第七章 反馈放大电路

1．关于“反馈放大电路学习方法的讨论”

² 反馈放大电路是本课程的重点，也是难点。

² 为达到本章的学习目标，首先必须针对几个电路实例，深入掌握一些重要的基本概念，如反馈、反馈网络、反馈信号、净输入信号、开环与闭环、直流和交流反馈、负反馈和正反馈(即反馈的极性)、电压和电流反馈、串联和并联反馈。

² 在此基础上，用瞬时极性法、输出短路法等方法判断反馈的极性和反馈的类型，掌握负反馈对放大电路性能的影响，并以此为依据引入符合要求的反馈。

² 另外，不仅要会定性分析反馈，还要会定量计算，这样才能更加深入地理解在放大电路中引入负反馈的重要性。

² 负反馈放大电路中的自激振荡是必须要加以消除的，因此，要清楚自激振荡产生的原因及条件，从而懂得如何消除自激振荡。

2．关于“反馈基本概念的讨论”

前面各章讨论放大电路的输入信号与输出信号间的关系时，只涉及到了输入信号对输出信号的控制作用，这称作放大电路的正向传输作用。然而，放大电路的输出信号也可能对输入信号产生反作用，简单地说，这种反作用就叫做反馈。

图中，Xi为输入信号，Xin为净输入信号，Xo为输出信号，Xf为反馈信号。

3．关于“反馈种类及作用讨论”

（1）按照反馈产生的途径来分，反馈分为内部反馈和外部反馈。

在器件内部产生的反馈称为内部反馈。

在器件外部产生的反馈称为外部反馈。

内部反馈和外部反馈如下图所示：

具体实例：

闭环情况，电路中有反馈通路：开环情况，电路中没有反馈通路：

（3）按反馈信号来分，有直流反馈和交流反馈

在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，因而，必然有直流反馈与交流反馈之分。反馈信号中只含有直流分量的称为直流反馈。或者说存在于放大电路的直流通路中的反馈网络引入直流反馈。直流反馈影响电路的直流性能，如静态工作点。反馈信号中只含有交流分量的称为交流反馈。或者说存在于交流通路中的反馈网络引入交流反馈。交流反馈影响电路的交流性能。

（4）按反馈的作用效果来分。有负反馈与正反馈

（5）按反馈的信号取样的方式来分，有电压反馈与电流反馈

（7）按照反馈信号与输入信号的连接方式来分，有串联反馈与并联反馈

由于反馈网络在放大电路输出端有电压和电流两种取样方式，在放大电路输入端有串联和并联两种求和方式，因此可以构成四种组态（或称类型）的负反馈放大电路，即

电压串联负反馈； 电压并联负反馈；

电流串联负反馈； 电流并联负反馈。

4．关于“的表达式的讨论”

下面分几种情况对 的表达式进行讨论：

① 当 时， ，即引入反馈后，增益下降了，这种反馈是负反馈。在 ，即 时， ，这是深度负反馈状态，此时闭环增益几乎只取决于反馈系数，而与开环增益的具体数值无关。一般认为 ≥10就是深度负反馈。

② 当 时， ，这说明已从原来的负反馈变成了正反馈。正反馈会使放大电路的性能不稳定，所以很少在放大电路中单独引入。

③ 当 时， ，这就是说，放大电路在没有输入信号时，也会有输出信号，产生了自激振荡。使放大电路不能正常工作。在负反馈放大电路中，自激振荡现象是要设法消除的。

5．关于“负反馈可提高增益的稳定性的讨论”

（1）问题的提出

放大电路的增益可能由于元器参数的变化、环境温度的变化、电源电压的变化、负载大小的变化等因素的影响而使放大器的增益不稳定.

引入适当的负反馈后，可提高闭环增益的稳定性。

（2）负反馈提高增益的稳定性的定性分析

当放大电路中引入深度交流负反馈时，

，

即闭环增益 几乎仅决定于反馈网络，而反馈网络通常由性能比较稳定的无源线性元件（如R、C等）组成，因而闭环增益是比较稳定的。

（3）稳定性的定量计算

为了从数量上表示增益的稳定程度，常用有、无反馈时增益的相对变化量之比来衡量。用 和 分别表示开环和闭环增益的相对变化量，此时用正实数A和F分别表示A和F的模，则闭环增的表达式变为

对上式求导数得

（1）

（2）

将等式（2）两边分别除以 ，则得相对变化量形式，即

（2）

由式（3）可见，加入负反馈后，闭环增益的相对变化量为开环增益相对变化量的 ，即闭环增益的相对稳定度提高了， 愈大，即反馈越深， 越小，闭环增益的稳定性越好。

6．关于“引入负反馈的一般原则的讨论”

工程中往往要求根据实际需要在放大电路中引入适当的负反馈，以提高电路或电子系统的性能。引入负反馈的一般原则为：

1. 为了稳定静态工作点，应到入直流负反馈；为了改善放大电路的动态性能，应引入交流负反馈（在中频段的极性）。

2. 要求提高输入电阻或信号源内阻较小时，应引入串联负反馈；要求降低输入电阻或信号源内阻较大时，应引入并联系反馈。

3. 根据负载对放大电路输出电量或输出电阻的要求决定是引入电压还是电流负反馈。若负载要求提供稳定的电压信号（输出电阻小），则应引入电压负反馈；若负载要求提供稳定的电流信号，输出电阻大，则应引入电流负反馈。

4. 在需要进行信号变换时，应根据四种类型的负反馈放大电路的功能选择合适的组态。例如，要求实现电流——电压信号的转换时，应在放大电路中引入电压并联负反馈等。

7．关于“负反馈放大电路产生自激振荡的原因及条件”

交流负反馈能够改善放大电路的许多性能，且改善的程度由负反馈的深度决定。但是，如果电路组成不合理，反馈过深，反而会使放大电路产生自激振荡而不能稳定地工作。

1. 产生自激振荡的原因

前面讲座的负反馈放大电路都是假定其工作在中频区，这时电路中各电抗性元件的影响可以忽略。按照负反馈的定义，引入负反馈后，净输入信号 在减小，因此， 与 必须是同相的，即有 ，n=0，1，2…（ 、 分别是 、 的相角）。可是，在高频区或低频区时，电路中各种电抗性元件的影响不能再被忽略。 、 是频率的函数，因而 、 的幅值和相位都会随频率而变化。相位的改变，使 和 不再相同，产生了附加相移（ ）。可能在某一频率下， 、 的附加相移达到 即 ，这时， 与 必然由中频区的同相变为反相，使放大电路的净输入信号由中频时的减小而变为增加，放大电路就由负反馈变成了正反馈。当正反馈较强以 ，也就是 时，即使输入端不加信号（ ），输出端也会产生输出信号，电路产生自激振荡。这时，电路失去正常的放大作用而处于一种不稳定的状态。

2． 产生自激振荡的相位条件和幅值条件

由上面的分析可知，负反馈放大电路产生自激振荡的条件是环增益

（1）

它包括幅值条件和相位条件，即

（2）

8．关于“负反馈放大电路稳定性的定性分析”

根据自激振荡的条件，可以对反馈放大电路的稳定性进行定性分析。

设反馈放大电路采用直接耦合方式，且反馈网络的纯电阻构成， 为实数。那么，这种类型的电路只有可能产生高频段的自激振荡，而且附加相移只可能由基本放大电路产生。在这样的条件下，对于由一只管组成的负反馈放大电路来说，因其产生的最大附加相移（ ）为-90°相位条件不能满足，故不可能产生自激振荡。在两级直接耦合的负反馈放大电路中，当频率从零变化到无穷大时，附加相移 可以从0°变化到-270°，因而存在使 =-180°。虽然从理论上存在满足相位条件的频率f_o但f_o已趋于无穷大，而且当 时， 已为零，即幅值条件不能满足，所以也不可能产生自激振荡。而在三极直接耦合的负反馈放大电路中，当频率从零变化到无穷大时，附加相移 可以从 变化到-270°，因而存在 =180°的频率f_o，而且当f=f_o时， >0，有可能满足幅值条件，所以可能产生高频自激振荡，可以推知，超过三级以后，放大电路的级数越多，引入负反馈后越容易产生高频自激振荡。因此，实用电路中以三级放大电路为最常见。

与上述分析相类似，放大电路中耦合电容、旁路电容等越多，引入负反馈后就越容易产生低频自激振荡。而且 越大，幅值条件载容易满足。