模电(二十)放大电路中的反馈(三)交流负反馈对放大电路性能的影响

目录

交流负反馈对放大电路性能的影响

提高放大倍数的稳定性

改变输入电阻

改变输出电阻

展宽频带

减小非线性失真

引入负反馈的一般原则


交流负反馈对放大电路性能的影响

提高放大倍数的稳定性

在中频段,\mathbf{\dot{A_{f}},\dot{A},\dot{F}}均为实数,\mathbf{\dot{A_{f}}}得表达式可写成{\color{DarkRed} \mathbf{A_{f}=A/\left ( 1+AF \right )}}

对上式求微分\mathbf{\frac{\mathrm{d} A_{f}}{\mathrm{d} A}=1/\left ( 1+AF \right )^{2}}\mathbf{dA_{f}=dA/\left ( 1+AF \right )^{2}}

最终得到:{\color{DarkRed} \mathbf{dA_{f}/A_{f}=\left ( 1/1+AF \right )\cdot dA/A}}

【说明:负反馈放大电路放大倍数\mathbf{A_{f}}的相对变化量(\mathbf{dA_{f}/A_{f}})仅为其基本放大电路放大倍数\mathbf{A}的相对变化量(\mathbf{dA/A})的(1+AF)分之一倍;\mathbf{A_{f}}的稳定性是\mathbf{A}\mathbf{\left ( 1+AF \right )}but\mathbf{A_{f}}的稳定性的提高是以损失放大倍数为代价,\mathbf{A_{f}}的放大倍数是\mathbf{A}\mathbf{1/\left ( 1+AF \right )}

改变输入电阻

(输入电阻,观察的是输入端,故以串联负反馈和并联负反馈进行分析)

引入串联负反馈:

模电(二十)放大电路中的反馈(三)交流负反馈对放大电路性能的影响_第1张图片

基本放大电路的输入电阻:{\color{DarkRed} \mathbf{R_{i}={U_{i}}'/I_{i}}}

整个电路的输入电阻:\mathbf{R_{if}=U_{i}/I_{i}=\left ( {U_{i}}' +U_{f}\right )/I_{i}=\left ( {U_{i}}' +AF{U_{i}}'\right )/I_{i}}

{\color{DarkRed} \mathbf{R_{if}= \left ( 1+AF \right ) R_{i}}}【引入串联负反馈时,引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的({\color{DarkRed} \mathbf{1+AF}})倍。】

但是对于上图的两级共射放大电路,Rb1并联在输入端,反馈对它无影响,故引入串联负反馈时,仅仅使引入反馈支路的等效电阻增大!!!


引入并联负反馈:

模电(二十)放大电路中的反馈(三)交流负反馈对放大电路性能的影响_第2张图片

基本放大电路的输入电阻:{\color{DarkRed} \mathbf{R_{i}={U_{i}}/{I}'_{i}}}

整个电路的输入电阻:\mathbf{R_{if}=U_{i}/I_{i}=U_{i}/\left ( {I}'_{i} +I_{f}\right )= U_{i} / \left ( {I}'_{i} +AF{I}'_{i}\right )}

{\color{DarkRed} \mathbf{R_{if}=\left ( 1/1+AF \right )\cdot R_{i}}}【引入并联负反馈时,输入电阻减小,仅为基本放大电路输入电阻的{\color{DarkRed} \mathbf{\left ( 1/1+AF \right )}}倍。】


模电(二十)放大电路中的反馈(三)交流负反馈对放大电路性能的影响_第3张图片


改变输出电阻

(输出电阻,观察的是输出端,故以电压负反馈和电流负反馈进行分析)

引入电压负反馈:

{\color{DarkRed} \mathbf{R_{of}=R_{o}/\left ( 1+AF \right )}}

电压负反馈稳定输出电压,使输出具有恒压特性,因而输出电阻减小


引入电流负反馈:

{\color{DarkRed} \mathbf{R_{of}=\left ( 1+AF \right )R_{o}}}

电流负反馈稳定输出电流,使输出具有恒流特性,因而输出电阻增大

【引入电流负反馈时,引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的({\color{DarkRed} \mathbf{1+AF}})倍。】


展宽频带

模电(二十)放大电路中的反馈(三)交流负反馈对放大电路性能的影响_第4张图片

未引入负反馈时:

 {\color{DarkRed} \mathbf{\dot{A_{f}}=\dot{A}/\left ( 1+\dot{A}\dot{F} \right )}}

{\color{DarkRed} \mathbf{\dot{A_{L}}=\dot{A_{m}}/\left ( 1+f_{L}/jf \right )}}\mathbf{\Rightarrow \dot{A}_{Lf}}

{\color{DarkRed} \mathbf{\dot{A_{H}}=\dot{A_{m}}/\left ( 1+jf/f_{H} \right )}}\mathbf{\Rightarrow \dot{A}_{Hf}}

引入负反馈后:

{\color{DarkRed} \mathbf{f_{Hf}=\left ( 1+AF \right )f_{H}}}

{\color{DarkRed} \mathbf{f_{Lf}=f_{L}/\left ( 1+AF \right )}}

{\color{DarkRed} \mathbf{f_{bwf}=\left ( 1+AF \right )f_{bw}}}

减小非线性失真

模电(二十)放大电路中的反馈(三)交流负反馈对放大电路性能的影响_第5张图片

  • 由于晶体管输入特性的非线性,当b-e间加正弦波信号电压时,基极电流的变化不是正弦波,如图(a)
  • 设想,若加在b-e间的电压正半轴幅值小于负半轴的幅值,则其电流失真会减小,甚至为正弦波,如图(b)
  • 假设基本放大电路的输出信号与输入信号同相(图c)
  • 可得到净输入信号的正半轴幅值小于负半轴,如图(d)

故:在引入负反馈前后,输出量基波幅值相同的情况下,非线性失真减小到基本放大电路的1/(1+AF)倍 

引入负反馈的一般原则

  • 为了稳定静态工作点应引入直流负反馈。为了改善电路的动态性能,应引入交流反馈。
  • 根据信号源特点,增大输入电阻应引入串联负反馈。减小输入电阻应引入并联负反馈。
  • 根据负载需要,需输出稳定电压即减小输出电阻的应引人电压负反馈,需输出稳定电流即增大输出电阻的应引入电流负反馈。
  • 从信号转换关系上看,输出电压是输入电压受控源的为电压串联负反馈。输出电压是输入电流受控源的为电压并联负反馈。输出电流是输入电压受控源的为电流串联负反馈。输出电流是输入电流受控源的为电流并联负反馈。(当1+AF》1时,它们的转换系数约为1/F)

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