【正文】 第 6章 反饋 第 6章 反饋 6–1 反饋的基本概念及基本方程 6–2 負(fù)反饋對放大器性能的影響 6–3 反饋放大器的分類及對輸入、 輸出阻抗的影響 6–4 反饋放大器的分析和近似計算 6–5 反饋放大器穩(wěn)定性討論 6— 6 運(yùn)算放大器的小信號閉環(huán)帶寬、 壓擺率及功率帶寬 第 6章 反饋 6–1 6–1–1 反謂反饋 ， 就是將放大器的輸出量 (電流或電壓 )，通過一定的網(wǎng)絡(luò) ， 回送到放大器的輸入回路 ， 并同輸入信號一起參與放大器的輸入控制作用 ， 從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過程 。 第 6章 反饋 反饋電路我們并不陌生 。 在第二章 ， 曾經(jīng)討論過的電流負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路 ， 就是一個很好的例子 。 如圖 6–1所示 . 第 6章 反饋 C1＋RB2RB1RE＋CE＋ C2RCRLUCCUiIC QIE QV＋－.Uo. 圖 6–1負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)電路 第 6章 反饋 6–1–2反饋放大器的基本框圖 為了使問題的討論更具普遍性 ， 我們將反饋放大器抽象為如圖 6–2所示的方框圖 。放大器 ， 其輸入信號為 ， 輸出信號為 。 反饋放大器包含兩部分 ， 即基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò) 。 基本放大器的傳輸方向?yàn)檩斎氲捷敵?；反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸方向?yàn)檩敵龅捷斎?(圖中箭頭方向就是信號的傳輸方向 )。 iX?oX?第 6章 反饋 基本放大器A取樣反饋網(wǎng)絡(luò)F∑比較Xf.Xi.′凈 輸入信號（反饋信號）（輸出信號）＋（輸入信號）Af 反饋放大器Xi.Xo. 圖 6–2反饋放大器基本框圖 第 6章 反饋 6–1–3反饋放大器的基本方程 基本放大器的傳輸增益 (也稱開環(huán)增益或開環(huán)放大倍數(shù) ) ifofiofofofooXXXXXXAFTXXAXXFXXA???????????????????.(6–1) (6–2) (6–3) (6–4) 反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù) (也稱反饋系數(shù) ) 環(huán)路增益 (回歸比 ) 第 6章 反饋 現(xiàn)在 ， 我們來推導(dǎo)閉環(huán)增益 Af與開環(huán)增益以及反饋系數(shù)之間的關(guān)系 。 由圖 62可見 AFAXXAXAFAXXFXXXXXAAiofiooffiiio??????????????????????11( 負(fù)反饋）(6– 5) (6–6) (6–7) (6–8) (6–9) 第 6章 反饋 6–2 負(fù)反饋對放大器性能的影響 6–2–1負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高 負(fù)反饋穩(wěn)定放大器增益的原理是因?yàn)樨?fù)反饋有自動調(diào)節(jié)作用 。 工作環(huán)境變化 (如溫度 、 濕度 )、 器件更換或老化 、 電源電壓不穩(wěn)等諸因素會導(dǎo)致基本放大器的放大倍數(shù)不穩(wěn)定 。 第 6章 反饋 通常用放大倍數(shù)的相對變化量來衡量放大器的穩(wěn)定性 。 開環(huán)放大倍數(shù)相對穩(wěn)定度為 閉環(huán)放大倍數(shù)相對穩(wěn)定度為 AA?ffAA?FAFAAAAAFAAAdAAFAAdAAFAFAdAAFdAAFAAffffff111111111)1(112????????????????(6–13) (6–14) 第 6章 反饋 例 1設(shè)計一個負(fù)反饋放大器 ， 要求閉環(huán)放大倍數(shù)Af=100,當(dāng)開環(huán)放大倍數(shù) A變化 177。 10%時 ， Af的相對變化量在 177。 %以內(nèi) ， 試確定開環(huán)放大倍數(shù) A及反饋系數(shù) F值 。 解 因?yàn)? AFAAAAAAAFDAAAFAAfffff?????????????120%%10//111所以 ， 反饋深度 D必須滿足 因?yàn)? 第 6章 反饋 %2 0 0 01919191202 0 0 0201 0 0)1(???????????AFAFAFAAf所以 因?yàn)? 第 6章 反饋 6–2–2負(fù)反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小 簡單的數(shù)學(xué)分析將告訴我們 ， 頻帶展寬的程度與反饋深度有關(guān) 。 設(shè)開環(huán)增益的高頻響應(yīng)具有一階極點(diǎn) ，即 HIIIffHIfFAfjFAAjfAjfAFjfAjfAffjAjfA)1(11)()(1)()(1)(????????(6–15 ) (6–16) (6–17) 第 6章 反饋 HfIffHIHfIIIfffjAjfAfFAfFAAA??????1)()1(1(6–18a ) (6–18b) (6–19) 第 6章 反饋 顯然 ， AIf是閉環(huán)中頻放大倍數(shù) ， 它比開環(huán)中頻放大倍數(shù)減小了 (1+FAI)倍 。 fHf是閉環(huán)放大倍數(shù)的上限頻率 ， 它比開環(huán)上限頻率展寬了 (1+FAI)倍 。 定義增益頻帶積為中頻增益與上限頻率的乘積 ， 即有 ILLfHIHfIfFAfffAfA?????1(6–20) (6–21) 第 6章 反饋 無反饋放大器的頻率響應(yīng)有負(fù)反饋放大器的頻率響應(yīng)增益AIAI－ 3 d BAIfAIf－ 3 d BfLffLfH無反饋放大器的帶寬負(fù)反饋放大器的帶寬fHf f ( 頻率) 圖 6–3負(fù)反饋改善放大器頻率響應(yīng)的示意圖 第 6章 反饋 ∑ AFA BC1RL CoUo.Ui.＋－UfUi.′.圖 6–4引起頻率失真的因素必須包含在反饋環(huán)之內(nèi) 第 6章 反饋 6–2–3負(fù)反饋使非線性失真減小，輸入動態(tài)范圍展寬 負(fù)反饋減小非線性失真的原理可以用圖 6–5簡要說明 。 若輸入信號 為單一頻率的正弦波 ， 由于放大器內(nèi)部器件 (如晶體管 )的非線性 ， 使輸出信號產(chǎn)生了非線性失真 ， 如圖 6–5(a)所示 ， 將輸出信號形象地描述為“ 上長下短 ” 的非正弦波 。 引入負(fù)反饋后 (如圖 6–5(b)) ?iX第 6章 反饋 io0ubeA＋Xi. Xo.－＋－xo0 t0txi基本放大器( a )( b )io0ubeAFtxoXo.∑t0xi＋－Xi.Xf.0txi′xf0tXi.′0圖 6–5 (a)無反饋； (b)負(fù)反饋使非線性失真減小 第 6章 反饋 AFT HDT HDAFXXA F XXXXXXXT HDfnhnhfnhfnhnhfonhhh??????????????11122322(6–22) (6–23) (6–24) (6–25) 第 6章 反饋 6–2–4 負(fù)反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與 利用負(fù)反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲及干擾的機(jī)理與減小非線性失真是一樣的 。 負(fù)反饋輸出噪聲下降 (1+AF)倍 。 如果輸入信號本身不攜帶噪聲和干擾 ， 且其幅度可以增大 ， 輸出信號分量保持不變 ， 那么放大器的信噪比將提高 (1+AF)倍 。 第 6章 反饋 綜上所述 ， (1)負(fù)反饋使放大器的放大倍數(shù)下降 ， 但增益穩(wěn)定度提高 ,頻帶展寬 ， 非線性失真減小 ， 內(nèi)部噪聲干擾得到抑制 ， 且所有性能改善的程度均與反饋深度 (1+AF)有關(guān) 。 (2)被改善的對象就是被取樣的對象 。 例如 ， 反饋取樣的是輸出電流 ， 則有關(guān)輸出電流的性能得到改善；反之 ， 取樣對象是輸出電壓 ， 則有關(guān)輸出電壓的性能得到改善 。 (3)負(fù)反饋只能改善包含在負(fù)反饋環(huán)節(jié)以內(nèi)的放大器性能 ， 對反饋環(huán)以外的 ， 與輸入信號一起進(jìn)來的失真 、干擾 、 噪聲及其它不穩(wěn)定因素是無能為力的 。 第 6章 反饋 6–3 反饋放大器的分類及對輸入、 輸出阻抗的影響 6–3–1電壓反饋與電流反饋 按反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器輸出端的連接方式不同 ，反饋分為電壓反饋和電流反饋兩種類型 。 如圖 6–6(a)所示 ， 反饋網(wǎng)絡(luò)與基