模拟电子技术基础简明教程第三版杨素行第六章

34
第四节 负反馈放大电路的分析计算
利用关系式 A f 1F估算闭环电压放大倍数 利用关系式 Xf Xi 估算闭环电压放大倍数
下页 总目录
对于电路结构简单的负反馈放大电路， 可以利用微变等效电路法进行分析计算。 对于比较复杂的反馈放大电路， 用微变等效电路法求解可能比较麻烦。 在实际的电子设备中， 比较复杂的反馈放大电路的开环放大倍数比较大， 可以作为深度负反馈放大电路来处理。
30
第六章 放大电路中的反馈
2. 并联负反馈使输入电阻减小
Ii
.
Ii
.
If
Ri
U i Ii
R if
U i I i
U i Ii If
U i Ii A F Ii
图 6.2.6 并联负反馈对 Ri 的影响
得：
Rif
Ri 1 AF
结论：引入并联负反馈后，输入电阻减小为无负反
馈时的 1/ (1AF) 。
二、减小非线性失真和抑制干扰
大
A
小 无反馈
小
大
A
大
小
F
大 小
引入负反馈
负反馈对同输入信号同时混入的干扰无作用。
上页 下页 首页
三、展宽频带
引入负反馈后上限频率
引入负反馈后下限频率
fH f(1A F )fH
fL f fL(1A F )
无反馈时的通频带为 B W fH fLfH
引入负反馈后通频带 BfW fH ffL f fHf
上页 下页 首页
1. 利用关系式 A f 1F估算闭环电压放大倍数 A f 1F 注意 Af 的含义和量刚
只有电压串联负反馈的闭环电压放大倍数可表示为： A uu f 1F uu
2. 利用关系式 Xf Xi 估算闭环电压放大倍数
A f
X o X i
F
X f X o
A f
1 F
所以电路满足深度负反馈时, Xf Xi
4. 电流并联负反馈
Ii I'i
R1 If RF +
+ Ui R1 If -
+ -
U- i Ii R2 I'i
A
+
RL IoUo -
R3
仿真
+
Aii
RL If Uo
-
Fii
方框图
IiIiIf
If
IoR3 R3 RF
反电馈流系放数大倍F 数iiAIIiofi IIoiR3R 3RF
上页 下页 首页
iI
Rs + us -
减 小
Rc1
+ iB -
iF VT1
Rc2
VT2
RF
-
+VCC + uo
Re1
Re2
Ce -
反馈极性为 负反馈
直流负反馈：可稳定静态工作点。
上页 下页 首页
Rb
Rc1
+VCC
Rc2
+
-
+
+ VT2
减 小
+ ui
+ uBE
VT1
-
RF
CF
++
uo
uF Re1
Re2
-
-
-
负反馈
交流负反馈：对放大电路的各项动态性能产生不 同的影响，是用以改善电路技术指标的主要手段。
综上所述 1. 反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电 路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并 联负反馈使输入电阻减小。 2. 反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输 出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反 馈使输出电阻增大。 3. 串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电流 负反馈只增大反馈环路内的输出电阻。 4. 负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反 馈深度有关。
上页 下页 首页
3. 电压反馈和电流反馈 电压反馈：反馈信号取自输出电压，与输出电压成正比。 电压负反馈可稳定输出电压，降低输出电阻。 电流反馈：反馈信号取自输出电流，与输出电流成正比。 电流负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻。 判断方法：可假设将输出端交流短路（即令输出电压等 于零），若反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就 是电流反馈。
1+ A F < 1 Af 1+ A F >> 1
> A 说明引入的反馈为正反馈。
A f 1A A F A A F F 1
1+ A F
说明引入的反馈为深度负反馈。
只要F 的值一定，就能保持 Af 稳定。
= 0 Af 放大电路产生自激振荡，
放大电路失去了放大作用。
上页 下页 首页
第三节 负反馈对放大电路性能的影响
iid = ii - if
Auuf =
uo ui
≈-
RF R1
上页 下页 首页
+ R1
+
++
ui -
uid A --
uid ≈ 0
+
+ R2
+ + uo
uf R3
-
-
uo Auuf = ui
第一节 反馈的基本概念
什么是反馈 反馈的分类
下页 总目录
一、什么是反馈
UE= IERE UBE= UB – UE
基本 固定
+ us
-
Rb2 C1 uB
Rb1
Rc
iB
iC 增大 +VCC
C2 +
+ VT UBE uE
Re iE Ce
uo RL
-
反馈：将放大电路的输出量（输出电压或输出电流）的一 部分或全部，通过一定的方式，反送到输入回路中。
净输入信号 X iX iX f0
上页 下页 首页
iid ≈ 0
R1 iid
+
ui -
uid+
+ A
--
uid ≈ 0
i'i ≈ 0
Rc
if RF
+VCC C2
+
R2 uo
+
uf R3
-
-
C1 i'i
+
Rs ii
+ube-VT
uo
+ us ~
Re
-
Baidu Nhomakorabea
-
ube ≈ 0
电路中引入了串联负反馈。 电路中引入了并联负反馈。
31
第六章 放大电路中的反馈
二、负反馈对输出电阻的影响
1. 电压负反馈使输出电阻减小 放大电路的输出电
阻定义为：
Ro
Uo Io
当 X i 0时
Xi 0,RL
Rcf
U o X 结 i论 I o ：X R i引 A 入 X o X 电f i 压 负I X o f R 反 o 馈 F 后A U o o F ， U 放 o 大得电：路R图o的f6输.2U I.9出oo 电1阻R 减A oo小F
-
Rc2 + VT2
+VCC +
CF
uo
Re2 -
uBE = uI – uF 负反馈
uF =
0
电压反馈
上页 下页 首页
4. 串联反馈和并联反馈 串联反馈： 反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和。 串联负反馈可提高输入电阻。 并联反馈： 反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和。 并联负反馈降低输入电阻。
[例6.2.1] 判断各电路中反馈的极性和组态。
+VCC Rb
+
C1
+
+
ube
VT
-
C2
+
+
ui -
减 小
+
uf Re
uo
-
-
（a）
UbeUi Uf
电压串联负反馈
Fuu
uf uo
1
上页 下页 首页
减
Rc1
Rc2
+VCC
C2
小
+ C1 i'i
-
VT1
Rs ii if
RF
+ VT2
io uo -
+
us -
四 改变输入电阻和输出电阻
不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不
同。
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
R if
Ri U i Ii
U i
I U
i
i
Ii
U
f
得： R iUf i (1 IA i FA UF i)R i
图 6.2.4
结论：引入串联负反馈 后，输入电阻增大为无反馈 时的 (1AF) 倍。
提高放大倍数的稳定性 减小非线性失真和抑制干扰 展宽频带 改变输入电阻和输出电阻
下页 总目录
一、提高放大倍数的稳定性
A f
A 1 A F
中频区
对变量A求导数，可得：
1A FAF dA dfA (1A)F 2 dA (1A)F 2
dAf 1 dA Af 1AF A
稳定性提高1+AF倍。
上页 下页 首页
-
VT2
+
io
+
+ ui -
+
VT1
ube - +
减
+ uf
Re1
小-
VT3
if
+
RF
Rc2
Re3
uo -
UbeUi Uf
电流串联负反馈
if
= RF
+
Re3 Re3+
Re1
io
uf ≈ if Re1 =
RF
Re3 Re1 + Re3+
Re1
io
Fui =
uf
Re3 Re1
=
io
RF + Re3+ Re1
到无反馈时的
1 (1
A F
)
。
32
第六章 放大电路中的反馈
2. 电流负反馈使输出电阻增大
Xi Xi Xf Xf FIo
IoU R o oA oX iU R o oA oF Io
图 6.2.9
结论：引入电流负反馈后，放大电路的输出电阻增 大到无反馈时的 (1A oF)倍。
33
第六章 放大电路中的反馈
为串联负反馈
上页 首页
第二节 负反馈的四种组态和反馈的一般表达式 负反馈的四种组态 反馈的方块图和一般表达式
下页 总目录
一、负反馈的四种组态
仿真
1. 电压串联负反馈
+ R2
+
++
+ Uo
+
+
U- i
U'i-
Auu
+ U-o
Ui -
R1
U'i -
-
- Uf + + RF
+
Uf -
Fuu
方框图
U iU iU f
上页 下页 首页
减小 Rc1
+VCC Rc2
iI
Rs + us -
+ iB
-
VT1
iF
RF
iF ≠ 0
Re1
+ VT2
iE
-
uo
Ce Re2
-
负反馈 电流反馈
iF
=
uB1 – uE2 RF
iB = iI – iF
上页 下页 首页
Rb
Rc1
+ + 减小 ui
-
-
+
VT1
uBE - + RF
+
uF Re1
上页 下页 首页
+ R1
ui
-
uid
A
+
增 大
uo R2
+-
u-F R3
反馈电压增强了输入 信号的作用，
正反馈
减
+ R2 小
ui
+
uid
A
-
R1
+ uo
R3
++
uF R4
-
反馈电压削弱了输 入信号的作用，
负反馈
上页 下页 首页
2. 直流反馈和交流反馈 直流反馈：反馈信号中只包含直流成分。
交流反馈：反馈信号中只包含交流成分。
BfW (1A F )BW
中频放大倍数与通频带的乘积基本不变，即：
A mB f fW A m W
上页 下页 首页
第六章 放大电路中的反馈
20lg A
20lg Am
3dB
20lgAmf 3dB
BW BWf
fLf fL
fH fHf
f
图 6.2.3 负反馈对通频带和放大倍数的影响
29
第六章 放大电路中的反馈
上页 下页 首页
二、反馈的分类
动画
1. 正反馈和负反馈
正反馈：引入的反馈信号增强了外加输入信号的作用，
从而使放大电路的放大倍数提高。
负反馈：引入的反馈信号削弱了外加输入信号的作用，
从而使放大电路的放大倍数降低。
判断方法：瞬时极性法。
+ 表示瞬时极性的正，该点瞬时信号的变化为增大。 - 表示瞬时极性的负，该点瞬时信号的变化为减小。
Uf Ui
If Ii
上页 下页 首页
二、举例分析负反馈放大电路
[例6.4.1] 设各电路均理想运放深负反馈放大电路，
试估算各电路的闭环电压放大倍数。
RF
+
+ ii
ui -
R1
if
-
u- iid
A
u+ +
R2
电压并联负反馈 ii ≈ if
-+
uo -
ui ≈ - uo
R1
RF
u- = u+ = 0 V
Re2 -
ib ii if
电流并联负反馈
（b）
Fi i
if io
Re 2 RF Re 2
上页 下页 首页
+ C1
Rs ii
+ us
-
+VCC
Rc
RF
C2
if
-
VT
+
i‘i
uo
减
Re
小
-
（c）
ib ii if
电压并联负反馈
Fiu
if uo
RF
上页 下页 首页
Rb
Rc1
Re2
Rc3
+VCC
C2
+ C1
四种反馈类型的比较
电压 串联式
电压 并联式
电流 串联式
电流 并联式
输出信号 反馈信号 放大倍数
反馈系数
U o
U f
A uu
U o U i
Fuu
U f U o
U o
If
A ui
U o Ii
Fiu
I U
f o
Io Io
U f
If
A iu
Io U i
A ii
Io Ii
Fui
U f Io
Fii
If Io
上页 下页 首页
Uf R1R1RFUo
F Auuuu U U UUofoi R1R 1RF
上页 下页 首页
2. 电压并联负反馈
仿真
Ii I'i
增
+
+
大 +
R1 If RF
U-i R1 If
Aui
U-o
+
-
+
Uo
U- i Ii
I'i
-
Fiu
R2
方框图
IiIiIf
If
Uo RF
转移电阻
A ui
U o Ii
反馈系数
上页 下页 首页
二、反馈的方块图和一般表达式
X iX iX f
Xi + X'i
-
A
Xo
X oA X i
Xf F
X f F X o
反馈放大电路的方框图
Af
Xo Xi
1AAF
1+ A F 反馈深度
XAo Xi FXo
A 开环放大倍数 F 反馈系数
AF 回路增益
Af 闭环放大倍数
上页 下页 首页
1+ A F > 1 Af < A 说明引入的反馈为负反馈。
FiuUIfo
1 RF
上页 下页 首页
3. 电流串联负反馈
+
++
Ui -
U'i- - A
+
Io RL Uo
+
-
U-f RF
U iU iU f U fIoR F
仿真
+
+
Ui -
U'i - Aiu
+
RL Uo -
+
Uf -
Fui
Io
方框图
转移电导
A iu
Io U i
反馈系数 Fui UIof RF
上页 下页 首页
上页 下页 首页
iB = iI – iF
iI
Rs + us -
+VCC
Rc1
Rc2
+
iB
VT2
VT1
iF
RF
uo
Ce
Re1
Re2
-
为并联负反馈，
Rs不能为零。
上页 下页 首页
Rb
Rc1
+
+ VT1
uBE -
RF
ui
+ uF Re1
-
-
+VCC Rc2
+ VT2
CF
uo
Re2 -
uBE = uI – uF