一文詳解負(fù)反饋放大電路

目錄：

• 一、簡(jiǎn)介
• 二、負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)
• 1、負(fù)反饋概述
• 2、運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析
• 三、負(fù)反饋放大電路引入正反饋
• 四、負(fù)反饋放大電路的總結(jié)與計(jì)算
• 五、附錄

一、簡(jiǎn)介

分母上等于0，Af無窮大=Xo/Xi，Xo有限，那么Xi=0。放大電路沒有輸入信號(hào)時(shí)也有輸出，這種叫做放大電路的自激。

由上述分析可知，|1+AF|對(duì)負(fù)反饋放大電路的性能有很大影響。

|1+AF|的值越大，反饋放大器的增益越小，它是衡量負(fù)反饋程度的一個(gè)重要指標(biāo)，把|1+AF|定義為反饋深度。

若|1+AF|>>1，則Af=1/F，這叫做深度負(fù)反饋。對(duì)于深度負(fù)反饋，與基本放大電路似乎無關(guān)，這個(gè)表達(dá)式成立的前提是環(huán)路增益的值很大，其中主要是反饋系數(shù)很大。

R2把輸入和輸出連接在一起，很明顯是有反饋的;

如上圖得到瞬時(shí)極性，Ud=U+-U-，U+和U-的相位一致，有反饋就需要減去U-，沒有反饋就不需要減了，所以這是負(fù)反饋。

放大器A工作在線性區(qū)，虛短、虛斷成立。

二、負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)

1、負(fù)反饋概述

負(fù)反饋放大電路從輸入端的接入電路的方式可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋，從輸出端的取樣方式可以分為電壓反饋和電流反饋。

簡(jiǎn)單的區(qū)分方法：

在輸入端，如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接在同一輸入端的話就是以電流的形式參與計(jì)算，是并聯(lián)負(fù)反饋，如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接在放大電路的不同端子上的話，那么就是以電壓形式參與運(yùn)算，是串聯(lián)負(fù)反饋;

若輸出端的反饋取樣點(diǎn)跟輸出端在同一點(diǎn)的話就是電壓反饋，不在同一點(diǎn)的話就是電流反饋。

(2)電壓電流的判斷

電壓電流反饋是指反饋信號(hào)取自輸出信號(hào)(電壓或電流)的形式。電壓反饋以圖4為例，反饋電壓uF是經(jīng)R1、R2組成的分壓器由輸出電壓uO取樣得來。反饋電壓是輸出電壓的一部分，故是電壓反饋。在判斷電壓反饋時(shí)，可以采用一種簡(jiǎn)便的方法，即根據(jù)電壓反饋的定義——反饋信號(hào)與輸出電壓成比例，設(shè)想將放大電路的負(fù)載RL兩端短路，短路后如使uF=0(或IF=0),就是電壓反饋。

電流反饋以圖5為例, 圖中反饋電流iF為電阻R1和R2對(duì)輸出電流iO的分流，所以是電流反饋。另一種簡(jiǎn)方法就是將負(fù)載RL開路(RL=∞)，致使iO=0,從而使iF=0,即由輸出引起的反饋信號(hào)消失了，從而確定為電流反饋。

下面的方法更好記憶：

將負(fù)載短路，也就是將RL短路，如果反饋信號(hào)還存在，就是電流負(fù)反饋;如果反饋信號(hào)為0，就是電壓負(fù)反饋。

在運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路中，反饋引回到輸入另一端則為串聯(lián)反饋如圖4，圖中uD與uF串聯(lián)連接;如果引回到輸入另一端則為

并聯(lián)反饋如圖5，圖中iD與iF并聯(lián)連接。

電流負(fù)反饋和電壓負(fù)反饋是作用于輸出端，電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流，增加輸出電阻，電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，減小輸出電阻。

串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋是作用于輸入端，串聯(lián)負(fù)反饋增加輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。

2、運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析

以下守于運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路的四種方式：

1)并聯(lián)電壓負(fù)反饋

圖1(a)是反相比例運(yùn)算電路。從反饋類型來看，反饋電路自輸出端引出而接到反相輸入端。設(shè)輸入電壓μi為正，則輸出電壓μo為負(fù)。此時(shí)反相輸入端的電位高于輸出端的電位.輸入電流和反饋電流的實(shí)際方向即如圖1(a)中所示.差值電流即削弱了凈輸入電流(差值電流)，故為負(fù)反饋。

反饋電流取自輸出電壓(即負(fù)載電壓) ,并與之成正比，故為電壓反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸人端以電流的形式作比較,兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋。因此,反相比例運(yùn)算電路是引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。由前面討論可知，電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓，并聯(lián)反饋電路則降低輸入電阻。反饋系數(shù)F由定義式得出：其中XF為反饋電流，所以反饋系數(shù) ?？梢?，反饋系數(shù)具有電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))的量綱，稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)。

2)串聯(lián)電壓負(fù)反饋

由1(b)是同相比例運(yùn)算電路。從反饋類型來看，反饋電路自輸出端引出接到反相輸人端，面后經(jīng)電阻RL接“地”。設(shè)為正，則也為正.此時(shí)反相輸入端的電位低于輸出端的電位，但高于“地”電位， 和的實(shí)際方向與電路中的參考方向相反。經(jīng)RF和R1分壓后.反饋電壓= —R1它是的一部分。由輸人端電路可得出，差值電壓，即削弱了凈輸入電壓(差值電壓)，故為負(fù)反饋。反饋電壓取自輸出電壓 ，并與之成正比，故為電壓反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式作比較.兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。因此，同相比例運(yùn)算電路是引入串聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。

反饋系數(shù)F由定義式 得 電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓，串聯(lián)反饋電路則有很高的輸入電阻。

3)串聯(lián)電流負(fù)反饋

首先分析圖1(C)示的電路的功能。從電路結(jié)構(gòu)看它是同比例運(yùn)算電路，故輸出電流由上列兩式得出

可見輸出電流與負(fù)載RL無關(guān)，因此圖1(C)是一同相輸入恒流源電路，或稱為電壓—電流變換電路。改變電阻R的阻值，就可以改變 的大小 。

其次分析反饋類型。參照上述的同相比例運(yùn)算電路可知，圖1(c)的電路也引入了負(fù)反饋。反饋電壓 取自輸出電流(即負(fù)載電流)并與之成正比，故為電流反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓形式作比較()，兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。因此，同相輸入恒流源電路是引入串聯(lián)電流負(fù)反饋的電路。

可見，反饋系數(shù)F具有電阻的量綱，稱為互阻反饋系數(shù)。

4)并聯(lián)電流負(fù)反饋

首先分析圖1(d)所示電路的功能。由圖可得出， 設(shè) ，則得 輸出電流 可見輸出電流與負(fù)載RL無關(guān)，因圖1(d)是反相輸入恒流源電路。改變電阻RF或R的阻值，就可以改變 的大小。

其次分析反饋類型。設(shè) 為正，即反相輸入端的電位為正，輸出端的電位為負(fù)。此時(shí)，和的實(shí)際方向即如圖中所示，差值電流 ，即削弱了凈輸入電流，故為負(fù)反饋。反饋電流取自輸出電流，并與之成正比，故為電流反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式作比較()，兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋，因此，反相輸入恒流源電路是引入并聯(lián)電流負(fù)反饋的電路。

總之，從上述四個(gè)運(yùn)算放大器電路可以看出：

(1)反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋;從負(fù)載電阻 的靠近地端引出的，是電流反饋;

(2)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端(同相和反相)上的是串聯(lián)反饋;加在同一個(gè)輸入端(同相或反相)上的是并聯(lián)反饋;

(3)反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小的，是負(fù)反饋。

至于負(fù)反饋對(duì)放大電路工作性能的影響，如降低放大倍數(shù)、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、改善波形失真、展寬通頻帶以及對(duì)放大電路輸入電阻和輸出電阻的影響，和在分立元件放大電路中所述相同。

5)示例：

例1: 試判別圖2(a)和(b)兩個(gè)兩級(jí)放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的各是何種類型的反饋電路。

解:(1)在圖2(a)中，從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1同相輸入端的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋：

a. 反饋電路從A2的輸出端引出，故為電壓反饋;

b. 反饋電壓和輸入電壓分別加在A1的同相和反相兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋;

c. 設(shè)為正，則為負(fù)，為正。反饋電壓使凈輸入電壓 減小，故為負(fù)反饋。

(2)在圖(b)中，從負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引入至A1同相輸入端的是并聯(lián)電流負(fù)反饋電路：

反饋電路從RL的靠近“地”端引出，故為電流反饋;

反饋電流和輸入電流加在A1的同一個(gè)輸入端，故為并聯(lián)反饋;

設(shè)為正，則 為負(fù)，為正。A1同相輸入端的電位高于a點(diǎn)，反饋電流的實(shí)際方向即圖中所示，它使凈輸入電流減小，故為負(fù)反饋。

三、負(fù)反饋放大電路引入正反饋

在引入負(fù)反饋的同時(shí)，引入適當(dāng)?shù)恼答?，可以有效地增大輸入電阻?/p>

在阻容耦合放大電路中，常在引入負(fù)反饋的同時(shí)，引入合適的正反饋，通常它們的目的具有一致性。

例如，在圖所示電路中，為保證耦合電容C1有自身的充放電回路，R1+R2必須接入，但因此降低了放大電路的輸入電阻。分析時(shí)電容C1、C2對(duì)于交流信號(hào)均可視為短路，可知其存在兩路反饋，第一路為輸出電壓通過R4和并聯(lián)電阻R2//R3分壓后接到反相輸入端，是電壓串聯(lián)負(fù)反饋;另一路為通過C2和R1接同相輸入端，所引入的是正反饋。

第一路串聯(lián)負(fù)反饋增大了輸入電阻，并使運(yùn)放穩(wěn)定工作。另一路正反饋雖然在某些方面削弱了負(fù)反饋的影響，但在增大輸入電阻這一點(diǎn)上與前者目的相同。若斷開C2，則正反饋不存在，因?yàn)閺募蛇\(yùn)放同相輸入端看進(jìn)去的等效電阻無窮大，所以電路的輸入電阻約為(R1+R2)。而引入正反饋后， R2和R3并聯(lián)，從集成運(yùn)放同相輸入端看進(jìn)去的等效電阻仍趨于無窮大，R1中的電流

R1等效到放大電路輸入端的電阻為

在負(fù)反饋?zhàn)銐蛏畹那闆r下，

因而將比R1增大許多倍(視反饋深度大小)，從而使整個(gè)放大電路的輸入電阻不致因R1支路的存在而降低。這種通過引入正反饋提高輸入電阻，從而提高輸入電壓的方法稱為“自舉”，這類電路因而稱為自舉電路。

圖示 引入正反饋的自舉電路

四、負(fù)反饋放大電路的總結(jié)與計(jì)算

為了改善放大電路的某些性能應(yīng)加入的負(fù)反饋類型：

性能的改善或改變都與反饋深度(1+AF)有關(guān)，且以犧牲放大倍數(shù)為代價(jià)。反饋深度愈大，對(duì)放大電路放大性能的改善程度也愈好。但反饋過深容易引起自激振蕩，使放大電路無法進(jìn)行放大。

串聯(lián)負(fù)反饋Xi≈Xf

并聯(lián)負(fù)反饋Ii≈If