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.熟練掌握深度負反饋條件下的反饋放大器放大倍數(shù)的計算。

3.熟悉反饋放大器的一般方框圖及一般表達式。

4.熟練掌握引入負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，負載變化時，輸出電壓盡可能的穩(wěn)定。

(1)電路中應(yīng)當引入什么類型的負反饋？

(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)當引入交流電壓串聯(lián)負反饋。

（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)成直流負反饋，它能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點，但不會影響電路的交流性能。R₃R₆構(gòu)成交直流電壓串聯(lián)負反饋，此反饋即可穩(wěn)定靜態(tài)工作點，又可決定電路的交流指標。

?????? （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：對反饋放大器進行分析，首先應(yīng)判斷它的反饋類型，因為反饋放大器的交流性能的改善及交流性能的計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：

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放構(gòu)成，則要注意運放的相位關(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)引入交流電壓負反饋，如圖T4-14所示，圖中為交直流電壓并聯(lián)負反饋。存在直流反饋可以穩(wěn)定直流工作點。

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：在進行反饋放大器交流指標的分析前，要先判別其反饋類型。當確定為交流負反饋時，交流指標的計算才有意義。并且，不同類型的交流負反饋，所對應(yīng)的交流指標具有不同含義。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)負反饋。

??????? 由電路知，輸出電流：??????????????

??????? 根據(jù)虛斷的條件，運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)負反饋，并且U_f=U_o（U_f指運放反相端電壓），這種情況也被稱為全反饋。

由虛短、虛斷知，???????

當可調(diào)電阻置最下端時：????????????????

?

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

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

*討論：深度負反饋條件下反饋放大倍數(shù)的近似計算可采用兩種方法：

1.?????? 直接根據(jù)公式計算：先求??再求（的含義與交流負反饋的類型有關(guān)） 當不是電壓放大倍數(shù)時，要進一步求出反饋放大器的電壓放大倍數(shù)。

2.?????? 利用虛短、虛斷條件計算：

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

b.?????? 串聯(lián)負反饋中，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)負反饋。

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

以上各交流負反饋電路中，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)——運放構(gòu)成的跟隨器及R₂。構(gòu)成交、直流電壓并聯(lián)負反饋。

（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? 第一級負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù):?????

=

第二級負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)負反饋。

（2）???

≈=

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

（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)負反饋。

（2）設(shè)R₃,R₄之間節(jié)點的電壓為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)負反饋。

??????? 由電路知:????????? U_i=I_oR

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

（b）此電路為交直流電流并聯(lián)負反饋。

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)負反饋。

≈=

?

?