深度负反馈电路分析

实验三　负反馈放大器电路的研究一. 实验目的1．加深理解负反馈对放大器性能的影响。

2．学会测量放大器的输入电阻、输出电阻以及电压放大倍数。

二、实验设备与器件名称数量函数信号发生器 1示波器 1万用表 1直流稳压电源 1741/LM324 2电阻若干三. 实验原理放大器加入负反馈后，由于反馈信号是削弱输入信号的，结果将使放大倍数降低，但却提高了放大倍数的稳定性、扩展了通频带、减小了非线性失真、并能抑制干扰和噪声，变换放大器的输入和输出电阻等。

1、把输出信号的一部分或全部通过一定的方式引回到输入端的过程称为反馈。

反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成，其基本关系式为Af＝A/(1+AF)。

判断一个电路有无反馈，只要看它有无反馈网络。

反馈网络指将输出回路与输入回路联系起来的电路，构成反馈网络的元件称为反馈元件。

反馈有正、负之分，可采用瞬时极性法加以判断：先假设输入信号的瞬时极性，然后顺着信号传输方向逐步推出有关量的瞬时极性，最后得到反馈信号的瞬时极性，若反馈信号为削弱净输入信号的，则为负反馈，若为加强净输入信号的，则为正反馈。

反馈还有直流反馈和交流反馈之分。

若反馈电路中参与反馈的各个电量均为直流量，则称为直流反馈，直流负反馈影响放大电路的直流性能，常用以稳定静态工作点。

若参与反馈的各个电量均为交流量，则称为交流反馈，交流负反馈用来改善放大电路的交流性能。

2、负反馈放大电路有四种基本类型：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈和电流并联负反馈。

反馈信号取样于输出电压的，称电压反馈，取样于电流的，则称电流反馈。

若反馈网络与信号源、基本放大电路串联连接，则称为串联反馈，其反馈信号为uf，比较式为uid=uI-uf，此时信号源内阻越小，反馈效果越好；若反馈网络与信号源、基本放大电路并联连接，则称为并联反馈，其反馈信号为if，比较式为Iid=iI-if，此时信号源内阻越大，反馈效果越好。

3、负反馈放大电路性能的改善与反馈深度（1+AF）的大小有关，其值越大，性能改善越显著。

实验5 负反馈放大电路的分析实验原理反馈是将输出信号的部分或全部通过反向传输网络引回到电路的输入端，与输入信号叠加后作用于基本放大电路的输入端。

当反馈信号与输入信号相位相反时，引入的反馈信号将抵消部分输入信号，这种情况称为负反馈。

在基本放大系统中引入负反馈可以提高放大器的性能，具有稳定电路的作用，但这是以牺牲放大器的增益为代价。

负反馈对放大器性能指标的影响取决于反馈组态和反馈深度的大小。

负反馈系统组态根据反馈信号的取样的种类可以分为电压反馈和电流反馈，根据反馈信号与输入信号的叠加关系何以分为串联反馈和并联反馈。

综合这两方面，就有了负反馈电路的四种组态即电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。

负反馈系统特性1、系统增益及其稳定性A f=A1+AF∆A f A f=11+AF×∆A A可见负反馈放大器的增益下降了（1+AF）倍，但其稳定性却提高了（1+AF）倍。

当闭环系统满足深度负反馈条件（即AF≫1）时，系统增益A f就与基本放大器的开环增益无关，而仅由反馈系数F决定，即A f≈1/F。

2、输入电阻对于串联负反馈R if=(1+AF)R i可见串联负反馈使放大器的输入电阻提高了（1+AF）倍对于并联负反馈R if=1(1+AF)R i可见并联负反馈使放大器的输入电阻下降了（1+AF）倍3、输出电阻对于电压负反馈R of=1(1+AF)R o可见电压负反馈使放大器的输出电阻下降了（1+AF）倍，系统更加接近理想电压源。

对于电流负反馈R of=(1+AF)R o可见电流负反馈使放大器的输出电阻提高了（1+AF）倍，系统更加接近理想电流源。

4、通频带负反馈能够展宽放大器的通频带宽，对于但极点心系统，电路的增益带宽积为常数。

对于多极点系统，系统的增益带宽积不再是常数，但通频带总有所扩展。

f Lf=f L1+AF f Hf=(1+AF)f HB f=f Hf−f Lf≈(1+AF)B5、非线性失真负反馈能够减小放大器的非线性失真。

放大电路负反馈的原理特点一、提高放大倍数的稳定性引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。

因为：所以求导得：即：二、减小非线性失真和抑制噪声由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。

如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。

需要指出的是：负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。

放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。

而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。

负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。

三、负反馈对输入电阻的影响由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。

引入负反馈后，可使通频带展宽约（1+AF）倍。

四、负反馈对输入电阻的影响（a）串联反馈（b）并联反馈图1 求输入电阻1、串联负反馈使输入电阻提高引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（1+AF）倍。

即：式中：ri为开环输入电阻rif为闭环输入电阻2、并连负反馈使输入电阻减小引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的1/(1+AF )倍。

即：五、负反馈对输出电阻的影响1、电压负反馈使输出电阻减小放大电路引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了，即电路具有恒压特性。

引入电压负反馈后，输出电阻rof减小到原来的1/（1+AF）倍。

2、电流负反馈使输出电阻增大放大电路引入电流负反馈后，输出电流的稳定性提高了，即电路具有恒流特性。

引入电流负反馈后，使输出电阻rof增大到原来的（1+AF）倍。

3、负反馈选取的原则（1）要稳定静态工作点,应引入直流负反馈。

（2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。

（3）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈。

5.3 深度负反馈放大电路的指标估算负反馈放大电路的指标计算，常用的方法有等效法、分离法和估算法三种。

等效法是把放大电路中的非线性元器件用线性电路等效，然后根据电路理论来求解各项指标，求解过程可借助计算机实现。

分离法是把负反馈放大电路分离成基本放大电路和反馈网络两部分，然后分别求出基本放大电路的各项指标和反馈网络的反馈系数。

估算法是在深度负反馈的条件下，近似估算放大电路的各项指标。

下面介绍估算法。

5.3.1 深度负反馈的特点1.外加输入信号近似等于反馈信号结果表明，在深度负反馈条件下，反馈信号X f =0和外加输入信号X i =0近似相等。

则净输入信号X id =0电路工作在深度负反馈的情况，负反馈放大电路的一般表达式简化为11AF +>>当1A A AFF ≈= f oo i fX X X X ≈ i fX X ≈ 对串联型反馈，则对并联型反馈，则i f U U ≈ i fI I ≈2.闭环输入、输出电阻近似看成零或无穷大11AF+>>深度负反馈时对串联型反馈，则对电压反馈，则(1)if iR R AF=+=∞1iifRRAF==+A=∞(1)of oR R AF=+=∞1oofRRAF==+对电流反馈，则对并联型反馈，则5.3.2 深度负反馈电路计算举例1.电压串联负反馈放大电路11i ofR u u R R =+R f+∞+－R 1R 2u iu 0+－u f1111ff o uf i R R R u A u R R +===+i iif i u u R i ===∞i fu u =（1）集成（运放）电路根据深度负反馈电路的特点（2）分立元件电路11fE oE f U RF U R R ==+ C 1u S T 1R B11R S R E1+U CCR C2T 2R B22R LC 3R B21R E2++++++－u 0u i －－R C1u f +－fR 1)确定反馈网络2)计算反馈系数11111E f f o ouf ifE E R R R U U A U UF R R+=≈===+(1)if be R r AF =+=∞21C of R R AF==+3)放大倍数、输入电阻、输出电阻2.电流串联负反馈i i u i+∞－+R 2u fR LRu ou idf oLRu u R R =+1o L Luf i u R R R A u R R+===+i iif i u u R i ===∞i fu u =（1）集成（运放）电路根据深度负反馈电路的特点C 1u ST 1R B12R SR E1R C2T 2R B22R B21R E2+++u i －－R C1+U CCR C3T 3R B33R LC 3R B21R E3++－u 0R B11R f （2）分立元件电路1313313f f e e e e e e f e u i R R R F i i R R R ===++1)确定反馈网络2)计算反馈系数/13//3311e f e o o c Luf L Li f f e e R R R u u i R A R R u u u F R R ++-=≈==-⋅=-⋅3)放大倍数u f电路的负反馈网络如图示，由图可得/3o L c u R i =-－u o+R fi fR E1R E3+－u fi e3/3//Lc LR R R =33e c i i ≈3.电压并联负反馈1i iu R i =11f ff o uf i i i R R u A u i R R -===-1iif iu R R i ==i fi i =R f+∞+－R 1R 2u iu 0i f i ii ido f fu R i =-（1）集成（运放）电路根据深度负反馈电路的特点C 1u ST 1R B12R SR E1R C2T 2R B22R B21R E2+++u i －－R C1+U CCR C3T 3R B33R LC 3R B21R E3++－u 0R B11（2）分立元件电路1fo fi F u R ==-1)确定反馈网络2)计算反馈系数11f o o o usfs i s f s s sR u u u A u i R i R F R R ====⋅=-01iif R R AF==+3)放大倍数在深度负反馈的条件下，R fu o+－i fR fif 电路的负反馈网络如图示，由图可得o f fu R i =-由于输入电阻等于零，S s iu R i ≈4.电流并联负反馈i 1i du iR f+∞+－R 1R 2u RR LRi 0i f1i i u R i =i fi i =（1）集成（运放）电路(//)f oofff R R i Ri i R R R=-=-+111f f L o iR R R u u R R R ⎡⎤⎛⎫=-++⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦[(//)]o f L ou R R R i =+()f fo R R i i R+=-111f f oL uf i R R u R A u R R R ⎛⎫==-++ ⎪⎝⎭R C1T 1R B2R E1+u SR S++u i －－R B1+U CCR C2T 2R LR E2++－u 0R fi i（2）分立元件电路222f e e f e i R F i R R ==-+1)确定反馈网络2)计算反馈系数////2/22221f e o c Lc Le LLusfL s i s f s f s s s e R R u i R i R i R RA R u i R i R i R F R R R +---===≈=-⋅≈⋅01iif R R AF==+3)放大倍数在深度负反馈的条件下，电路的负反馈网络如图示由于输入电阻等于零，S s i u R i ≈i fR f R E2i e222e c i i ≈i fi i ≈由图可得i f。

负反馈放⼤电路的计算及设计⼀般的放⼤电路，增益达到40-60dB就很不错了。

但是考虑到电路的稳定性，采⽤⼀只晶体管放⼤电路的增益⼀般希望在20dB，若要获得更⾼的电压增益，就需要考虑⼆级或者多级耦合放⼤电路了。

⼀．放⼤电路反馈的判断⽅法（1）正负反馈的判断：从输⼊级到输出级依次标出各级信号的瞬时极性，判断⽅法是：输⼊信号与反馈信号不在同⼀节点引⼊，若瞬时极性相同，则为负反馈，若两者的瞬时极性不同，则为正反馈。

（2）电压反馈和电流反馈的判断：通过判断反馈到输⼊端的反馈信号正⽐于输⼊电压还是输⼊电流来判断是电流反馈还是电压反馈。

判断⽅法是：除公共接地线外，输出信号与反馈信号从同⼀点接出，则为电压反馈，若输出信号与反馈信号从不同点接出，则为电流反馈。

（3）串联反馈和并联反馈的判断：以反馈信号与输⼊信号在电路输⼊端相⽐较的⽅式来区分，反馈信号与输⼊信号以电压的形式相⽐较，则为串联反馈，以电流的⽅式相⽐较，则为并联反馈。

判断⽅法：输⼊信号与反馈信号从同⼀点引⼊，为并联反馈，输⼊信号与反馈信号从不同点引⼊，则为串联反馈。

⼆．反馈对放⼤电路特性参数的影响（1）输⼊电阻串联负反馈增加输⼊电阻：并联负反馈减⼩输⼊电阻：（2）输出电阻电压负反馈减⼩输出电阻：电流负反馈增加输出电阻：（3）增益使电路的增益减⼩。

（4）带宽扩展为基本放⼤电路的倍。

（5）负反馈改善放⼤电路本⾝引起的⾮线性失真（6）负反馈放⼤电路抑制反馈环内的噪声，提⾼性能噪⽐。

三．负反馈放⼤电路的⼀般表达式及四种基本组态（1）负反馈放⼤电路的⼀般表达式：开环增益：，为净输⼊信号反馈系数：闭环增益：，为开环增益。

反馈深度：，称为环路增益。

当>>1时，反馈放⼤电路的闭环增益与基本放⼤电路⽆关，只与反馈⽹络有关，这种反馈称为深度负反馈。

深度负反馈下放⼤电路的近似计算：深度负反馈的实质是忽略净输⼊量；当电路引⼊串联负反馈时，当电路引⼊串联负反馈时，分析及设计及电路时，常⽤上⾯的定律计算⼀个反馈放⼤电路的增益。

负反馈放大电路满足深度负反馈的条件
发表于：2010年01月04日
负反馈放大电路满足深度负反馈的条件是什么？
【相关知识】：反馈深度、闭环增益、深度负反馈定义等。

【解题方法】：根据深度负反馈的定义推出运放构成的负反馈放大电路和二级以上分立元件构成的负反馈放大电路一般都可视作深度负反馈电路。

【解答过程】：深度负反馈是指反馈深度满足的条件，工程上通常认为
时，就算是深度负反馈了。

对于由运放构成的负反馈放大电路，因为A很大，
所以一般都满足的条件，可认为是深度负反馈。

对于分立元件构成的负反馈放大电路，当基本放大电路由二级以上放大电路构成时，A一般也都较大，可以认为其满足深度负反馈的条件。

对于深度负反馈电路，，闭环增益仅由反馈系数所决定。

这时
，所以净输入，可方便地利用“虚短”和“虚断”的概念对深度负反馈电路进行分析计算。