反饋放大電路第1頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1反饋的基本概念與分類7.1.2直流反饋與交流反饋7.1.3正反饋與負反饋7.1.4串聯反饋與并聯反饋7.1.1什么是反饋7.1.5電壓反饋與電流反饋第2頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.1什么是反饋將電子系統輸出回路的電量（電壓或電流），送回到輸入回路的過程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe內部反饋外部反饋第3頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一輸出信號反饋放大電路的輸入信號反饋信號基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）7.1.1什么是反饋框圖反饋通路——信號反向傳輸的渠道開環——無反饋通路閉環——有反饋通路第4頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一判斷電路是否存在反饋通路7.1.1什么是反饋反饋通路（本級）反饋通路（本級）反饋通路（級間）第5頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2直流反饋與交流反饋根據反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別。直流反饋交、直流反饋第6頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.2直流反饋與交流反饋(a)直流通路(b)交流通路第7頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.3正反饋與負反饋正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸入端看正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。第8頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.3正反饋與負反饋判別方法：瞬時極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著信號流向，標出某一時刻有關節點電壓變化的斜率（正斜率或負斜率，用“+”、“-”號表示）。凈輸入量減小凈輸入量增大負反饋正反饋反饋通路反饋通路第9頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一級間反饋通路凈輸入量減小級間負反饋7.1.3正反饋與負反饋第10頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.3正反饋與負反饋反饋通路凈輸入量減小本級負反饋第11頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.4串聯反饋與并聯反饋由反饋網絡在放大電路輸入端的連接方式判定串聯串聯：輸入以電壓形式求和（KVL）

-vi+vid+vf=0

即vid=vi-

vf并聯：輸入以電流形式求和（KCL）

ii-iid-if=0

即iid=ii-if并聯第12頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一判斷電路中的級間交流反饋是串聯反饋還是并聯反饋7.1.4串聯反饋與并聯反饋并聯反饋級間反饋通路xf(if)第13頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一判斷電路中的級間交流反饋是串聯反饋還是并聯反饋7.1.4串聯反饋與并聯反饋串聯反饋級間反饋通路xf(vf)第14頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋由反饋網絡在放大電路輸出端的取樣對象決定電壓反饋：反饋信號xf和輸出電壓成比例，即xf=Fvo電流反饋：反饋信號xf與輸出電流成比例，即xf=Fio

并聯結構串聯結構第15頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5電壓反饋與電流反饋電壓負反饋RLvoxf

xidvo電壓負反饋穩定輸出電壓xf=Fvo，

xid=xi－xf第16頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5電壓反饋與電流反饋電流負反饋RLioxf

xidio電流負反饋穩定輸出電流xf=Fio，

xid=xi－xf第17頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5電壓反饋與電流反饋判斷方法：負載短路法將負載短路，反饋量仍然存在——電流反饋。將負載短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零——電壓反饋。電壓反饋電流反饋反饋通路反饋通路第18頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.1.5電壓反饋與電流反饋電壓反饋反饋通路第19頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.2負反饋放大電路的四種組態7.2.2電壓并聯負反饋放大電路7.2.3電流串聯負反饋放大電路7.2.4電流并聯負反饋放大電路7.2.1電壓串聯負反饋放大電路反饋組態判斷舉例（交流）

信號源對反饋效果的影響第20頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.2.1電壓串聯負反饋放大電路1.輸入端各種信號以電壓形式出現，形成電壓求和關系（KVL）：vid=vi-vf

輸出端的信號是電壓。2.穩定輸出電壓特點：3.電壓控制的電壓源第21頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.2.2電壓并聯負反饋放大電路1.輸入端各種信號以電流形式出現，形成電流求和關系（KCL）：iid=ii-if輸出端的信號是電壓。2.穩定輸出電壓3.電流控制的電壓源特點：第22頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.2.3電流串聯負反饋放大電路2.穩定輸出電流3.電壓控制的電流源特點：1.輸入端各種信號以電壓形式出現，形成電壓求和關系（KVL）：vid=vi-vf

輸出端的信號是電流。第23頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.2.4電流并聯負反饋放大電路2.穩定輸出電流3.電流控制的電流源特點：1.輸入端各種信號以電流形式出現，形成電流求和關系（KCL）：iid=ii-if輸出端的信號是電流。第24頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一電壓負反饋：穩定輸出電壓，具有恒壓特性串聯反饋：輸入端電壓求和（KVL）電流負反饋：穩定輸出電流，具有恒流特性并聯反饋：輸入端電流求和（KCL）特點小結：第25頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一反饋組態判斷舉例（交流）(+)(-)(+)(+)電壓串聯負反饋(+)第26頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一反饋組態判斷舉例（交流）電壓并聯負反饋第27頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一直流反饋交、直流反饋反饋組態判斷舉例（交流）(+)(+)(-)(+)(+)(+)電流串聯負反饋第28頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一反饋組態判斷舉例（交流）電流并聯負反饋第29頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一串聯負反饋信號源對反饋效果的影響vID=vI-vF

則vI最好為恒壓源，即信號源內阻RS越小越好。

要想反饋效果明顯，就要求vF變化能有效引起vID的變化。第30頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一信號源對反饋效果的影響并聯負反饋iID=iI-iF

則iI最好為恒流源，即信號源內阻RS越大越好。要想反饋效果明顯，就要求iF變化能有效引起iID的變化。第31頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.3負反饋放大電路增益的一般表達式1.閉環增益的一般表達式2.反饋深度討論3.環路增益第32頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一1.閉環增益的一般表達式所以閉環增益開環增益反饋系數已知因為閉環增益的一般表達式即7.3負反饋放大電路增益的一般表達式第33頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一負反饋放大電路中各種信號量的含義7.3負反饋放大電路增益的一般表達式第34頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2.反饋深度討論一般負反饋稱為反饋深度深度負反饋正反饋自激振蕩一般情況下，A和F都是頻率的函數，當考慮信號頻率的影響時，Af、A和F分別用、和表示。即7.3負反饋放大電路增益的一般表達式第35頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4負反饋對放大電路性能的影響7.4.2減小非線性失真7.4.3擴展頻帶7.4.5對輸入電阻和輸出電阻的影響7.4.1提高增益的穩定性7.4.4抑制反饋環內噪聲第36頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.1提高增益的穩定性閉環時對A求導得：只考慮幅值有即閉環增益對相變化量比開環減小了1+AF另一方面,在深度負反饋條件下有：即閉環增益只取決于反饋網絡。當反饋網絡由穩定的線性元件組成時，閉環增益將有很高的穩定性。負反饋的組態不同，穩定的增益不同（Avf、Arf、Agf、Aif）第37頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.2減小非線性失真閉環時增益減小，線性度變好。只能減少環內放大電路產生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即使引入負反饋，也無濟于事。1——開環特性2——閉環特性第38頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.3擴展頻帶

放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了，如圖6.14所示。

圖6.14負反饋對通頻帶的影響無反饋時的通頻帶f=fH－fLfH，有反饋時的放大電路高頻段的增益為第39頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一有反饋時的通頻帶ffH=(1+AF)fH負反饋放大電路擴展通頻帶有一個重要的特性，即增益與通頻帶之積為常數：第40頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.4抑制反饋環內噪聲比原有的信噪比提高了倍電壓的信噪比：增加一前置級并認為該級為無噪聲的新的信噪比第41頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.5對輸入電阻和輸出電阻的影響串聯負反饋1.對輸入電阻的影響開環輸入電阻Ri=vid/ii因為vf=F·xoxo=A·vid閉環輸入電阻Rif=vi/ii所以vi=vid+vf=(1+AF

)vid閉環輸入電阻Rif=vi/ii引入串聯負反饋后，輸入電阻增加了（1+AF）倍。第42頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.5對輸入電阻和輸出電阻的影響并聯負反饋1.對輸入電阻的影響閉環輸入電阻引入并聯負反饋后，輸入電阻減小了（1+AF）倍。注意:反饋對輸入電阻的影響僅限于環內，對環外不產生影響。第43頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一例如圖中R1不在環內但是當R1>>

時，反饋對Rif幾乎沒有影響。第44頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.4對輸入電阻和輸出電阻的影響2.對輸出電阻的影響電壓負反饋閉環輸出電阻而Xid=-Xf=-FvT

忽略反饋網絡對iT的分流得：所以引入電壓負反饋后，輸出電阻減小了（1+AF）倍。第45頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.4.5對輸入電阻和輸出電阻的影響2.對輸出電阻的影響

電流負反饋閉環輸出電阻引入電流負反饋后，輸出電阻增大了（1+AF）倍。注意:反饋對輸出電阻的影響僅限于環內，對環外不產生影響。第46頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一負反饋對放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價的，且僅對環內的性能產生影響。串聯負反饋——并聯負反饋——電壓負反饋——電流負反饋——特別注意表7.4.1的內容增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩定輸出電壓增大輸出電阻，穩定輸出電流7.4.5對輸入電阻和輸出電阻的影響第47頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.5深度負反饋條件下的近似計算1.深度負反饋的特點2.舉例第48頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一1.深度負反饋的特點即，深度負反饋條件下，閉環增益只與反饋網絡有關又因為代入上式得：（也常寫為xfxi）凈輸入信號近似等于零由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念輸入信號近似等于反饋信號（xid0）第49頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一1.深度負反饋的特點串聯負反饋，輸入端電壓求和深度負反饋條件下

xid=

xi-

xf

0

虛短虛斷虛短虛斷并聯負反饋，輸入端電流求和vid=

vi-

vf

0iid=

ii-

if

0vid=

iidri

0

在深度負反饋條件下，在放大器的輸入端，“虛短”和“虛斷”同時存在。第50頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2.舉例反饋組態為電壓串聯負反饋。反饋系數設電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環電壓增益表達式。解：根據虛短、虛斷求解。閉環增益（就是閉環電壓增益）：第51頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2.舉例反饋組態為電壓串聯負反饋。設電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環電壓增益表達式。解：根據虛短、虛斷得：閉環電壓增益：第52頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2.舉例電流并聯負反饋設電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環電流增益和閉環電壓增益表達式。解：根據虛短、虛斷得：閉環電流增益為：所以閉環電壓增益：注意：若io參考方向不同，將影響閉環增益的結果

又因為iR第53頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.6負反饋放大電路設計7.6.1設計負反饋放大電路的一般步驟7.6.2設計舉例第54頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.6.1設計負反饋放大電路的一般步驟1.選定需要的反饋類型2.確定反饋系數的大小3.適當選擇反饋網絡中的電阻阻值4.通過仿真分析，檢驗設計是否滿足要求信號源性質對輸出信號的要求對輸入、輸出電阻的要求對信號變換的要求（V-V、V-I、I-V、I-I）深度負反饋時盡量減小反饋網絡對基本放大電路的負載效應第55頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.6.2設計舉例例7.6.2設計一個帶負反饋的光電隔離器的驅動電路。設vs的變化范圍為0～5V，內阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知運放的Avo=104，Ri=5kΩ，Ro=100Ω。設計后仿真檢驗發光二極管的電流。解:驅動電路需要將電壓vs轉換為電流io1已知LED的光強度——流過LED的電流io1線性——電壓信號vs線性選用電流串聯負反饋電路光電隔離器第56頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一解:選用電流串聯負反饋電路所以Rf=1kΩ又因為根據虛斷有深度負反饋時7.6.2設計舉例例7.6.2設計一個帶負反饋的光電隔離器的驅動電路。設vs的變化范圍為0～5V，內阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知運放的Avo=104，Ri=5kΩ，Ro=100Ω。設計后仿真檢驗發光二極管的電流。第57頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一解:仿真電路io1與vs的呈線性關系，io1=10-3vs，放大電路滿足設計要求。7.6.2設計舉例例7.6.2設計一個帶負反饋的光電隔離器的驅動電路。設vs的變化范圍為0～5V，內阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知運放的Avo=104，Ri=5kΩ，Ro=100Ω。設計后仿真檢驗發光二極管的電流。第58頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.7負反饋放大電路的頻率響應7.7.2增益一帶寬積7.7.1頻率響應的一般表達式第59頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.7.1頻率響應的一般表達式基本放大電路的高頻響應比開環時增加了為基本放大電路通帶增益根據閉環增益表達式有（設反饋網絡為純阻網絡）——通帶閉環增益其中同理可得——閉環上限頻率比開環時減小了——閉環下限頻率引入負反饋后，放大電路的通頻帶展寬了第60頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.7.1頻率響應的一般表達式例7.7.1的波特圖第61頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.7.2增益一帶寬積放大電路的增益-帶寬積為常數閉環增益-帶寬積開環增益-帶寬積第62頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.8負反饋放大電路的穩定性*7.8.2頻率補償7.8.1自激振蕩及穩定工作的條件第63頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.8.1自激振蕩及穩定工作的條件1.自激振蕩現象

在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產生一定頻率的信號輸出。2.產生原因

在高頻區或低頻區產生的附加相移達到180，使中頻區的負反饋在高頻區或低頻區變成了正反饋，當滿足了一定的幅值條件時，便產生自激振蕩。第64頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一7.8.1自激振蕩及穩定工作的條件3.自激振蕩條件自激振蕩反饋深度即又得自激振蕩條件幅值條件相位條件（附加相移）注：輸入