第3章负反馈放大电路

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章 负反馈放大电路,3.1,反馈的基本概念,3.2,反馈类型及判断,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,3.4,深度负反馈放大电路的分析,3.1,反馈的基本概念,所谓反馈，就是将放大电路输出信号（电压或电流）的一,部分或全部，通过反馈网络回送到输入端，从而影响（增加或,减少）放大电路净输入信号的过程。若反馈使净输入信号增,加，则称正反馈，使净输入信号减少称负反馈。因此，在反馈,电路中，电路的输出不仅取决于输入，而且取决于输出本身，,因而就有可能使电路根据输出状况自动地对输出进行调节，以,达到改善电路性能的目的。,负反馈放大电路也称为闭环放大电路；对应地，未引入反,下一页,返回,3.1,反馈的基本概念,馈的放大电路称为开环放大电路。在反馈放大电路中，将输出,回路与输入回路相连接的中间环节称为反馈网络，一般有电阻、,电容、电感元件组成。反馈的形成实际上就是通过反馈网络，,将输出回路中的信号引回到输入回路，以一定的形式与输入信,号相叠加，将叠加后所得的信号作为净输入信号输入到电路中,去。,负反馈放大电路主要由基本放大电路和反馈网络两大部分,组成。若设有反馈网络，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。,上一页,返回,3.2,反馈类型及判断,3.2.1,反馈的分类,反馈可以从不同的角度进行分类。按反馈信号的交、直流,成分来划分，可分为交流反馈和直流反馈；按反馈的正、负极,性来划分，可分为正反馈和负反馈；按反馈信号与输出信号之,间的关系来划分，可分为电压反馈和电流反馈；按反馈信号与,输入回路的关系来划分，可分为并联反馈和串联反馈。,下一页,返回,3.2,反馈类型及判断,3.2.2,交流反馈与直流反馈的判断,在放大电路中存在着直流分量和交流分量，反馈信号也是,如此。若反馈的信号仅有交流成分，则仅对输入回路中的交流,成分有影响，这就是交流反馈；若反馈的信号仅有直流成分，,则仅对输入回路中的直流成分有影响，这就是支流反馈。,上一页,下一页,3.2,反馈类型及判断,3.2.3,正反馈与负反馈的判断,反馈信号削弱了净输入信号，使输出量变小，这种反馈称,为负反馈。反之，称为正反馈，正反馈多用于振荡电路和脉冲,电路，而负反馈多用于改善放大电路的性能。负反馈的判断方,法：,1.,观察电路，找出反馈元件：介于输入和输出回路之间的,元件。,2.,找出反馈元件后再利用瞬时极性法判断正负反馈。三极管三,个电极的瞬时极性（交流极性），在共发射极电路，若由基极,输入正弦信号，在某一瞬间集电极和基极的交流极性相反，如,图,3-5,所示。,上一页,下一页,图,3-5,返回,3.2,反馈类型及判断,3.2.4,电压反馈与电流反馈的判断,若其反馈信号与输出电压成正比，则是电压反馈；若反馈,信号与输出电流成正比，就是电流反馈。从另一个角度说，看,反馈是对输出电压采样还是对输出电流采样。显然，作为采样,对象的输出量消失，则反馈信号也必然随之消失，由此可以得,到下面判断电压反馈还是电流反馈的基本方法。,上一页,下一页,3.2,反馈类型及判断,负载电阻短路法（也称输出短路法）：这种办法是假设将,负载电阻,R,L,短路，也就是使输出电压为零。此时若原来是电压反,馈，则反馈信号一定随输出电压为零而消失；若电路中仍然有,反馈存在，则原来的反馈应该是电流反馈。也可以从电路结构,判断，若为电压反馈，输出电压为零，则取样信号必为零，说,明取样点和信号输出点必在输出端的同一点上。如果取样点和,信号输出点不在同一点上，必为电流反馈。如,图,3-8,所示。,上一页,下一页,图,3-8,返回,3.2,反馈类型及判断,3.2.5,串联反馈与并联反馈的判断,反馈信号回送至输入端，与输入信号有两种不同的叠加方,式，即串联和并联。如果反馈信号与输入信号是串联接在输入,回路中的（以电压形式叠加），则称为串联反馈。若反馈信号,与输入信号是并联接在输入回路中的（以电流形式叠加），则,称为并联反馈。在串联反馈中，反馈信号与输入信号在输入回,路中是以电压形式相叠加的，而在并联反馈中，反馈信号与输,入信号则是以电流的形式相叠加的。,从电路结构上也可判断串联反馈和并联反馈，即反馈信号,上一页,下一页,3.2,反馈类型及判断,与输入信号出现在输入端的同一个电极上，是并联反馈，如果,反馈信号与输入信号出现在输入端的不同两个电极上，应是串,联反馈。,反馈信号在放大电路输入端是以电压形式（串联反馈）还,是以电流形式（并联反馈）出现，与其在输出回路中的采样方,式并无关系。也就是说，不论是电压反馈还是电流反馈，它们,的反馈信号在输入端都可能以电压或电流两种形式中的一种与,输入信号去叠加。是电压反馈还是电流反馈仅取决于从输出端,的采样方式，是串联反馈还是并联反馈则仅取决于输入端的叠,加方式。,上一页,下一页,3.2,反馈类型及判断,3.2.6,负反馈的四种组态,将负反馈电路输出端的采样方式与输入端的叠加方式综合,考虑，实际的负反馈放大电路，可以分为以下四种基本类型,（常称为四种组态）：,1.,电压串联负反馈,2.,电压并联负反馈,用瞬时极性法判断，反馈极性和输入的瞬时极性出现在输,入端同一个电极上，且符号相反，是负反馈。从输出回路看，,上一页,下一页,3.2,反馈类型及判断,反馈信号和输出信号取于输出端同一点，是电压反馈，从输入,回路看，反馈信号和输入信号加在输入端同一点，是并联反馈。,3.,电流串联负反馈,该电路实际就是一个工作点稳定电路。,R,f,是反馈元件，用瞬,时极性法判断，输入的瞬时极性和反馈极性分别出现在输入端,的基极和发射极，不在同一电极上，且符号相同，所以,R,f,引入的,是负反馈，输出信号取于集电极，而反馈信号取于发射极，不,在同一电极上，将输出端短路，反馈信号依然存在，是电流反,上一,页,下一页,3.2,反馈类型及判断,馈。由于输入的瞬时极性和反馈极性分别出现在输入端的基极,和发射极，不在同一电极上，应是串联反馈。故,R,f,引入的是电流,串联负反馈。,4.,电流并联负反馈,通过反馈电阻,R,f,从输出级的发射极引入到输入级的基极。,由于反馈的引出端与输出电压端不在同一电极，故为电流反,馈；反馈引入端与输入信号端在同一电极，故为并联反馈。按,瞬时极性法判断是负反馈。,上一页,返回,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,3.3.1,负反馈能提高放大倍数的稳定性,电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。,这样在放大电路输入信号一定的情况下，其输出受电路参数变,化、电源电压波动和负载电阻改变的影响较小，即提高了放大,倍数的稳定性。其定量关系如下：,由式,A,f,=X,o,/X,i,=A/(1+FA),下一页,返回,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,3.3.2,负反馈能减小非线性失真和噪声干扰,由于电路中非线性器件的存在，所以即使输入信号,X,i,为正弦,波，输出也不是正弦波，而会产生一定的非线性失真。引入负,反馈以后，非线性失真将会减小。,负反馈只能减小本级放大电路自身产生的非线性失真，而,对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力。,加了负反馈后，放大电路的非线性失真减小到,M/,（,1+AF,）。,上一页,下一页,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,M,为无反馈时的非线性失真系数。,采用负反馈也可抑制放大电路自身产生的噪声，其关系为,N/(1+AF),。,N,为无反馈的噪声系数。,引入负反馈后，噪声系数减小到,N/(1+AF),，但输入信号也,将按同样的规律减小，结果输出端输出信号与噪声的比值（称,为信噪比）并没有提高，因此为了提高信噪比，必须同时提高,有用信号的输入，这就要求信号源要有足够的负载能力。采用,负反馈，也可抑制干扰信号。,上一,页,下一页,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,3.3.3,负反馈能扩展通频带,由于耦合电容和旁路电容的存在，将引起低频段放大倍数,下降和产生相位移，由于电路中分布电容和三极管极间电容的,存在，引起高频段放大倍数下降和产生相位移。对于任何原因,引起的放大倍数下降，负反馈将起稳定作用。,上一页,下一页,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,3.3.4,负反馈对输入电阻的影响,负反馈对输入电阻的影响，仅与反馈网络和基本放大器的,连接方式有关，而与输出端连接方式无关。,1.,串联负反馈可以提高放大电路的输入电阻,图,3-14,所示为串联负反馈的方框图，,ri,为无反馈时放大电,路的输入电阻，即,当考虑偏置电阻,R,b,时，输入电阻应为,r,if,R,b,，故输入电阻的,提高，受到,R,b,的限制，当,R,b,的值较小时，则输入电阻取决于,R,b,值。,2.,并联负反馈可以减小放大电路的输入电阻,上一页,下一页,图,3-14,返回,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,3.3.5,负反馈对输出电阻的影响,1.,电压负反馈可减小放大电路输出电阻,2.,电流负反馈可提高放大电路输出电阻,结论：,（,1,）放大电路若引入的是串联负反馈，则可以提高放大电路的,输入电阻，若引入的是并联反馈，则使输入电压下降。其提高,或降低的程度取决于反馈深度（,1+AF,）。,（,2,）放大电路若引入的是电压负反馈，则可减小放大电路的输,上一页,下一页,3.3,负反馈对放大电路性能的影响,出电阻，若引入的是电流反馈，则使输出电阻增加，其减小或,增加的程度取决于反馈深度（,1+AF,）。,为了改善放大电路的某些性能，如何引入负反馈呢？一般,是：,（,1,）要稳定直流量（静态工作点），应该引入直流负反馈。,（,2,）根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并联负反馈。,（,3,）根据负载对放大电路输出量的要求，即负载对其信号源的,要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。,（,4,）在需要进行信号变换时，应选择合适的组态。,上一页,返回,3.4,深度负反馈放大电路的分析,3.4.1,深度负反馈的特点,在负反馈放大电路中，当反馈深度（,1+AF,）,1,时的反馈，,称为深度负反馈。一般在（,1+AF,）,10,时，就可以认为是深度,负反馈。此时，由于（,1+AF,）,AF,因此有,A,f,=1/F (3-21),由式（,3-21,）得出：,（,1,）深度负反馈的闭环增益,Af,只由反馈系数,F,来决定，而与开,环增益,A,几乎无关。,（,2,）外加输入信号近似等于反馈信号，即,X,i,X,f,。,下一页,返回,3.4,深度负反馈放大电路的分析,3.4.2,深度负反馈放大倍数的估算,如果电路满足深度负反馈的条件，则在中频范围内，,A,f,=1/F,。在反馈网络是由阻容元件组成时，放大倍数主要由反馈,系数决定。在具体估算时，可先求出反馈系数,F,，然后求处,A,f,，,但要注意这是广义放大倍数，要计算电压放大倍数时，需根据,电路结构做一定的转换。我们也可以这样来估算：由于是深度,负反馈，则反馈量,X,f,和放大电路的净输入量,X,i,相比要强得多，,所以可以认为反馈信号,X,f,与外加输入信号,X,i,基本相等而净输入信,号,X,i,可计为零，即,X,i,X,f,和,X,i,0,。,上一页,返回,