 100, RE 2 900
求Au，Ri，Ro和Aus，并 与上例比较分析。
+ RE1
RE2
RS
+ RB2 US – –
RL uo
-
RE
RL
+ U o -
第五章 基本放大电路
微变等效电路
I i
RS + RB1 U
i
Ib b
rbe
RB2
βI b
e
c
Ic
R // R U I L o e E A u r U U I i b be o
R (1 ) I b L r (1 ) I R I b be b L
RS es –
+
ui 短路 –
交流通路
RS
+ ui RB RC RL
es
+
– –
+ uO –
第五章 基本放大电路
放大电路的分析方法
估算法 静态分析 (直流通路)
图解法
放大 电路 分析
微变等效电路法 动态分析
(交流通路) 图解法 计算机仿真
静态分析
RB
估算法
+UCC RC C2 + + RL uo
电压放大倍数 小于且接近1
射极跟随器
1. 电压放大倍数 A u
US -
+
Ie
RE
Io
RL
+ U o -
-
2. 电流放大倍数 A i
R ( 1 ) I b E I o i RE RL A I I
+UCC
RE1 100, RE 2 900
求Au，Ri，Ro和Aus，并 与上例比较分析。
+ RE1
RE2
RS
+ RB2 US – –
RL uo
模电第五章
Uf Fu Uo
Io Ai I id
If Fi Io
If Fg Uo
Uf Fr Io
Io Ag f Ui
上页
Uo Au f f Ui
Uo Ar f Ii
Io Ai f Ii
下页 后退
模拟电子
5．1．3 负反馈放大电路举例
1．电压串联负反馈
+
+
F
上页
下页
后退
模拟电子
a.令输出电压为零（uo=0） ，即输出端短路， 若反馈信号消失，即xf=0。则为电压反馈，否 则为电流反馈。
b.令输出电流为零（io=0 )，即输出端开路， 若反馈信号消失，即xf=0。则为电流反馈，否 则为电压反馈。
上页
下页
后退
模拟电子
根据反馈信号在输入端的连接方式分
a.串联反馈——若反馈网络串联于输入回路，反馈信号 为电压，反馈信号与输入电压串联（即求差 ） 后共同作用于基本放大电路的输入端。
模拟电子
Af =
·
A
c. 当
f
1+AF =1 时 电路没有引入反馈
· ·
1+AF
· · ·
· · A = A · ·
d. 当 1+AF >>1 时 ，电路深负反馈 Af=
·
A
1+AF
· 1 · ·≈ F ·
它表明在反馈深度(1+AF)足够大的条 件下，闭环放大倍数Af只取决于反馈 系数F，与开环放大倍数A几乎无关。
上页
下页
后退
模拟电子
Af=
·
1+AF
· 1 A · ·≈ F ·
Io Ai I id
If Fi Io
If Fg Uo
Uf Fr Io
Io Ag f Ui
上页
Uo Au f f Ui
Uo Ar f Ii
Io Ai f Ii
下页 后退
模拟电子
5．1．3 负反馈放大电路举例
1．电压串联负反馈
+
+
F
上页
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后退
模拟电子
a.令输出电压为零（uo=0） ，即输出端短路， 若反馈信号消失，即xf=0。则为电压反馈，否 则为电流反馈。
b.令输出电流为零（io=0 )，即输出端开路， 若反馈信号消失，即xf=0。则为电流反馈，否 则为电压反馈。
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后退
模拟电子
根据反馈信号在输入端的连接方式分
a.串联反馈——若反馈网络串联于输入回路，反馈信号 为电压，反馈信号与输入电压串联（即求差 ） 后共同作用于基本放大电路的输入端。
模拟电子
Af =
·
A
c. 当
f
1+AF =1 时 电路没有引入反馈
· ·
1+AF
· · ·
· · A = A · ·
d. 当 1+AF >>1 时 ，电路深负反馈 Af=
·
A
1+AF
· 1 · ·≈ F ·
它表明在反馈深度(1+AF)足够大的条 件下，闭环放大倍数Af只取决于反馈 系数F，与开环放大倍数A几乎无关。
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下页
后退
模拟电子
Af=
·
1+AF
· 1 A · ·≈ F ·
《模拟电子技术基础》第五章
Rs
& Us
& Ui
rim
& U b'e
中频等效电路
& R’L U o
& Uo rim & = = A vm & Us R s + rim
Next
Home
2
（2）低频特性
仅考虑C (a) 仅考虑 1 的影响
& C1 R’b rbb’ rb’e gmUb'e C2
Rs
& A vsl 1
& & & Uo U o U i' = = ' & & & Us Ui Us rim rim + R s + 1 jω C 1
( b )当 f = f L时， (ω ) = 45 o ； ( c )当 f = 0 . 1 f L时， (ω ) ≈ 90 o
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4
（2）低通电路
1 & Vo (ω ) jω C 1 & (ω ) = AV = = & Vi (ω ) R + 1 1 + jω RC jω C
β的频率响应特性曲线
2
特征频率
f 令 20 lg β 0 20 lg 1 + T = 0 f β
& α=
& β & 1+ β
=
α0
f 1 + j f α
fα > f T > f β
求得 f T ≈ β 0 f β
共基截 止频率
f α = (1 + β 0 ) f β ≈ f T
& Us
& Ui
rim
& U b'e
中频等效电路
& R’L U o
& Uo rim & = = A vm & Us R s + rim
Next
Home
2
（2）低频特性
仅考虑C (a) 仅考虑 1 的影响
& C1 R’b rbb’ rb’e gmUb'e C2
Rs
& A vsl 1
& & & Uo U o U i' = = ' & & & Us Ui Us rim rim + R s + 1 jω C 1
( b )当 f = f L时， (ω ) = 45 o ； ( c )当 f = 0 . 1 f L时， (ω ) ≈ 90 o
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4
（2）低通电路
1 & Vo (ω ) jω C 1 & (ω ) = AV = = & Vi (ω ) R + 1 1 + jω RC jω C
β的频率响应特性曲线
2
特征频率
f 令 20 lg β 0 20 lg 1 + T = 0 f β
& α=
& β & 1+ β
=
α0
f 1 + j f α
fα > f T > f β
求得 f T ≈ β 0 f β
共基截 止频率
f α = (1 + β 0 ) f β ≈ f T
模拟电子技术基础第四版第5章
3. 当 f fL 时,
20lg Au 20lg 2 3 dB, 45
20 lg Au
20 lg
f fL
20dB／十倍频
多级放大：
Au Au1 • Au2 • Au3
Au Au1 1 • Au2 2 • Au3 3
Au Au1 • Au2 • Au3
1 2 3 各级放大电路相频图的叠加
Ic c
gmUbe
RC
RE
Ce
•
RL Uo
ＲＣ高通或低通电路？
b rbb b rbe e
•
Ib
•
Ui
RB
oIb
c
e 1
RＥ
Ce
RＣ
RL
Reqe RE //[(rbb rbe ) /(1 0 )]
Ui
rbb
rbe
Ui (1
0 )RE
• (1
0 )RE
Reqe
U i
e Ce
ＲＣ低通电路
Req2 RC RL
f
90 45
0
45 90
m 180
0.1 fL2 fL2 10 fL2
0.1 fH fH 10ffH
Au
低频段
Aum
中频段
高频段
0.707 0.6
AAuumm
0
f1 fL2
0
fL2
–90º
–100º
– 180º
通频带
f2
fbw fH fL
-3dB带宽
fH
f
fL fL2
fH f
– 270º
Au
Uo Ui
R R 1
1 1 1
jC
j RC
20lg Au 20lg 2 3 dB, 45
20 lg Au
20 lg
f fL
20dB／十倍频
多级放大：
Au Au1 • Au2 • Au3
Au Au1 1 • Au2 2 • Au3 3
Au Au1 • Au2 • Au3
1 2 3 各级放大电路相频图的叠加
Ic c
gmUbe
RC
RE
Ce
•
RL Uo
ＲＣ高通或低通电路？
b rbb b rbe e
•
Ib
•
Ui
RB
oIb
c
e 1
RＥ
Ce
RＣ
RL
Reqe RE //[(rbb rbe ) /(1 0 )]
Ui
rbb
rbe
Ui (1
0 )RE
• (1
0 )RE
Reqe
U i
e Ce
ＲＣ低通电路
Req2 RC RL
f
90 45
0
45 90
m 180
0.1 fL2 fL2 10 fL2
0.1 fH fH 10ffH
Au
低频段
Aum
中频段
高频段
0.707 0.6
AAuumm
0
f1 fL2
0
fL2
–90º
–100º
– 180º
通频带
f2
fbw fH fL
-3dB带宽
fH
f
fL fL2
fH f
– 270º
Au
Uo Ui
R R 1
1 1 1
jC
j RC
模电-电子线路线性部分第五版-主编-冯军-谢嘉奎第五章课件
第 5 章 放大器中的负反馈
判断反馈极性 — 采用瞬时极性法
用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示
各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。
xi
xi A
xo
xf
kf
▪设 vi 瞬时极性为
经 A 判断 vo
？ ？
经
kf
判断
xf
？ ？
▪比较 xf 与 xi 的极性 ( xi = xi - xf )
5.2.3 改变输入、输出电阻
输入电阻
ii
▪ 串联反馈 基放输入电阻 Ri vi / ii 环路增益 T vf / vi Akf
++
Rs
v-i Ri A
vs+ -
vi
+
-
vf -
kf
xo
反馈电路输入电阻：
Rif
vi ii
vi vf ii
vi viAkf ii
vi ii
(1
Akf
)
Ri F
由图
i (v Ast xs ) / Ro xs xf kf v
xf
放 - Ast xs
得
Rof
v i
Ro 1 Astkf
Ro Fst
反馈 网络
RL v+- o
i + v -
结论 引入电压反馈，反馈越深，输出电阻越小，vo 越稳定。
第 5 章 放大器中的负反馈
▪ 电流反馈
Ro ：考虑反馈网络负 载效应后，基放输出电阻。
5.2.2 减小增益灵敏度(或提高增益稳定性)
定义
SA Af
Af / Af A/ A
A Af
Af A
模电第5章课件PPT学习教案
VT1
VT2
R2 uI2
第12页/共53页
动态分析：
（1）信号输入方式
共模输入电压 uIc 差模输入电压 uId
第13页/共53页
第14页/共53页
第15页/共53页
共模电压放大倍数：
Ac
Δ uo Δ uIc
Ac 愈小愈好， 而Ad 愈大愈好 +
uIc ~
+VCC
Rb
Rc
+ uo
Rc Rb
R
+VCC Rb2
ICQ1
ICQ2
1 2
ICQ3
R
U U V I R CQ1
CQ2
CC
CQ1
(对地)
C
IBQ1
IBQ2
ICQ1
1
(对地)
UBQ1 UBQ2 IBQ1R
VT1
图
VT3
Re
R
VT2
Rb1
VEE
恒流源式差分放大电路
第24页/共53页
3. 动态分析 由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻 ，它的作用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放 大倍数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。
IB1 +
UBE1
IC2
IB2 U+BE2 VT2
IC2
I C1
I REF
2IB
I REF
2
IC2
图
所以
1
IC2
I R EF 1
2
当满足 >> 2 时，则
IC2
I R EF
VCC
UB E1 R
第5页/共53页
二、比例电流源
模电第五章课件
1. 上升时间与上限频率的关系 阶跃电压上升较快的部分,与频率响应中的高频区相对应，
为关简系化。分如析图，(a)我、们(b此)分处别以为RCR低C低通通电电路路为及例其来阶说跃明响应与。tfHr 的
由图经过分析可以得到,
tr
0.35 fH
因此，上升时间与上限频率fH成反比，fH
越高高频响应越好，则 tr越短，前沿失真越小。
由此可见,平顶降落与下限频率fL成正比例 关系，fL越低，平顶降落越小。
= n 20 lg Aui i 1
多级放大器的相频特性： n
1 2 n i i1
多级放大器的对数增益，等于各级对数增益 的代数和；总相位也是各级相位的代数和。
fL
fL21
f
2 L2
f
2 Ln
2.多级放大器的下限频率
fL
f
2 L1
f
2 L2
f
2 Ln
为了得到更准确的结果，在该式前面乘 以修正系数1.1,得：
者的比值在四倍以上，可取较大的值作为放
大电路的下限频率 。 fL
3. 共射基本放大器高频段源电压增益
在高频段，画出的高频段等效电路如图
高频段等效电路
用密勒定理等效 简化等效电路
经过一系列变化,可以得到
Aush
=
Ausm
1
1 j
f
fH
可知，上限频率主要由高频等效电路的 时间常数决定。
4.共射放大器完整的频率特性
根据上述讨论，可以画出幅频特性如图所示。图中，虚 线为实际幅频特性的波特图，实线为渐近幅频特性波特图， 它由两条渐近线在处转折。
相频特性由三个步骤绘出：
根据上述讨论，可以画出相频特性如图所示。图中有三
为关简系化。分如析图，(a)我、们(b此)分处别以为RCR低C低通通电电路路为及例其来阶说跃明响应与。tfHr 的
由图经过分析可以得到,
tr
0.35 fH
因此，上升时间与上限频率fH成反比，fH
越高高频响应越好，则 tr越短，前沿失真越小。
由此可见,平顶降落与下限频率fL成正比例 关系，fL越低，平顶降落越小。
= n 20 lg Aui i 1
多级放大器的相频特性： n
1 2 n i i1
多级放大器的对数增益，等于各级对数增益 的代数和；总相位也是各级相位的代数和。
fL
fL21
f
2 L2
f
2 Ln
2.多级放大器的下限频率
fL
f
2 L1
f
2 L2
f
2 Ln
为了得到更准确的结果，在该式前面乘 以修正系数1.1,得：
者的比值在四倍以上，可取较大的值作为放
大电路的下限频率 。 fL
3. 共射基本放大器高频段源电压增益
在高频段，画出的高频段等效电路如图
高频段等效电路
用密勒定理等效 简化等效电路
经过一系列变化,可以得到
Aush
=
Ausm
1
1 j
f
fH
可知，上限频率主要由高频等效电路的 时间常数决定。
4.共射放大器完整的频率特性
根据上述讨论，可以画出幅频特性如图所示。图中，虚 线为实际幅频特性的波特图，实线为渐近幅频特性波特图， 它由两条渐近线在处转折。
相频特性由三个步骤绘出：
根据上述讨论，可以画出相频特性如图所示。图中有三