反馈的概念

7-1.1 反馈的概念

7-1.1.1 反馈的定义

在放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以，放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图7-1。

图中是输入信号，是反馈信号， 称为净输

入信号。所以有

7-1.1.2 负反馈和正反馈

负反馈，加入反馈后，净输入信号< ，输出幅度下降。

正反馈，加入反馈后，净输入信号>，输出幅度增加。

正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法

在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。

7-1.1.3 电压反馈和电流反馈

电压反馈，反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈；

电流反馈，反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。

电压反馈与电流反馈的判断：

将输出电压‘短路’，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。

7-1.1.4 串联反馈和并联反馈

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，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。

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，另一个加在发射极则为串联反馈。

对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端，另一个加在反相输入端则为串联反馈。

7-1.1.5 交流反馈和直流反馈

反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。

正反馈和负反馈的判断法之二：

正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。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判断：反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈；反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。

（动画9-1）（动画9-2）

例题09.1:试判断图7-2所示电路的反馈组态。

解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故为电流反馈。结论是直流电流并联负反馈。

经Rf 加在E1上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。

图7-2 例题09.1图

例题09.2:试判断图7-3所示电路的反馈组态。

解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放两个输入端，故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。

结论：交、直流串联电压负反馈。

图7-3 例题09.2图

7-1.2 反馈的基本方程

7-1.2.1 闭环放大倍数的一般表达式

根据图09.01可以推导出反馈放大电路的基本方程。放大电路的开环放大倍数

反馈网络的反馈系数

放大电路的闭环放大倍数

以上几个量都采用了复数表示，因为要考虑实际电路的相移。由于

式中，称为环路增益。

7-1.2.2 反馈深度

称为反馈深度

=

它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况

(1)当 ＞1时，＜，相当负反馈

(2)当 ＜1时，＞，相当正反馈

(3)当 =0 时，= ∞，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”

7-1.2.3 环路增益

环路增益是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，，当>>1时称为深度负反馈，与>>1相当。于是闭环放大倍数

也就是说，在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。

在此还要注意的是、和可以是电压信号，也可以是电流信号。

1．当它们都是电压信号时，、、无量纲，和是电压放大倍数。

2．当它们都是电流信号时，、、无量纲，和是电流放大倍数。

3．当它们既有电压信号也有电流信号时，、、有量纲，和也有专门的放大倍数称谓。

例09.3 ：求图7-4电路的电压放大倍数。

解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放大器。因A1和A2都是反相输入的，因此可确定输入信号和输出信号之间的极性。该电路相当同相比例运算电路，所以：

图7-4 例题09.3电路图

7-1.3 四种负反馈类型的分析

负反馈的类型有四种，即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。在此要分析反馈的属性、求放大倍数等动态参数。

7-1.3.1 电压串联负反馈

(a)分立元件放大电路 (b)集成运放放大电路

图7-5 电压串联负反馈

(1) 判断方法

对图7-5(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为‘+’，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈，这将在下面分析。

对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。

(2) 闭环放大倍数

对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以

反馈系数，对于图7-5(a)

，

对于图7-5(b)

7-1.3.2 电压并联负反馈

电压并联负反馈的电路如图7-6所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈，在输入端采用电流相加减。即。

图7-6 电压并联负反馈

具有电阻的量纲

具有电阻的量纲

具有电导的量纲

称为互阻增益，称为互导反馈系数，相乘无量纲。

对于深度负反馈，互阻增益为

而电压增益为

7-1.3.3 电流串联负反馈

电流串联负反馈电路如图7-7所示。图7-7 (a)是基本放大电路将Ce去掉而构成，

图7-7 (b)是由集成运放构成。

对图7-7 (a)，反馈电压从Re上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。

(a) (b)

图7-7 电流串联负反馈

对图7-7(b)的电路，求其互导增益

于是1/R ，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为

7-1.3.4 电流并联负反馈

电流并联负反馈的电路如图7-8(a)、(b)所示。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。

(a) (b)

图7-8 并联电流负反馈

电流反馈系数是，以图7-8(b)为例

电流放大倍数

显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为

例题09.4：回答下列问题。

① 求图7-9在静态时运放的共模输入电压;

② 若要实现串联电压反馈, Rf 应接向何处?

③ 要实现串联电压负反馈, 运放的输入端极性如何确定？

④ 求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。

图7-9 例题图

解：① 静态时运放的共模输入电压，即静态时T1和T2的集电极电位。

IC1 = IC2 = IC3 /2

② 可以把差动放大电路看成运放A的输入级。输入信号加在T1的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在B2。所以要实现串联电压反馈, Rf应接向B2。

③ 既然是串联反馈, 反馈和输入信号接到差放的两个输入端。要实现负反馈，必为同极性信号。差放输入端的瞬时极性，见图中红色标号。根据串联反馈的要求，可确定B2的极性，见图中绿色标号，由此可确定运放的输入端极性。

④ 求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，可把差放和运放合为一个整体看待。为了保证获得运放绿色标号的极性，B1相当同相输入端，B2相当反向输入端。为此该电路相当同相输入比例运算电路。所以电压增益为

7-1.4 负反馈对放大电路性能的影响

负反馈是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。

7-1.4.1 负反馈对增益的影响

根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降1+AF倍，只不过不同的反馈组态AF的量纲不同而已。对电压串联负反馈，

在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高，这里增益应该与反馈组态相对应

有反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。

7-1.4.2 负反馈对输入电阻的影响

负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联反馈或并联反馈有关，而与电压反馈或电流反馈无关。

(1) 串联负反馈使输入电阻增加

串联负反馈输入端的电路结构形式如图7-10所示。对电压串联负反馈和电流串联负反馈效果相同。有反馈时的输入电阻

式中Ri =rid 。

(2) 并联负反馈使输入电阻减小

并联负反馈输入端的电路结构形式如图7-11所示。对电压并联负反馈和电流并联

负反馈效果相同，只要是并联负反馈就可使输入电阻减小。有反馈时的输入电阻

=

7-1.4.3 负反馈对输出电阻的影响

(1) 电压负反馈使输出电阻减小

电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小，稳定性就好。图7-12为求输出电阻的等效电路，将负载电阻开路，在输出端加入一个等效的电压，并将输入端接地。于是有

式中Avo是负载开路时的放大倍数。

图7-12 电压负反馈对输出电阻的影响

(2) 电流负反馈使输出电阻增加

电流负反馈可以使输出电阻增加，这与电流负反馈可以使输出电流稳定是相一致的。输出电阻大，负反馈放大电路接近电流源的特性，输出电流的稳定性就好。图7-13为求输出电阻的等效电路，将负载电阻开路，在输出端加入一个等效的电压，并将输入端接地。

图7-13 电流负反馈对输出电阻的影响

由图7-13可得

式中Ais是负载短路时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换为电流源，再将负载开路的增益。

7-1.4.4 负反馈对通频带的影响

放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了，见图7-14。

图7-14 负反馈对通频带的影响

无反馈时的通频带f= f H－fL f H

放大电路高频段的增益为

有反馈时

有反馈时的通频带 fF = (1+AmF)f H

负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即增益与通频带之积为常数

7-1.4.5 负反馈对非线性失真的影响

负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。因加入负反馈，放大电路的输出幅度下降，不好对比，因此必须要加大输入信号，使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度才有意义。

加入负反馈改善非线性失真，可通过图7-15来加以说明。失真的反馈信号使净输入信号产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真。

图7-15 负反馈对非线性失真的影响（动画9-3）（动画9-4）

7-1.4.6 负反馈对噪声、干扰和温漂的影响

原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善。负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/219ca0126edb6f1aff001fab.html