模拟电子技术反馈放大电路

一、反馈概念与分类

1-1 反馈

将输出信号的部分或全部通过某种电路送回到放大电路的输入回路,与原输入信号相比较后再作用到放大电路的输入端，从而影响输出信号，这就构成了反馈。

• xIx_IxI​:反馈放大电路的输入信号
• xIDx_IDxI​D:基本放大电路的输入信号（净输入信号）
• xFx_FxF​:反馈信号
• xOx_OxO​:输出信号
• 开环-无反馈通路，闭环-有反馈通路
• X可以是电压也可以是电流

1-2 直流反馈与交流反馈

存在于放大电路的直流通路中的反馈为直流反馈。直流反馈影响放大电路的直流性能,如静态工作点。存在于交流通路中的反馈为交流反馈。交流反馈影响放大电路的交流性能,如增益.输人电阻、输出电阻和带宽等。

• 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。(看电容连接方式，即看反馈元件在有电容的情况下是否有效）
• 运放一般均引入的是交直流反馈。
• 直流反馈
  
• 交流反馈
  

1-3 正反馈与负反馈

正反馈:引入反馈后，使净输入量比无反馈时变大了。
负反馈:引入反馈后，使净输入量比无反馈时变小了。

• 可用瞬时极性法判断
• 注意极性判断顺序：输入→输出→反馈
• 串联反馈输入与反馈极性相反，并联反馈输入与反馈极性相反。

1-4 串联反馈与并联反馈

当反馈信号与输入信号分别接至基本放大电路的不同输入端时,引入的是串联反馈;
当反馈信号与输入信号接至基本放大电路的同一个输人端时,引人的是并联反馈。

• 简单判断
  $▶$反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈;反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。
  $▶$对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈;一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。
• 在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来简易判断:
  $▶$并联反馈时:
  反馈信号和输入信号瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈;
  $▶$串联反馈时:
  反馈信号和输入信号瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。

1-5 电压反馈与电流反馈

• 判断方法：负载短路法
  $▶$将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零―电压反馈。
  $▶$将负载短路，反馈量仍然存在电流反馈。
• 电压与电流反馈的简易判断方法
  一般来说:
  $▶$反馈元件直接接在输出端为电压反馈。
  $▶$反馈元件只要没有直接接到输出端，均为电流反馈。
  (特别注意:负载不属于放大器，因此不能算作反馈元件。)
  重点：$反馈类型判断$

二、负反馈电路

2-1 反馈深度讨论

一般情况下，$A$和$F$都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，AfA_fAf​、$A$和$F$分别用Af˙\dot{A_f}Af​˙​、A˙\dot{A}A˙和F˙\dot{F}F˙表示。
即Af˙=A˙1+A˙F˙\dot{A_f} =\frac {\dot A}{1+\dot A\dot F}Af​˙​=1+A˙F˙A˙​ ,1+A˙F˙1+\dot A\dot F1+A˙F˙称为反馈深度。
$▶$ ∣1+A˙F˙∣>1|1+\dot A\dot F|>1∣1+A˙F˙∣>1时，∣AF˙∣<∣A˙∣|\dot{A_F}|<|\dot{A}|∣AF​˙​∣<∣A˙∣，一般负反馈。
$▶$ ∣1+A˙F˙∣>>1|1+\dot A\dot F|>>1∣1+A˙F˙∣>>1时，深度负反馈。
$▶$ ∣1+A˙F˙∣<1|1+\dot A\dot F|<1∣1+A˙F˙∣<1时，正反馈。
$▶$ ∣1+A˙F˙∣<1|1+\dot A\dot F|<1∣1+A˙F˙∣<1时，∣AF˙∣|\dot{A_F}|∣AF​˙​∣→$\infty$，自激振荡。

2-2 负反馈对放大电路性能的影响

• 提高增益的稳定性
  $▶$闭环增益相对变化量是开环时的11+AF\frac{1}{1+AF}1+AF1​。
  $▶$在深度负反馈条件下，Af˙≈1F˙\dot{A_f}\approx \frac{1}{\dot F}Af​˙​≈F˙1​。
  $▶$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。负反馈的组态不同，稳定的增益不同。
• 减小非线性失真
  $▶$闭环时增益减小，线性度变好。
  $▶$只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。
• 抑制反馈环内噪声
• $对输入电阻和输出电阻的影响$
  $▶$串联负反馈——增大输入电阻
  $▶$并联负反馈——减小输入电阻
  $▶$电压负反馈——减小输出电阻，稳定输出电压
  $▶$电流负反馈——增大输出电阻，稳定输出电流
  负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。

三、深度负反馈

• 深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关。
• 输入量近似等于反馈量，净输入量近似等于零。
• 重点：$利用“虚短”“虚断”计算$
  例：
  解：该电路中引入了电流并联负反馈。
  根据虚短，虚断if=iii_f=i_iif​=ii​
  −ifRf=iRR-i_fR_f=i_RR−if​Rf​=iR​R
  if=iR+i0i_f=i_R+i_0if​=iR​+i0​
  又因为vn=vp=0v_n=v_p=0vn​=vp​=0,vs=iiRsv_s=i_iR_svs​=ii​Rs​,v0=−i0RLv_0=-i_0R_Lv0​=−i0​RL​
  所以闭环电压增益Avf=−i0RLiiRs=−(1+RfR)RLRsA_{vf}=\frac{-i_0R_L}{i_iR_s}=-(1+\frac{R_f}{R})\frac{R_L}{R_s}Avf​=ii​Rs​−i0​RL​​=−(1+RRf​​)Rs​RL​​
  注意:若ioi_oio​参考方向不同，将影响闭环增益的结果。