湖南大学电子线路课件5(负反馈放大器)

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1、 EebbbL)1 (RrrRAvebbbLrrRAvbeiibebbbeibvvRrrriiceLibeeEEbbbeceLE(1)/rRRrRRrrRrRRsEbbbeEocesEsEbbbebbbe()(1)RrrRRvRriRrrRRrrRoceRr由于电阻RE的存在，使放大器的输出信号被回送到了放大器输入端，这称为反馈。施加了反馈的放大器称为反馈放大器。 施加反馈后，原基本放大器的增益，阻抗等都发生了变化。5.1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念5.1.1 反馈放大器的组成反馈放大器的组成反馈：反馈：将放大电路的输出信号（电压或电流），按一定路径回送到输入端的过程；反馈放大器

2、组成：由一个基本放大器和反馈网络构成的闭反馈放大器组成：由一个基本放大器和反馈网络构成的闭合回路合回路设放大器电路增益A（开环增益）（开环增益）设反馈网络反馈系数kf误差信号：fiixxxioAxx offxkx 由上述参数，定义反馈放大器增益反馈放大器增益(闭环增益闭环增益)：反馈深度反馈深度AkTFf11环路增益环路增益实际有正反馈和负反馈。以xi极性为参照点：xf为正时，ifiixxxxxf为负时，iixx 则反馈为负反馈则反馈为正反馈FATAxxAxxAxxxA11iffiiiofAkxxxxxxTfioofif负反馈的作用：自动调节作用； 扩展带宽； 减小非线性失真； 改变放大器的输

3、入和输出 电阻。但是这些是以牺牲放大器增益为代价的。5.1.2 四种类型负反馈放大器四种类型负反馈放大器电压反馈：电压反馈：在输出端反馈网络若采样输出电压信号则称作电压反馈 电流反馈：电流反馈：在输出端反馈网络若采样输出电流信号则称作电流反馈 根据反馈信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。电压反馈和电流反馈。根据基本放大器输入端和反馈网络输出端采用的连接方式，可以分为串联反馈串联反馈和并联反馈并联反馈。串联反馈：串联反馈：在输入端，基本放大器的输入端和反馈网络的输出端采用串联连接，实现电压比较并联反馈：并联反馈：在输入端，基本放大器的输入端和反馈网络的输出端采用并联连接，实现电流比较四种反馈类

4、型四种反馈类型对于不同的反馈类型，A、kf和Af必须采用相应的表示形式，稳定的也是相应的输出量和增益量，切不可混淆。 5.1.3 反馈放大器的判别反馈放大器的判别一、反馈元件的判别一、反馈元件的判别 反馈性质和反馈类型的确定是讨论反馈放大器性反馈性质和反馈类型的确定是讨论反馈放大器性能的前提能的前提二、类型判别二、类型判别短路法短路输入、输出端口。（a）图中输入端短接， ，反馈网络的输出对放大器产生影响，为串联反馈；（c）图中，输入端短接，反馈网络的输出短接到地，不会对放大器产生影响，为并联反馈。 ifvv （a）图中输出端短接，反馈网络的输入端被短接到地，反馈网络无信号输入，此为电压反馈；（

5、b）图中输出端短接，放大器的输出电流为反馈网络的输入信号，此为电流反馈。 电流串联电压并联三、极性判别三、极性判别极性判别方法：确定电压信号在经过放大器和反馈网络构成的闭合环路上的极性转换进行判别。判别时可从闭合环路的任一处将其断开。在断开处假定信号极性，按照顺时针方向判定信号流经该闭合环路时电压极性的转换，直到返回断开点。若此时极性与初始假定极性相同，则为正反馈；否则为负反馈。在环路中，不考虑信号源影响（电压源短路，电流源开路）。 电流串联负反馈电压并联负反馈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5.2.1 输入电阻输入电阻1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加串联负反馈使电

6、路的输入电阻增加F倍倍2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小并联负反馈使电路的输入电阻减小F倍倍：串联反馈串联反馈FRT)(R)Ak(R)vv(ivivvivRiifiifiiifiiiif111vi= vi+ vf , vf =kf xo ,xo=Avi 并联反馈并联反馈5.2.2 增益及其稳定性增益及其稳定性 负反馈会降低放大器的增益，但会减小增益灵敏度。定义：当Af为小值时增益灵敏度：增益灵敏度：就是指Af(或Afs)对A(或As)变化的敏感程度 灵敏度越小，灵敏度越小，Af变化的敏感度越低，反馈放大变化的敏感度越低，反馈放大器的增益也越稳定器的增益也越稳定一、增益稳定性一、增益稳定性AA

7、AAAAAASAAffffffffAAAASAAsfsfsssfsAAAASAA上述定义可扩展到对决定上述定义可扩展到对决定A值的某一参数值的某一参数x的灵敏度的灵敏度由左式我们可找到影响Af最大的参数，从而选择合适的电路结构。还有还有左式说明F或Fs越大， 或 越小施加不同类型反馈，只能减小相应增益灵敏度，比施加不同类型反馈，只能减小相应增益灵敏度，比如电流反馈只能减小互导增益灵敏度，不能降低电如电流反馈只能减小互导增益灵敏度，不能降低电压增益灵敏度压增益灵敏度xAAAAxxAAxAxSfffffFTSAA111fss1=+11=sfsFTSAAfAASsfsAAS二、源增益二、源增益输入信

8、号为vs或is，则相应增益为反馈放大器源增益。法一：Rs并入基本放大器 ARRRAsiisAATAk Afssssfs11法二：Rs不并入基本放大器 TAA1ffARRRAsififfs三、增益间转换三、增益间转换对于不同的反馈类型，A、kf和Af必须采用相应的表示形式。若欲求其它增益，必须进行相应的增益转换。如对于电流并联负反馈，只能得到 ifiiioif1kAAiiAifLififiLoiofRRARiRivvAv欲求电压增益Avf ，则1. 电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压串联电压串联推导输出电阻的电路模型反馈放大器输出电阻反馈放大器输出电阻其中是RL

9、时基本放大器源电压增益。其中5.2.3 输出电阻输出电阻oivtRvAvivkvRRRvvfvfisifi,)(RRk ARTRFofofvvstostost1+1+Fst=Fs(RL)=1+Tst，Tst=kfv Avst vtisivstARRRA2. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流并联电流并联则反馈放大器输出电阻反馈放大器输出电阻其中其中基本放大器源电压增益：，时0LR推导输出电阻的电路模型由v产生的电流且iinoiARviikiRRRiififissfi,snoisnfioof)1 (FRAkRivRFsn=1+kfiAisn inissisnAR

10、RRA5.2.4 失真和噪声失真和噪声一、频率失真一、频率失真施加反馈系数为施加反馈系数为kf负反馈负反馈后后反馈放大器上限角频率反馈放大器中频增益对于单极点的放大器，其增益为pI1)(sAsApffIff1)(1)()(sAsAksAsAFAkHIfHHfpf)1 (FAAkAAIIfIfI1单极点系统幅频特性单极点系统幅频特性HffIHIfAfA如图所示，随着kf的增大，AfI减小，Hf增大说明:在单极点系统中，负反馈可以实现增益和带宽之间的交换，即上限频率的扩展一中频增益的减小为代价。单极点系统幅频特性可以证明，可以证明，带宽增益乘积为常数。带宽增益乘积为常数。二、非线性失真二、非线性失

11、真由于基本放大器的非线性失真，输出信号有畸变如图，反馈网络的反馈信号恰与输入信号互补，从而输出不失真的信号5.3 负反馈放大器的性能分析负反馈放大器的性能分析总结：总结：归纳出的从实际反馈放大器中分离出基本放大器的一般方法如下: 1. 在考虑反馈网络对基本放大器输入端的负载效应时，应将实际反馈放大器的输出端短接即vo= 0(对电压反馈)或开路即io= 0(对电流反馈)。这时，实际反馈放大器的输入回路就是计及反馈网络负载效应的基本放大器的输入回路。2. 在考虑反馈网络对基本放大器输出端的负载效应时，应将实际反馈放大器的输入端短路即vi = 0(对并联反馈)或开路即ii = 0(对串联反馈)。这时