第5章负反馈放大电路

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1、第五章 负反馈放大电路第五章第五章 负反馈放大电路负反馈放大电路5.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 5.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 5.3 负反馈放大器的指标计算负反馈放大器的指标计算 5.4 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡 第五章 负反馈放大电路5.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 5.1.1 反馈的定义反馈的定义 所谓反馈就是把放大器的输出量(电压或电流)的一部分或全部,通过一定的方式送回到放大器的输入端的过程,可用图5-1所示的方框图表示。 第五章 负反馈放大电路图 5 1 反馈放大器的方框图 第五章 负反馈放大电路图中,上面一个方框表示基本

2、放大器,下面一个方框表示能够把输出信号的一部分送回到输入端的电路,称为反馈网络；箭头线表示信号的传输方向；符号表示信号叠加；Xi称为输入信号,它由前级电路提供；Xf称为反馈信号,它是由反馈网络送回到输入端的信号；Xi称做净输入信号或有效控制信号；“+”和“-”表示Xi和Xf参与叠加时的规定正方向,即Xi-Xf=Xi；Xo称为输出信号。通常,把输出信号的一部分取出的过程称做“取样”；把Xi与Xf的叠加过程叫做“比较”。引入反馈后,按照信号的传输方向,基本放大器和反馈网络构成一个闭合环路,所以有时把引入了反馈的放大器叫闭环放大器,而未引入反馈的放大器叫开环放大器。 第五章 负反馈放大电路定义： 叫

3、开环放大倍数； 叫反馈系数； 叫闭环放大倍数。因为所以ioXXAofXXF iofXXA ,iifiiFAXXXXXFAAXXAiof1(5-1)第五章 负反馈放大电路5.1.2 反馈类型及其判定反馈类型及其判定 1. 电压反馈与电流反馈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。 第五章 负反馈放大电路图 5 2 电压反馈示意图 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

4、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 电流反馈示意图第五章 负反馈放大电路 (3) 电压反馈和电流反馈的判定： 判定方法之一输出短路法。将反馈放大器的输出端对交流短路, 若其反馈信号随之消失, 则为电压反馈, 否则为电流反馈。 因为输出端对交流短路后, 输出交变电压为零, 若反馈信号随之消失, 则说明反馈信号正比于输出电压, 故为电压反馈；若反馈信号依然存在, 则说明反馈信号不正比于输出电压, 故不是电压反馈, 而是电流反馈。 判定方法之二按电路结

5、构判定：在交流通路中,若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上, 则为电压反馈； 否则是电流反馈。 第五章 负反馈放大电路图 5 4 反馈电路举例 第五章 负反馈放大电路2. 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 fiiUUU(1)串联反馈：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串联连接,则称为串联反馈,如图5-5所示。串联反馈要求信号源趋近于恒压源,若信号源是恒流源,则串联反馈无效。因为,若信号源为恒流源,则串联反馈的净输入信号不随反馈信号而变,因而反馈失效。在串联反馈电路中,反馈信号和原始输入信号以电压的形式进行叠加,产生净输入电压信号,即第五

6、章 负反馈放大电路图 5 5 串联反馈示意图第五章 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,如图5-6所示。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。在并联反馈中,反馈信号和原始输入信号以电流的形式进行叠加,产生净输入电流信号。即：Ii=Ii-If。 第五章 负反馈放大电路图 5 6 并联反馈示意图 第五章 负反馈放大电路 (3) 串联反馈和并联反馈的判定方法：对于交变分量而言, 若信号源的输出端和反馈网络的比较端接

7、于同一个放大器件的同一个电极上, 则为并联反馈；否则, 为串联反馈。按此方法可以判定, 图 5-4(a)是并联反馈, 图 5 - 4(b)是串联反馈。 第五章 负反馈放大电路3. 直流反馈和交流反馈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。 (2) 交流反馈： 若反馈环路内, 交流分量可以流通, 则该反馈环可以产生交流反馈。交流负反馈主要用来改善放大器的性能； 交流正反馈主要用来产生振荡。 若反馈环路内, 直流分量和交流分量均可以流通, 则该反馈环既可以产生直流反馈, 又可以产生交流反馈。 图 5 -

8、 4(a)中的Rf既可以引入直流反馈, 也可以引入交流反馈。 第五章 负反馈放大电路4. 负反馈和正反馈负反馈和正反馈 若反馈信号使净输入信号减弱, 则为负反馈；若反馈信号使净输入信号加强, 则为正反馈。负反馈多用于改善放大器的性能；正反馈多用于振荡电路。 反馈极性的判定多用瞬时极性法, 其步骤如下： (1) 首先在基本放大器输入端设定一个递增(或递减)的净输入信号, 对并联反馈, 设定一个电流信号； 对串联反馈, 设定一个电压信号。 (2) 在上述设定下, 推演出反馈信号的变化极性。 (3) 判定在反馈信号的影响下, 净输入信号的变化极性。 若该极性与前面设定的变化极性相反, 则为负反馈；若

9、相同, 则为正反馈。 第五章 负反馈放大电路 按上述方法可以判定图 5- 4(a)是负反馈。判定过程如下：因为是并联反馈,所以设定一个增大的iB, 则iBiCUCifiB 由于在if的影响下, iB的变化极性与原设定的变化极性相反,表明反馈信号使净输入信号减弱, 所以是负反馈。 第五章 负反馈放大电路5.1.3 负反馈放大器的四种基本组态负反馈放大器的四种基本组态 为了使闭环增益Af与开环增益A满足Af=A/(1+FA)的关系, 应作如下约定： 被取样的输出信号反馈信号反馈系数号比较后产生的净输入信被取样的输出信号开环增益号参与比较的原始输入信被取样的输出信号闭环增益FfAA第五章 负反馈放大

10、电路1. 串联电压负反馈串联电压负反馈 图 5 7 串联电压负反馈放大器电路 第五章 负反馈放大电路ufuuuiuuiiufioiouofuioAAFAUAFUUAUUUUUFUUAUU1参与比较的原输入信号被取样的输出信号闭合放大倍数被取样的输出信号反馈信号反馈系数号比较后产生的净输入信被取样的输出信号开环放大倍数称作开环电压放大倍数, 无量纲。 称作互阻反馈系数, 无量纲。 称作闭环电压放大倍数,无量纲。 第五章 负反馈放大电路gfgrgioiorofofgioioAAFAUIXXFIUXXAUIXX1参与比较的被取样的闭合放大倍数被取样的反馈信号反馈系数比较产生的被取样的开环放大倍数称作

11、开环互导放大倍数, 其量纲是电导。 称作互阻反馈系数, 其量纲是电阻。 称作闭环互导放大倍数, 其量纲是电导。 2. 串联电流负反馈串联电流负反馈 第五章 负反馈放大电路图 5 8 串联电流负反馈放大器第五章 负反馈放大电路3. 并联电压负反馈并联电压负反馈 图 5 9 并联电压负反馈放大器 第五章 负反馈放大电路rfrgrioiogofofrioioAAFAIUXXFIUXXAUIXX1参与比较的被取样的闭合放大倍数被取样的反馈信号反馈系数比较产生的被取样的开环放大倍数称作开环互阻放大倍数, 其量纲是电阻。 称作互导反馈系数, 其量纲是电导。 称作闭环互阻放大倍数, 其量纲是电阻。 第五章