模拟电子线路第4章放大器中的负反馈.ppt

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,*,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,*,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,2026/11/15,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1 反馈的基本概念与分类,反馈,电路中的反馈形式,类型,四种阻态的判断方法,4.1.1,基本概念,4.1.2,四种类型的反馈阻态,各种反馈类型的特点,信号源对反馈效果的影响,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.1,基本概念,1.反馈,将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。,h,fe,i,b,i,c,v,ce,I,b,v,be,h,re,v,ce,h,ie,h,oe,内部反馈,外部反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.1,基本概念,1.反馈,反馈通路信号反向传输的渠道,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,反馈通路,（反馈网络）,信号的正向传输,信号的正向传输,信号的反向传输,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.1,基本概念,2.电路中的反馈形式,（1）正反馈与负反馈,负反馈的作用：,稳定静态工作点；稳定放大倍数；改变输入电阻,、,输出电阻；扩展通频带。,正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了，,系统的增益提高了。,负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了，,系统的增益下降了。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,取+加强输入信号 正反馈 用于振荡器,取-削弱输入信号 负反馈 用于放大器,放大器,输出,输入,开环,闭环,反馈网络,叠加,反馈信号,净输入信号,反馈框图：,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,瞬时极性法,:即在电路中，从输入端开始，沿着,正向传输路径和反馈网络反向传输路径，逐次标出电压瞬时极性，确定反馈信号极性，然后根据输入信号和反馈信号的极性判断净输入信号的变化，凡使净输入信号减小的是负反馈，反之是正反馈。,判别方法：,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例题1,(+),(+),(-),(-),(-),净输入量,(电流),(+),(+),(-),(-),净输入量(电压),负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量(电流),级间负反馈,反馈通路,本级反馈通路,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例题1,(+),(+),净输入量,(电压),(+),(+),(-),(-),净输入量(电压),负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),净输入量(电流),级间正反馈,本级反馈通路,(+),(+),(+),(+),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,反馈信号与输入信号接在放大器的,同一输入端,反馈信号与原输入信号相位相反,负反馈,反馈信号与输入信号接在放大器的,不同输入端,反馈信号与原输入信号相位相反,正反馈,反馈信号与原输入信号相位相同,正反馈,反馈信号与原输入信号相位相同,负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.1,基本概念,2.电路中的反馈形式,（2）交流反馈与直流反馈,例,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),交流正反馈,交流反馈：,反馈只对交流信号起作用。,直流反馈：,反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中,串接隔直电容,，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例题2,判断所示电路是否有反馈,是哪种反馈(交流或直流)?,(1),(2),(3),(+),(+),(-),(-),(-),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.2 四种类型的反馈阻态,1.类型,由此可组成四种阻态：,输入端：反馈信号在输入端的联接分为,串联,和,并联,两种方式。,输出端：反馈信号在输出端分为取,电压,和取,电流,两种方式。,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,2.四种阻态的判断方法,并联：反馈量,输入量,接于同一输入端。,接于不同的输入端。,串联：反馈量,输入量,电流反馈：将,负载,短路，反馈量仍然存在。,电压反馈：将,负载,短路，反馈量为零。,（反馈网络串接在输入回路中，以电压形式求和）,（反馈网络并接输入端，以电流形式求和）,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,3 电压串联负反馈,连接方式,(1),(2),电压负反馈的特点,采样网络采取电压采样方式,反馈信号与输出电压成比例,电压反馈：将,负载,短路，反馈量为零。,判断方法,令u,o,=0 或 R,L,=0,反馈不存在,则为电压反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,(3),串联负反馈的特点,电压求和的方式反映反馈信号对输入信号的影响,净输入电压,反馈电压,(4),对信号源的要求,要求信号源为电压源,信号源内阻越小,串联负反馈的作用越强,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电压串联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,+V,CC,C,1,C,2,R,b,R,e,R,L,u,0,u,i,+,+,-,-,(1),(2),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4 电流并联负反馈,连接方式,(1),(2),电流负反馈的特点,采样网络采取串联电流采样方式,反馈信号与输出电流成比例,电流反馈：将,负载,短路，反馈量仍然,存在,判断方法,令I,o,=0 或 R,L,=,反馈不存在,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,(3),并联负反馈的特点,电流求和的方式反映反馈对输入信号的影响,净输入电压,反馈电压,(4),对信号源的要求,要求信号源为电流源,信号源内阻越大,并联反馈的作用越强,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电流并联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电流并联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,5 电压并联负反馈,连接方式,(1),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电压并联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电压并联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,6 电流串联负反馈,连接方式,(1),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电流串联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,4.1.2 四种类型的反馈阻态,电流串联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.2 四种类型的反馈阻态,A.电压串联,R,L,v,O,v,F,v,ID,v,O,电压负反馈：稳定输出电压,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,7.各种反馈类型的特点,-,v,I,+,v,ID,+,v,F,=0,输入端有,v,ID,=,v,I,-,v,F,即,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.2 四种类型的反馈阻态,7.各种反馈类型的特点,B.电流并联,R,L,i,O,i,F,i,ID,i,O,电流负反馈：稳定输出电流,并联反馈：输入端电流求和（KCL）,其他两种阻态有类似的结论,i,I,-,i,ID,-,i,F,=0,输入端有,i,ID,=,i,I,-,i,F,即,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.2 四种类型的反馈阻态,串联反馈,8.信号源对反馈效果的影响,v,ID,=,v,I,-,v,F,则v,I,最好为恒压源，即信号源内阻R,S,越小越好。,要想反馈效果明显，就要求v,F,变化能有效引起v,ID,的变化。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.1.2 四种类型的反馈阻态,并联反馈,8.信号源对反馈效果的影响,i,ID,=,i,I,-,i,F,则i,I,最好为恒流源，即信号源内阻R,S,越大越好。,要想反馈效果明显，就要求i,F,变化能有效引起i,ID,的变化。,end,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,判断图示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。,图（a）所示电路中引入了直流负反馈。,例题3,(+),(+),(+),(+),思考题,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（b）所示电路中引入了直流负反馈,图（c）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。,（b）,（c）,(+),(+),(+),(+),电压放大倍数,电压串联,交、直流,负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（d）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。,图（e）所示各电路中均引入了交、直流负反馈。,(e),(d),电压串联负反馈,电压串联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（g）所示电路中引入了交、直流负反馈,电压并联负反馈,电压并联负反馈,图（f）所示电路中引入了交、直流负反馈,（f）,（g）,(+),(+),(-),(-),(+),(+),(-),(-),(-),并联,负,反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（h）所示电路中引入了交、直流负反馈。,（h）,思考题,电压串联负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数 或,设图中所有电容对交流信号均可视为短路。,(a),反馈系数和深度负反馈条件下的,电压放大倍数为,式中,R,L,为电流表的等效电阻。,例题4,图（a）所示电路中引入了,电流串联负反馈,(+),(+),(+),(+),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,(c),(b),反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数,图（c）所示电路中引入了,反馈系数和深度负反馈条件下的,电压放大倍数,图（b）所示电路中引入了,电压并联负反馈,电压串联负反馈。,(+),(+),(-),(-),(-),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（d）所示电路中引入了,正反馈,。,(d),(+),(-),(-),(-),(+),(-),(-),电流串联正反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（e）所示电路中引入了电压并联负反馈。,思考题,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（f）所示电路中引入了电流串联反馈。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图（g）所示电路中引入了电压串联负反馈。,思考题,V,f,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,图示电路中开环增益A很大.(1)指出反馈的类型;,(2)写出输出电流的表达式;(3)说明该电路的功能.,例题,K,K,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,解:,(1),R,2,R,3,引入了电流并联负反馈,(2),在深度负反馈条件下,由虚短,虚断可知,(3),电路可视为压控电流源,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式,4.2.1,负反馈放大电路的方框图,4.2.2,负反馈放大电路增益的一般表达式,环路增益,反馈深度的讨论,表达式推导,构成,信号的单向化传输,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.2.1,负反馈放大电路的方框图,1.构成,信号源,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,2.信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,4.2.1,负反馈放大电路的方框图,单向化,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.2.2,负反馈放大电路增益的一般表达式,1.表达式推导,开环增益,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,即,闭环增益的一般表达式,又因为,所以,对信号源的增益,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.2.2,负反馈放大电路增益的一般表达式,1.表达式推导,信号 在四种反馈阻态中的具体形式,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,2.反馈深度的讨论,负反馈，,放大倍数下降,4.2.2,负反馈放大电路增益的一般表达式,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,结论：,当,A,o,F,1,很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数只与反馈网络有关，即负反馈可以稳定增益。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,3.环路增益,4.2.2,负反馈放大电路增益的一般表达式,环路电压增益=,end,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.3 负反馈对放大电路性能的改善,提高增益的稳定性,减少非线性失真,扩展频带,对输入电阻和输出电阻的影响,为改善性能引入负反馈的一般原则,分析负反馈放大电路的一般步骤,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.3.1,提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍,另一方面,在深度负反馈条件下,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,(1),(2),(2)式除以(1)式,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.3.2 减少非线性失真,闭环时增益减小，线性度变好。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,改善波形的失真,A,u,i,u,o,加反馈前,加反馈后,u,f,u,i,u,d,A,F,+,改善,u,o,u,o,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,负反馈抑制干扰与噪声的原理与减小非线性失真的原理相同.噪声电压可视为由器件的非线性所引起的高次谐波电压,显然,负反馈的引入使有效信号和噪声电压一同减小,但是,噪声电压是固定的,而有效信号可以人为地增加,这样就可以提高信噪比.,4.3.3 抑制反馈环内噪声,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,开环幅频响应,4.3.4,扩展频带,上限频率扩展1+,AF,倍,下限频率降低1+,AF,倍,闭环幅频响应,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：,2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：,例如:射极输出器,理解：,串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。,理解：,并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。,4.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,V,S,R,S,V,f,V,i,V,i,+,-,+,-,+,-,A,F,X,0,I,i,1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：,所以,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,I,S,R,S,I,f,V,i,I,i,+,-,A,F,X,0,I,i,所以,2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：,例如:射极输出器,理解：,电压负反馈目的是阻止,u,o,的变化，稳定输出电压,。,放大电路空载时可等效右图框中为电压源：,输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。,r,o,e,so,u,o,R,L,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,理解：,电流负反馈目的是阻止,i,o,的变化，稳定输出电流,。,放大电路空载时可等效为右图框中电流源：,输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。,4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：,r,o,i,so,i,o,R,L,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量 ,引直流负反馈,要稳定交流量 ,引交流负反馈,要稳定输出电压,引电压负反馈,要稳定输出电流,引电流负反馈,要增大输入电阻,引串联负反馈,要减小输入电阻,引并联负反馈,end,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4 负反馈放大电路的分析方法,深度负反馈的特点,各种反馈阻态的近似计算,深度负反馈条件下的近似计算,举例,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,1.深度负反馈的特点,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式,得,输入量近似等于反馈量,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路,“两虚”,的概念,虚短,虚断,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,1.深度负反馈的特点,串联负反馈，输入端电压求和。,深度负反馈条件下,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈，输入端电流求和。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,2.,各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,利用,虚短,和,虚断,的概念得知,则反馈系数为,闭环电压增益,串联负反馈一般有,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,2.,各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,*闭环输入电阻,当负载开路，且忽略反馈网络的负载效应时,比无反馈时增加了,R,if,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,2.,各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,*闭环输出电阻,比无反馈时减小了,R,of,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,2.,各种反馈阻态的近似计算,（2）电流并联负反馈,利用,虚短,和,虚断,可知,反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,则,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,2.,各种反馈阻态的近似计算,（3）电压并联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用,虚短,和,虚断,可知,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.4.1,深度负反馈条件下的近似计算,2.,各种反馈阻态的近似计算,（4）电流串联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用,虚短,和,虚断,可知,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,电路如图所示，近似计算它的电压增益。,闭环增益,闭环电压增益,解：,忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。,电路为,电流串联负反馈,则反馈系数为,注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论,在深度负反馈条件下，利用,虚短,和,虚断,可知,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,求：(1)大环阻态；,(2)二、三级局部阻态；,闭环增益,闭环电压增益,在深度负反馈条件下，利用,虚短,和,虚断,可知,解：,(1)电压并联负反馈,则反馈系数为,(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(2),T,2,电流串联负反馈,T,3,电流串联负反馈,T,2,和T,3,级间电流串联正反馈,(3),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,求：(1)判断反馈阻态；,在深度负反馈条件下，利用,虚短,和,虚断,可知,解：,(1)电压串联负反馈,(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(2),模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,例,求：(1)判断反馈阻态；,闭环电压增益,在深度负反馈条件下，利用,虚短,和,虚断,可知,解：,(1)电压串联负反馈,则反馈系数为,(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(2),end,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.5,负反馈放大电路的稳定问题,4.5.1,自激及稳定工作条件,4.5.2,频率补偿技术,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.5.1,自激及稳定工作条件,1.自激振荡现象,在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。,2.产生原因,在高频区或低频区产生的,附加相移,达到180,，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.5.1,自激及稳定工作条件,3.自激振荡条件,自激振荡,反馈深度,即,又,得自激振荡条件,幅值条件,相位条件,（附加相移）,闭环增益,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.5.1,自激及稳定工作条件,4.稳定工作条件,破坏自激振荡条件,或,或写为,其中,G,m,幅值裕度,，一般要求,G,m,-10dB,m,相位裕度,，一般要求,m,45,保证可靠稳定，留有余地。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.5.1,自激及稳定工作条件,5.负反馈放大电路稳定性分析,环路增益的幅频响应写为,一般,与频率无关，,则,的幅频响应是一条水平线,利用波特图分析,关键作出,的幅频响应和相频响应波特图,水平线,的交点为,即该点满足,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,4.5.1,自激及稳定工作条件,5.负反馈放大电路稳定性分析,(2)作,水平线,判断稳定性方法,(1)作出,的幅频响应和相频响应波特图,在水平线,的交点作垂线交相频响应曲线的一点,(3)判断是否满足相位裕度,m,45,若该点,满足相位裕度，稳定；否则不稳定。,在相频响应的,点处作垂线交 于P点,若P点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。,或,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,7.5.1,自激及稳定工作条件,5.负反馈放大电路稳定性分析,基本放大电,基本放大,反馈深度越深，越容易自激。,越大，水平线,下移，越,容易自激,越大，表明,反馈深度越深,P点交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,3rew,2026/11/15,模拟电子线路第4章放大器中的负反馈,