模擬電路

第四章 反饋放大電路

4.1基本要求

1.熟練掌握反饋放大器反饋類型的判別。

2.熟練掌握深度負(fù)反饋條件下的反饋放大器放大倍數(shù)的計(jì)算。

3.熟悉反饋放大器的一般方框圖及一般表達(dá)式。

4.熟練掌握引入負(fù)反饋后對放大器性能的改善。

5.了解反饋放大器產(chǎn)生自激振蕩的條件及消振的措施。

?

4.2 解答示例及解題技巧

題4-6? 一個電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器，=10³ ，=0.01。

(1)求閉環(huán)放大倍數(shù)；

(2)||下降了20%，此時的閉環(huán)放大倍數(shù)是多少？

題4-6

解：（1）閉環(huán)放大倍數(shù)：?? =

可見，負(fù)反饋使閉環(huán)放大倍數(shù)下降了倍。

?????? （2）由:????????

???????? 得閉環(huán)放大倍數(shù)的變化量:???

??? 變化后的閉環(huán)放大倍數(shù)：?

||下降20%，意指：,將其代入上式，得：

???????????????? ?

可見，閉環(huán)放大倍數(shù)變化很小，這體現(xiàn)了負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)的性能。

題4-7? 一個放大電路，其基本放大器的非線性失真系數(shù)為8%，要將其減至0.4%，同時要求該電路的輸入阻抗提高，負(fù)載變化時，輸出電壓盡可能的穩(wěn)定。

(1)電路中應(yīng)當(dāng)引入什么類型的負(fù)反饋？

(2)如果基本放大器的放大倍數(shù)||=10³ ，反饋系數(shù)||應(yīng)為多少？

(3)引入反饋后，電路的閉環(huán)放大倍數(shù)||是多少？

解：（1）因串聯(lián)反饋可以提高電路的輸入電阻，電壓反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，所以電路中應(yīng)當(dāng)引入交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

（2）反饋深度：???

反饋系數(shù):??????????? ||

（3）電路的閉環(huán)放大倍數(shù):?????????????

題4-8? 某放大電路開環(huán)時的頻率響應(yīng)為：

(1)寫出該放大器的中頻電壓放大倍數(shù)，下限頻率f_L和上限頻率f_H；

(2)如果希望引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使頻帶展寬至5倍，這時的反饋深度為多少？反饋系數(shù)為多少？閉環(huán)電壓放大倍數(shù)||為多少？

?

題4-8?

解：（1）已知放大器頻率響應(yīng)的表達(dá)式：

與式比較，得：

放大器的中頻開環(huán)電壓放大倍數(shù)：

?

?????????? 下限頻率：f_L=5Hz

?

?????????? 上限頻率：f_H=5×10⁵Hz

?

（2）若希望引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使頻帶展寬至5倍，這時的反饋深度應(yīng)為5。

反饋系數(shù)為：????

中頻閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：||＝

*討論：交流負(fù)反饋會使放大器的電壓放大倍數(shù)下降，卻可換來交流性能的改善，表4－1是對這方面情況的概括，供參考。

?

表4－1

注：交流負(fù)反饋使放大器的電壓放大倍數(shù)下降(1+AF)倍，而交流性能的改善程度也與(1+AF)成倍數(shù)關(guān)系。

?

題4-10

解：（1）電路中存在兩組反饋。R₁R₅R₇C₂構(gòu)成直流負(fù)反饋，它能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，但不會影響電路的交流性能。R₃R₆構(gòu)成交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋，此反饋即可穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，又可決定電路的交流指標(biāo)。

?????? （2）反饋系數(shù)：????????

?????? （3）閉環(huán)電壓放大倍數(shù) ≈=

(4)? 由于是串聯(lián)反饋，有：????? ??????

R_if=[R₁+(R₅//R₇)]//R_if’≈[R₁+(R₅//R₇)]

=30+(1//1)=30.5kΩ

?????????????????? ??

???????????????????????????????? R_of ≈0

*討論：對反饋放大器進(jìn)行分析，首先應(yīng)判斷它的反饋類型，因?yàn)榉答伔糯笃鞯慕涣餍阅艿母纳萍敖涣餍阅艿挠?jì)算都與其反饋類型有關(guān)。

判別反饋類型時，要注意以下幾點(diǎn)：

1.?????? 首先確定反饋網(wǎng)絡(luò)，它是除基本放大器外，聯(lián)系著輸入及輸出的那部分電路。

2.?????? 利用觀察法判斷串、并聯(lián)反饋，一般情況下，當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)直接并在放大器的輸入端時，應(yīng)為并聯(lián)反饋；否則為串聯(lián)反饋。

3.?????? 利用輸出電壓短路法，來判斷電壓、電流反饋。一般情況下，當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)直接并在放大器的輸出電壓端時，應(yīng)為電壓反饋；否則為電流反饋。

4.利用瞬時極性法，來判斷正、負(fù)反饋。判斷中要注意信號的走向：首先由放大器的輸入端開始，通過基本放大器到輸出端，再通過反饋網(wǎng)絡(luò)回到輸入端，最后在輸入端將輸入量與反饋量進(jìn)行比較。若為串聯(lián)反饋，要比較兩電壓；若為并聯(lián)反饋，要比較兩電流。另外，在基本放大器的瞬時極性的判別中，若放大器是由各種組態(tài)的分立電路構(gòu)成，則要注意各種組態(tài)放大器的相位關(guān)系（共射：輸入與輸出反相，共基：輸入與輸出同相，共集：輸入與輸出同相）；若放大器是由集成運(yùn)放構(gòu)成，則要注意運(yùn)放的相位關(guān)系（反相輸入端與輸出反相，同相輸入端與輸出同相）。

題4-14

?? 解：圖P4-14所示電路如果希望穩(wěn)定輸出交流電壓，應(yīng)引入交流電壓負(fù)反饋，如圖T4-14所示，圖中為交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。存在直流反饋可以穩(wěn)定直流工作點(diǎn)。

反饋系數(shù)：???????????

????? 閉環(huán)放大倍數(shù)：?????? ????????????????????????????????

????? 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：??????? ???????????????????????????

????? 電路的輸入電阻：?????????????? ≈0?

???????? ??????????????????????????????R_if? ＝R_S+≈R_S

?

? ????????????????????

?????????????????????????????? 圖T4-14?

*討論：在進(jìn)行反饋放大器交流指標(biāo)的分析前，要先判別其反饋類型。當(dāng)確定為交流負(fù)反饋時，交流指標(biāo)的計(jì)算才有意義。并且，不同類型的交流負(fù)反饋，所對應(yīng)的交流指標(biāo)具有不同含義。具體情況參見表4－2。

?

題4-15

解：此電路的R₃、R₁引入了交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋。

??????? 由電路知，輸出電流：??????????????

??????? 根據(jù)虛斷的條件，運(yùn)放的凈輸入電流近似為0，R₃、R₁流過同一個電流，有：

?? ???????????????????????????????

??????? 又根據(jù)虛短的條件，運(yùn)放的凈輸入電壓近似為0，有：

???????????????????????????????

閉環(huán)放大倍數(shù)：????

閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：????????????

題4-19?

??? 解：在圖P4-19所示電路中，由輸出端引至反相輸入端的反饋為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，并且U_f=U_o（U_f指運(yùn)放反相端電壓），這種情況也被稱為全反饋。

由虛短、虛斷知，???????

當(dāng)可調(diào)電阻置最下端時：????????????????

?

??????? 當(dāng)可調(diào)電阻置最上端時：????????????????

??????? 因電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，所以當(dāng)負(fù)載電阻R_L變化時，U_o不會發(fā)生相應(yīng)的變化

*討論：深度負(fù)反饋條件下反饋放大倍數(shù)的近似計(jì)算可采用兩種方法：

1.?????? 直接根據(jù)公式計(jì)算：先求??再求（的含義與交流負(fù)反饋的類型有關(guān)） 當(dāng)不是電壓放大倍數(shù)時，要進(jìn)一步求出反饋放大器的電壓放大倍數(shù)。

2.?????? 利用虛短、虛斷條件計(jì)算：

a.?????? ?，（若串聯(lián)反饋：，；若并聯(lián)反饋：，）

b.?????? 串聯(lián)負(fù)反饋中，若基本放大器的輸入電流很小，可忽略其影響；并聯(lián)負(fù)反饋中，若基本放大器的輸入電壓很小，可忽略其影響。

概括以上兩點(diǎn)即得到虛短（基本放大器的輸入電壓近似為0），虛斷（基本放大器的輸入電流近似為0）的結(jié)論。

直接依據(jù)虛短、虛斷，分析反饋放大器中有關(guān)電壓、電流之間的關(guān)系，即可得到反饋放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)。

?

?

4.3 習(xí)題答案

題4-1（1）應(yīng)依次填入f.? a.? a.? b.? d.

（2）應(yīng)依次填入d.? c.? a.? b.

題4-2（a）反饋網(wǎng)絡(luò)——R_C。構(gòu)成交、直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。

（b）反饋網(wǎng)絡(luò)——R₆C₄R₅。構(gòu)成交流電流串聯(lián)正反饋。

（c）反饋網(wǎng)絡(luò)——R₆。構(gòu)成交、直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

（d）反饋網(wǎng)絡(luò)——R₆R₄R₅。構(gòu)成交、直流電流串聯(lián)負(fù)反饋。

以上各交流負(fù)反饋電路中，能夠提高輸入電阻的有：（c）、（d）；能夠降低輸出電阻的有：（a）、（c）；能夠穩(wěn)定輸出電壓的有：（a）、（c）；能夠穩(wěn)定輸出電流的有：（d）。

題4-3(1)×? (2) ×? (3) ×? (4) ×

題4-4? 電路的反饋深度：?????

電路的反饋系數(shù)：????????

題4-5（a）反饋網(wǎng)絡(luò)——R_f。構(gòu)成交、直流電流串聯(lián)正反饋。

（b）反饋網(wǎng)絡(luò)——運(yùn)放構(gòu)成的跟隨器及R₂。構(gòu)成交、直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。

（c）反饋網(wǎng)絡(luò)——R₄R₃。構(gòu)成交、直流電壓串聯(lián)正反饋。

（d）反饋網(wǎng)絡(luò)——R₂。構(gòu)成交、直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。

以上(b)、(d)的反饋可以減小輸入電阻及輸出電阻，并減小了輸出電壓但使其穩(wěn)定性得以提高。

題4-9? 第一級負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù):?????

=

第二級負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù):??????

?????? 總的放大倍數(shù):???? = ?????

題4-11（1）電阻R_f引入了交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

（2）???

≈=

題4-12（1）R₂R_e2 C_e構(gòu)成直流負(fù)反饋；R_c2R_e1構(gòu)成交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

（2）?????????????????

???? ??（3）?????????????? ????R_if ≈9kΩ

??? 題4-13? （1）電阻R₁引入了交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。

??????? （2）??????????? 閉環(huán)放大倍數(shù)：?????? ????????????????????????????????

??????????? ????????????閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：??? ???????????????????????????

???????? (3)電路的輸入電阻：???????????? R_if’≈0?

???????? ?????????????????????????????R_if? =R_b+≈R_b

?

題4-16

（1）電路中的反饋是交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。

（2）設(shè)R₃,R₄之間節(jié)點(diǎn)的電壓為u_o’，并根據(jù)虛短、虛斷：

(3) ????????????R_if ≈R₁?????

???????????????????????????? R_of ≈0

題4-17? （a）此電路為交直流電流串聯(lián)負(fù)反饋。

??????? 由電路知:????????? U_i=I_oR

???????????????????????????

（b）此電路為交直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。

由電路知:???????????

題4-18電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù):? A_uf ≈-3

輸入電阻:??????????????? R_if≈20kΩ

???????????????????????

題4-20? 電路中的反饋元件是R₄R₅。它們構(gòu)成了交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。

≈=

?

?