负反馈对放大器性能的影响汇总
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负反馈对放大电路工作性能的影响放大电路中引入负反馈后减弱了净输入信号,故输出信号比未引入负反馈时要小,也就是引入负反馈后放大倍数降低了,但却使放大电路的工作性能得到了改善。
1、提高放大电路的稳定性由图(b)所示的带有反馈的放大电路方框图可知(设x表示电压信号),基本放大电路的放大倍数,即未引入反馈时的放大倍数(也称开环放大倍数)为(1)反馈信号与输出信号之比称为反馈系数,即(2)若引入的是负反馈,则净输入信号为:(3)由上列三式可得出引入负反馈时的放大倍数(也称闭环放大倍数)(4)通常在放大电路中,如信号频率为中频、反馈电路由电阻元件组成时,放大倍数和反馈系数均为实数,在此条件下上式可写成(5)经过求导,则得(6)由式(11.7)和式(11.8)可知,引入负反馈后,放大倍数降低了,而放大倍数的稳定性却提高了。
例如若取,当变化了10%时,的变化为:即只变化了0.1%。
称为反馈深度,负反馈愈深,放大电路愈稳定。
当时(7)此式说明,仅与反馈电路的参数(如电阻和电容)有关,他们基本上不受外界因素变化的影响。
这时放大电路的工作特别稳定。
2、改善波形失真前面说过,由于工作点选择不合适,或者输入信号过大,都将引起信号波形的失真[图(a)]。
但引入负反馈之后,可将输入端的失真信号反送到输入端,使净输入信号发生某种程度的失真,经过放大之后,即可使输出信号的失真得到肯定程度的补偿。
从本质上说,负反馈是利用失真了的波形来改善波形的失真,因此只能减小失真,不能完全消退失真[图(b)]。
由于反馈电路通常由电阻组成,故和是一样的失真波形。
3、对放大电路输入电阻和输出电阻的影响负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻的影响与反馈类型有关。
图利用负反馈改善波形失真在串联负反馈放大电路中,由于被抵消一部分,致使信号源供应的输入电流减小,此即意味着提高了输入电阻。
在并联负反馈放大电路,信号源除供应外,还要增加一个重量,致使输入电流增大,此即意味着降低了输入电阻。
负反馈对放大器性能的影响为了改善放大电路的某些性能指标,达到某种预期的目的,常在放大电路中引入某种负反馈组态。
放大电路一旦引入某种组态的负反馈,它的很多性能指标都将被影响,影响的程度均与反馈深度1+A ˙ F ˙ 的大小有关。
本节内容重点在于把握负反馈对放大电路各方面性能影响的结论。
1、结论1——负反馈使放大器的放大倍数下降| 1+ A ˙ F ˙ |1 →负反馈→净输入信号减弱→ X ′ ˙ i X ˙ i → | A ˙ f || A ˙ | 。
即负反馈使放大器的放大倍数下降。
闭环放大倍数A ˙ f = X ˙ o X ˙ i = A ˙ 1+ A ˙ F ˙ 在中频区为表示为A f = X o X i = A 1+AF可见, 闭环放大倍数A f 仅是开环放大倍数A 的1 1+AF 倍。
2、结论2——稳定被取样的输出信号电压负反馈——稳定输出电压U o 。
以图6.8所示的电压串联负反馈电路为例,当某一因素使U o 增大时,反馈过程如下:可见,U o 的变化量大大减小,稳定性大大提高。
电流负反馈——稳定输出电流I o 。
以图6.10所示的电流串联负反馈电路为例,当某一因素使I o 增大时,则反馈过程:可见,I o 的变化量大大减小,稳定性大大提高。
3、结论3——放大倍数的稳定性提高对A f = A 1+AF 求导,整理后d A f A f = 1 1+AF dA A无论何种缘由引起放大倍数发生变化,均可以通过负反馈使放大倍数相对变化量减小,放大倍数的稳定性提高了。
4、结论4——可以展宽通频带放大电路的频率响应引起放大倍数下降,通过负反馈可以展宽通频带。
闭环放大倍数A f 是开环放大倍数A 的1 1+AF 倍,闭环放大电路的通频带B W f 是开环放大电路的通频带BW 的(1+AF )倍。
增益带宽积不变。
设开环时放大电路在高频段的放大倍数为:A ˙ H = A ˙ m 1+j f f HA ˙ m —— 开环时中频放大倍数f H —— 开环时上限频率引入负反馈后的高频放大倍数为:A ˙ Hf = A ˙ H 1+ A ˙ H F ˙ 整理后得引入负反馈后的中频放大倍数和上限频率A ˙ mf = A ˙ m 1+ A ˙ m F ˙ f Hf =(1+ A ˙ m F ˙ ) f H 。
负反馈对放⼤电路性能的影响⼀:对放⼤倍数的影响(1)负反馈使放⼤倍数下降由放⼤倍数的⼀般表达式:我们可以看出引⼊负反馈后,放⼤倍数下降了(1+FA)倍。
(2)负反馈提⾼放⼤倍数的稳定性我们⽤相对变化量来表⽰(对上式求导):从上式我们可以看出放⼤倍数的稳定性也提⾼了(1+FA)倍。
例1:某负反馈放⼤电路,其A=104,反馈系数F=0.01。
如由于某些原因,使A变化了±10%,求A f的相对变化量为多少?解:由上式得即A变化±10%的情况下,Af只变化了±0.1%。
⼆:负反馈对输⼊电阻的影响它对输⼊电阻的影响,只取决于反馈电路在输⼊端的连接⽅式,即:取决于是串联反馈还是并联反馈(1)串联反馈使输⼊电阻提⾼即:r if=(1+FA)r i(2)并联反馈使输⼊电阻下降即:r if=r i/(1+FA)三:负反馈对输出电阻的影响它对输出电阻的影响,只取决于反馈电路在输出端的连接⽅式,即:取决于是电压反馈还是电流反馈(1)电压反馈使输出电阻降低即:r of=r o/(1+FA)(2)电流反馈使输出电阻提⾼即:r of=(1+FA)r o四:负反馈对放⼤电路⾮线性失真的影响负反馈可以使放⼤电路的⾮线性失真减⼩,它还可以抑制放⼤电路⾃⾝产⽣的噪声。
注:负反馈只能减⼩本级放⼤器⾃⾝产⽣的⾮线性失真和⾃⾝的噪声,对输⼊信号存在的⾮线性失真和噪声,负反馈是不能改变的。
五:负反馈对频带的影响引⼊负反馈后放⼤电路上、下限频率改变的表达式为:上限为:下限为:频带的变化表达式为:即:引⼊负反馈后,上限频率提⾼(1+FAm)倍,下限频率下降(1+FAm)倍;频带展宽(1+FAm)倍。