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第四章 负反馈放大电路


   在实际中我们需要的放大器是多种多样的,前面所学的基本放大电路是不能满足我们的要求的。为此我们在放大电路中十分广泛的应用负反馈的方法来改善放大电路的性能。这一节我们就来学习关于负反馈的一些知识,它是我们这门课程的重点,我们要掌握好!

    §4、1 负反馈
    §4、2 负反馈对放大电路性能的影响
    §4、3 负反馈放大电路的计算(暂缺)
    §4、4 总结(暂缺)

§4、1 负反馈

  这一节我们来了解反馈的一些基本概念。

一:反馈的定义
  反馈:可描述为将放大电路的输出量(电压或电流)的一部分或全部,通过一定的方式送回放大电路的输入端。我们有时把引入反馈的放大电路称为闭环放大器,没有引入的称为开环放大器。
二:反馈的分类和判断
1.按反馈的极性分
  
它可分为负反馈和正反馈。反馈输入信号能使原来的输入信号减小即为负反馈,反之则为正反馈。
问题:怎麽判断电路是正反馈还是负反馈呢?
答: 首先我们来说一下判断的思路,就是通过比较反馈前后的输入量的改变情况,若反馈后的净输入量减小则为负反馈,反之则为正反馈。(净输入量是反馈后的输入量)
     我们判断的方法是:瞬时极性法。先将反馈网络与放大电路的输入段断开,然后设定输入信号有一个正极性的变化,再看反馈回来的量是正极性的还是负极性的,若是负极性,则表示反馈量是削弱输入信号,因此是负反馈。反之则为正反馈。
  负反馈对放大器性能才有改善,正反馈使放大器的性能变坏,因此正、负反馈的判断我们要掌握好!
2.按交直流性质分
 
它可分为直流反馈和交流反馈。
  直流反馈常用于稳定直流工作点,交流反馈主要用于放大电路性能的改善。
3.按输出端取样对象分
  
它分为电压反馈和电流反馈。
4.按输入端的连接方式分
  
它可分为串联反馈和并联反馈。
  它们对信号源的内阻Rs的要求是不同的。串联反馈要求Rs越小越好,并联则要求Rs越大越好!


  在放大电路中主要是用负反馈,因此我们这一章只学习负反馈。

 按上面的分类,负反馈放大电路可又四种组态:串联电压反馈;串联电流反馈;并联电压反馈;并联电流反馈。

反馈的一般表达式

  如右图所示的反馈电路的结构框图
基本放大电路的放大倍数为:

反馈网络的反馈系数为:
由于:              所以:
所以反馈放大电路的放大系数(又称开环增益)为:

  这个式子反映了反馈放大电路的基本关系,也是分析反馈问题的基本出发点。其中(1+AF)是描述反馈强弱的物理量,它又被称为反馈深度,它是反馈电路定量分析的基础。


一:串联电压负反馈

   串联电压负反馈是稳定输出电压Uo。当Ui为某一固定数值时,由于某些原因使Uo减小,则Uf也随之减小,这样就使净输入电压增大,因此输出电压也增大,故稳定了输出电压。
  因输出的是电压,反馈回来是以电压的形式加在输入端的,因此基本电路的放大倍数为:

   反馈系数为:                         闭环放大倍数为:
二:串联电流负反馈

  串联电流负反馈,是用来稳定输出电流的。
  它的放大倍数关系如下:由于输出的是电流,反馈回来的是以电压的形式加在输入端的,所以它的互导放大倍数为:

三:并联电压负反馈

  并联电压负反馈,输入用电流,输出用电压。因此它为互阻放大系数:    
从定义我们可以看出   ,即: 是输入电流控制的电压源,它稳定输出电压。

四:并联电流负反馈

  并联电流负反馈的输入、输出均用电流,因此是电流放大倍数:
由定义知 ,即 。它是输入电流控制的电流源。它稳定输出电流。

§4、2 负反馈对放大电路性能的影响

 负反馈都是对放大电路的那些性能产生影响呢?我们这一节就来解决这个问题!

一:对放大倍数的影响
(1)负反馈使放大倍数下降
由放大倍数的一般表达式:     我们可以看出引入负反馈后,放大倍数下降了(1+FA)倍。
(2)负反馈提高放大倍数的稳定性
我们用相对变化量来表示(对上式求导):
从上式我们可以看出放大倍数的稳定性也提高了(1+FA)倍。

例1:某负反馈放大电路,其A=104,反馈系数F=0.01。如由于某些原因,使A变化了±10%,求Af的相对变化量为多少?

解:由上式得
即A变化±10%的情况下,Af只变化了±0.1%。
二:负反馈对输入电阻的影响

  它对输入电阻的影响,只取决于反馈电路在输入端的连接方式,即:取决于是串联反馈还是并联反馈
(1)串联反馈使输入电阻提高   即:
rif=(1+FA)ri
(2)并联反馈使输入电阻下降   即:rif=ri/(1+FA)

三:负反馈对输出电阻的影响

  它对输出电阻的影响,只取决于反馈电路在输出端的连接方式,即:取决于是电压反馈还是电流反馈
(1)电压反馈使输出电阻降低    即:
rof=ro/(1+FA)
(2)电流反馈使输出电阻提高    即:rof=(1+FA)ro

四:负反馈对放大电路非线性失真的影响

  负反馈可以使放大电路的非线性失真减小,它还可以抑制放大电路自身产生的噪声。
注:负反馈只能减小本级放大器自身产生的非线性失真和自身的噪声,对输入信号存在的非线性失真和噪声,负反馈是不能改变的。

五:负反馈对频带的影响
  引入负反馈后放大电路上、下限频率改变的表达式为:

上限为:

下限为:

频带的变化表达式为:
即:引入负反馈后,上限频率提高(1+FAm)倍,下限频率下降(1+FAm)倍;频带展宽(1+FAm)倍。


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