第17章電子電路中的反饋17.1反饋的基本概念17.2放大電路中的負(fù)反饋17.3振蕩電路中的正反饋17.1反饋的基本概念17.1.1反饋的基本概念反饋：將放大電路輸出量(電壓或電流)的一部分或全部通過某種電路引回到輸入端，經(jīng)過比較后，再控制輸出量的過程。+UCC通過+RUECCRB1RCC通過RERB將輸出電壓反饋到輸入C1+將輸出電流2反饋到輸入+C1++C2+ui–+u+RRLuo+–oB2REiRERLu–o––負(fù)反饋放大電路的方框圖及增益的一般表達(dá)式凈輸入信號輸出信號XX基本放大Xi+–do電路AXf輸入信號反饋反饋信號電路F反饋系數(shù)反饋放大電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：XX基本放大電路Ao反饋電路FfXXdo放大倍數(shù)比較環(huán)節(jié)XXXdif17.1.2反饋的分類1.按反饋的極性分類負(fù)反饋：反饋削弱凈輸入信號，使放大倍數(shù)降低。正反饋：反饋增強(qiáng)凈輸入信號，使放大倍數(shù)提高。在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能正常工作。在振蕩器中引入正反饋，用以產(chǎn)生波形。引入直流2.按交直流性質(zhì)分類負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。直流反饋：反饋只對直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號。引入交流交流反饋：反饋只對交流負(fù)饋的目的：改善放大電路的性能分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號。3.按輸出端取樣對象分類電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓，與輸出電壓成正比。電流反饋：反饋信號取自輸出電流，與輸出電流成正比。電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。4.按輸入端聯(lián)接方式分類串聯(lián)反饋：反饋信號與凈輸入信號在輸入端串聯(lián)。并聯(lián)反饋：反饋信號與凈輸入信號在輸入端并聯(lián)。負(fù)反饋的類型電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋交流反饋負(fù)電流串聯(lián)負(fù)反饋反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋直流反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)5.負(fù)反饋類型的判別步驟1)找出反饋網(wǎng)絡(luò)（一般是電阻、電容）。2)判別是交流反饋還是直流反饋？3)判別是否負(fù)反饋？4)是負(fù)反饋！判斷是何種類型的負(fù)反饋？17.2放大電路中的負(fù)反饋17.2.1負(fù)反饋的類型1并聯(lián)電壓負(fù)反饋ifRF設(shè)輸入電壓ui為正，

i1Rid

各電流的實(shí)際方向如圖+1–

+－ui++差值電流id=i1–ifuo–R2RL–if削弱了凈輸入電流(差值電流)—負(fù)反饋uif

o取自輸出電壓—電壓反饋反饋電流Rf反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較—并聯(lián)反饋特點(diǎn)：輸入電阻低、輸出電阻低2串聯(lián)電壓負(fù)反饋RF設(shè)輸入電壓ui為正，–uf+

–各電壓的實(shí)際方向如圖Ru–d+

1+差值電壓u=u–u+++uodifui

R2RLu削弱了凈輸入電壓(差值電壓)—負(fù)反饋––R1f反饋電壓ufuo取自輸出電壓—電壓反饋R1RF反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較—串聯(lián)反饋特點(diǎn)：輸入電阻高、輸出電阻低3串聯(lián)電流負(fù)反饋

i設(shè)輸入電壓ui為正，u––+o

+d+各電壓的實(shí)際方向如圖+uouiR2RL差值電壓ud=ui–uf–+uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)—負(fù)反饋Ruf–反饋電壓uf=Rio取自輸出電流—電流反饋反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較—串聯(lián)反饋ufuiio

特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無關(guān)—同相輸入恒流源電路或電壓—電流變換電路RR4并聯(lián)電流負(fù)反饋ifRF設(shè)輸入電壓ui為正，

i1R1id

io+–+各電流的實(shí)際方向如圖+－差值電流id=i1–ifuiR2RLif削弱了凈輸入電流(差值電流)—負(fù)反饋–RR反饋電流ifio取自輸出電流—電流反饋RRF反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較—并聯(lián)反饋4并聯(lián)電流負(fù)反饋ifRF設(shè)輸入電壓ui為正，

i1R1id

i+–+o各電流的實(shí)際方向如圖+－差值電流id=i1–ifuiR2RLif削弱了凈輸入電流(差值電流)—負(fù)反饋–RR反饋電流ifio取自輸出電流—電流反饋RRFui1RFio(1)uii1，且i1if1RR1R特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無關(guān)—反相輸入恒流源電路例1：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。串聯(lián)電壓反饋

－－

uo+–+A1–++uo1+

uiA2

RRL––+uf解：因輸入信號和反饋信號分別加在兩個(gè)輸入端上，且兩者極性相同所以是負(fù)反饋；因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引出，所以是電壓反饋；因輸入信號和反饋信號分別加在兩個(gè)輸入端（同相和反相）上的，所以是串聯(lián)反饋；例2：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。并聯(lián)電流反饋

–

+A1

–

+A2uo+u+－o1

－RRLui解：因輸入信號和反饋信號加在同一個(gè)輸入端上，且兩者極性相反，所以是負(fù)反饋；因反饋電路是從運(yùn)算放大器A2的負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，所以是電流反饋；因輸入信號和反饋信號加在同一個(gè)輸入端（同相）上的，所以是并聯(lián)反饋。BJT的四種負(fù)反饋電路+UCC例1：RB1RCC2發(fā)射極電阻RE為C1+輸入回路與輸出回路所共有，所以RE是反饋元件。+++RSRLUURB2REO

+iES–––1)判反饋元件（一般是電阻、電容）(1)連接在輸入與輸出之間的元件。(2)為輸入回路與輸出回路所共有的元件。例1：2)判斷是交流反饋還是直流反饋+UCCRB1RCC2C+交、直流分量的信1++號均可通過RE，所以R引入的是交、直流反饋。+RSRLUEURB2REO

+iESＣE–––如果有發(fā)射極旁路電容，RE中僅有直流分量的信號通過，這時(shí)RE引入的則是直流反饋。例1：3)判斷反饋類型——串聯(lián)電流負(fù)反饋+UCCu與u串聯(lián)，以電壓形式比較ifRB1RCC2C1+——串聯(lián)反饋+++凈輸入信號：+Ube+URS–RLUUbeUiUfURB2R

EO

+ifu正半周時(shí)，u也是正半周，即兩者同相ESIe––if––UbeUiUfUIRIRfeEcc---負(fù)反饋uf正比于輸出電流——電流反饋結(jié)論：反饋類型——串聯(lián)電流負(fù)反饋+UCC反饋過程：Ic

Uf

Ube

RB1RCC2C1+++I+IcRSeRLUURB2REO

+iES–––電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用例2：1)判反饋元件RC+UCCIfRC2F+

C1+電阻RF連接在輸入Ii+與輸出之間，所以RF是反饋元件。RS+IRLUbO

+UiES–––2)判斷是交流反饋還是直流反饋交、直流分量的信號均可通過RF，所以RF引入的是交、直流反饋。例2：3)判斷反饋類型——并聯(lián)電壓負(fù)反饋+Uii與if并聯(lián)，RCCCIC2以電流形式比較——并聯(lián)反饋凈輸入信號：fRF+IC1+i+RS+IRLUIbIiIfbO

+Uii正半周時(shí)，i也是正半周，即兩者同相ES–if––UUUIbIiIfIbeo

ofRFRF——負(fù)反饋if正比于輸出電壓——電壓反饋if與uo反相例2：反饋類型——并聯(lián)電壓負(fù)反饋+UCCRCIfRC2反饋過程：F+IC1+Uo

If

i+RS+IRLUUo

bO

+UiES–––電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用例3：判斷圖示電路中的負(fù)反饋類型。+UCCRB1RC1RC2C2RFC1++TT2++1RSRL

UiRB2RRUO

+E1E2CE2–ES––【解】RE2對交流不起作用，引入的是直流反饋；RE1、RF對交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反饋。RE1對本級引入串聯(lián)電流負(fù)反饋。例3：判斷圖示電路中的負(fù)反饋類型。+UCCRB1RC1RC2－T2C2RFC1－T

++

++1RS

RL

UiRB2RRUO

+E1E2CE2ES–––【解T】2集電極的反饋到T1的發(fā)射極，提高了E1的交流電位，使Ube1減小，故為負(fù)反饋；反饋從T2的集電極引出，是電壓反饋；反饋電壓引入到T1的發(fā)射極，是串聯(lián)反饋。RE1、RF引入越級串聯(lián)電壓負(fù)反饋。例3：如果RF不接在T2的集電極，而是接C2與RL之間，兩者有何不同？+UCCRB1RC1RC2C2RFC1

++TT2++1RSRL

UiRB2RRUO

+E1E2CE2ES–––【解】因電容C2的隔直流作用，這時(shí)RE1、RF僅引入交流反饋。例3：如果RF的另一端不接在T1的發(fā)射極，而是接在它的基極，兩者有何不同，是否會(huì)變成正反饋？+UCCRB1RC1

－RC2C+2RFC1

+－T2++

T1RSRL

RB2UO+Ui–RE1RE2CE2ES––【解】T2集電極的反饋到T1的基極，提高了B1的交流電位，使Ube1增大，故為正反饋；這時(shí)RE1、RF引入越級正反饋。17.2.2負(fù)反饋對放大電路工作性能的影響1.降低放大倍數(shù)AXXX在Af中，AFo

f

fdod1AFXXX負(fù)反饋時(shí)，Xf、Xd同相，所以AF是正實(shí)數(shù)則有：AfA負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，Af也就愈小。射極輸出器、不帶旁路電容的共射放大電路的電壓放大倍數(shù)較低就是因?yàn)殡娐分幸肓素?fù)反饋。2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性AdAf1dAAf

1AFAf1AFA引入負(fù)反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)下降1+|AF|倍，其穩(wěn)定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，稱為深度負(fù)反饋，此時(shí)：1在深度負(fù)反饋的情況Af

F下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關(guān)。例：|A|=300，|F|=0.01。A300則：Af

751AF13000.01dA若：6%AdAf1dA則：

Af1AFA1

(6%)1.5%13000.013.改善波形失真和抑制干擾加反饋前ui小Auoud大略小ui加反饋后略大Auo略大

uf略小F負(fù)反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。4.展寬通頻帶引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加Bf(1AoF)BAu無負(fù)反饋有負(fù)反饋f5.對輸入電阻的影響1)串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻提高rif(1A0F)riibUiUbe無負(fù)反饋時(shí)：ri

+IbIb+ubeu––i+Uiuf有負(fù)反饋時(shí)：rif

Ib–在同樣的Ib下，Ui=Ube+Uf>Ube，rif提高。2)并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻降低ririf

1A0FUbeiiib無負(fù)反饋時(shí)：ri

IbUbe+ubeif有負(fù)反饋時(shí)：rif

–Ii在同樣的Ube下，Ii=Ib+If>Ib，rif降低。改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率系數(shù)，利用它的非線性可放大倍數(shù)下降1+|AF|倍，其穩(wěn)定性提高1+|AF|倍。特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅。反饋放大電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：判斷是何種類型的負(fù)反饋？因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引出，負(fù)反饋：反饋削弱凈輸入信號，使放大倍數(shù)降低。特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅。1)放大電路:放大信號例3：如果RF不接在T2的集電極，而是接C2與RL【解】因電容C2的隔直流作用，這時(shí)RE1、RF僅帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路（1）相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；如果這個(gè)比值取得過大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。6.對輸出電阻的影響1)電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻降低rorof

1A0F電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。2)電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻提高rof(1A0F)ro電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。17.3振蕩電路中的正反饋?17.3.1自激振蕩放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號的現(xiàn)象。注意自激振蕩現(xiàn)象和零點(diǎn)飄移現(xiàn)象的區(qū)別。17.3.1自激振蕩Ui1SAU?開關(guān)合在“1”路。UAUuo2Uf為無反饋放大電路。UAUFouiUi1SAUo?開關(guān)合在“2”為u2Uf有反饋放大電路，F(xiàn)UAU自激振蕩狀態(tài)ouf如果：UfUi開關(guān)合在“2”時(shí),，去掉ui仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。自激振蕩的條件由：UAU自激振蕩的條件oufUFUAuF1foUAFU即：Au

AFF1ouo1）幅度條件：2）相位條件：

A

F2nAuF1n是整數(shù)相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過調(diào)整放大倍數(shù)A或反饋系數(shù)F達(dá)到)。起振及穩(wěn)幅振蕩的過程設(shè)：Uo是振蕩電路輸出電壓的幅度，B是要求達(dá)到的輸出電壓幅度。起振時(shí)Uo0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo=B。起振過程中Uo<B，要求AuF>1，可使輸出電壓的幅度不斷增大。穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo=B，要求AuF=1，使輸出電壓的幅度得以穩(wěn)定。從AuF>1到AuF=1，就是自激振蕩建立的過程起始信號的產(chǎn)生：在電源接通時(shí)，會(huì)在電路中激起一個(gè)微小的擾動(dòng)信號，它是個(gè)非正弦信號，含有一系列頻率不同的正弦分量。17.3.2正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路用來產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦；輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來的。常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。應(yīng)用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開關(guān)等。正弦波振蕩電路的組成1)放大電路:放大信號2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋，反饋信號即是放大電路的輸入信號3)選頻網(wǎng)絡(luò):保證輸出為單一頻率的正弦波即使電路只在某一特定頻率下滿足自激振蕩條件4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使電路能從AuF>1，過渡到AuF=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。1.RC正弦波振蕩電路①電路選出單一頻RCRF∞率的信號–+++uO+RC選頻網(wǎng)絡(luò)u–fRCR正反饋網(wǎng)絡(luò)–1用正反饋信號uf作為輸入信號同相比例電路放大信號②RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。+R傳輸系數(shù)：1R//CU2jCFU。1+U111RR//RCU2jCjC––。。1

1

o

o

式中：

3j(

)oRC分析上式可知：僅當(dāng)=o時(shí)，U2U1=13達(dá)最大值，且u2與u1同相，即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性，fo決定于RC。U2幅頻特性90o相頻特性U1（f）130offfo90oou2與u1波形u1u2③工作原理輸出電壓uo經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取uf作為同相比例電路的輸入信號ui。（1）起振過程（2）穩(wěn)定振蕩（3）振蕩頻率振蕩頻率由相位平衡條件決定。

A=0，僅在f0處F=0滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率f0=12RC。改變R、C可改變振蕩頻率RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下。振蕩頻率的調(diào)整R振蕩頻率FR3R2R11fo

KC2RC–∞+++uOR3R2R1–CRK改變開關(guān)K的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào)；改變電容C的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào)。（4）起振及穩(wěn)定振蕩的條件起振條件AuF>1，因?yàn)閨F|=1/3，則RFAu13R1穩(wěn)定振蕩條件AuF=1，|F|=1/3，則RFAu13R1考慮到起振條件AuF>1,一般應(yīng)選取RF略大2R1。如果這個(gè)比值取得過