6.3 放大电路中的负反馈
一、反馈的基本概念
反谓反馈,就是将放大器的输出量(电流或电压),通过一定的网络(反馈网络),回送到放大器的输入回路,并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用,从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。有反馈的放大电路称为反馈放大电路。
在反馈放大电路中,反馈量使放大器净输入量得到增强的反馈称为正反馈,使净输入量减弱的反馈称为负反馈。放大电路普遍采用的是负反馈。
1.基本组成框图
2、基本关系式
上式表明闭环增益Af是开环增益A的 ,小于A。其中,(1 AF)称为反馈深度,它的大小反映了反馈的强弱;乘积AF常称为环路增益。
从上式可知,若,则,说明引入反馈后,由于净输入信号的减小,使放大倍数降低了,引入的是负反馈,且反馈深度的值越大(即反馈深度越深),负反馈的作用越强,也越小。若,则,说明引入反馈后,由于净输入信号的增强,使放大倍数增大了,引入的是正反馈。
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图1中设输入信号ui瞬时极性为正,则输出信号uo的瞬时极性为负,经RF返送回同相输入端,反馈信号uf的瞬时极性为负,净输入信号ud与没有反馈时相比增大了,即反馈信号增强了输入信号的作用,故可确定为正反馈。
图2中设输入信号ui瞬时极性为正,则输出信号uo的瞬时极性为正,经RF返送回反相输入端,反馈信号uf的瞬时极性为正,净输入信号ud与没有反馈时相比减小了,即反馈信号削弱了输入信号的作用,故可确定为负反馈。
二、负反馈的基本类型及判别
1、电压反馈和电流反馈
从输出端看,若反馈信号取自输出电压,则为电压反馈;若取自输出电流,则为电流反馈。
判定方法:
1)输出短路法。将反馈放大器的输出端对交流短路, 若其反馈信号随之消失, 则为电压反馈, 否则为电流反馈。 因为输出端对交流短路后, 输出交变电压为零, 若反馈信号随之消失, 则说明反馈信号正比于输出电压, 故为电压反馈;若反馈信号依然存在, 则说明反馈信号不正比于输出电压, 故不是电压反馈, 而是电流反馈。
2)按电路结构判定:在交流通路中,若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上, 则为电压反馈; 否则是电流反馈。
电压反馈与电流反馈对放大器输出电阻的影响极为不同,电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈使输出电阻增大。
2、串联反馈和并联反馈
串联反馈:反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。
特点:信号源内阻越小,反馈效果越明显。
并联反馈:信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。
特点:信号源内阻越大, 反馈效果越明显。
串联反馈和并联反馈的判定方法:对于交变分量而言, 若信号源的输出端和反馈网络的比较端接于同一个放大器件的同一个电极上, 则为并联反馈;否则, 为串联反馈。
3.反馈形式判断举例
三、负反馈对放大电路性能的影响
放大电路引入负反馈,一般都会造成电压放大倍数Au的下降,反馈电压IeRe越大,电压放大倍数下降越多。虽然负反馈引起Au的下降,但换来的却是放大电路稳定性的提高。对放大电路来讲,提高稳定性至关重要。
采用负反馈提高放大电路的稳定性,从本质上讲,是利用失真的波形来改善波形的失真。实际上并不能使波形失真完全消除。引入负反馈,可扩展放大电路的通频带;若电路在深度负反馈条件下且反馈网络为纯电阻性,又可减小放大电路的非线性失真;负反馈还可抑制反馈环内的噪声和干扰。
小结:并联负反馈减小输入电阻;串联负反馈提高输入电阻;电压负反馈减小输出电阻;电流负反馈增大输出电阻。应根据用途的不同合理选择适当的反馈形式。