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简介

  
反馈放大器,把输出信号的一部或全部送回输入端,以改变放大性能的放大电路。由输出端送回输入端的信号称为反馈信号。反馈信号在输入端与外加信号相加(或相减)组成放大器的净输入。当反馈信号使净输入增强从而使放大器增益提高时,称为正反馈。当反馈信号使净输入减弱从而使增益下降时,称为负反馈。

效果

  
反馈放大器由基本放大器、反馈网络、取样电路和混合电路组成。负反馈能在如下几个方面改变放大器的性能,达到所希望的效果。①对增益的影响。负反馈能使放大器的闭环增益趋于恒定,少受开环增益波动的影响。正反馈虽然提高了增益,但却不能使增益恒定。②对放大器输入和输出阻抗的影响。放大器输入阻抗值会因信号在输入端混合的方式不同而异。③对放大器非线性失真的影响。在相同的输出幅度下,负反馈放大器的非线性失真比无反馈者为小。④对通频带的影响。负反馈能使放大器的幅频特性变得比较平坦,通频带得到展宽。正反馈放大器具有较高的增益和较好的选择性,但频带变窄,且工作稳定性差。除早期的再生式高频放大器外,一般放大器很少采用正反馈。

原理

  
反馈网络的作用是使系统的输出和输入发生联系,形成称为反馈环的环路。未加反馈网络,即不构成环路(称为开环)时,输入信号Xi直接送入基本放大器,放大器的输出X0=AXi,其中A为基本放大器的增益(亦称开环增益)。加上反馈网络,即构成反馈环路(称为闭环)时,送入基本放大器的净输入变为Xi-BX0,B是反馈网络的增益。输出X0与输入Xi之比Af为反馈放大器的增益(称为闭环增益)
(图1)

  上式是反馈放大器的基本关系式,它表示闭环增益与开环增益间的关系。其中A和B一般为复数,随频率而变,因此,Af一般也是随频率而变的复数。在中频,如AB为负,式中分母(1-AB)的值大于1,闭环增益变小,相当于负反馈;如AB为正,且其值小于1,式中分母(1-AB)也小于1,闭环增益变大,则相当于正反馈。当AB为正,且AB≥1时,系统就质变到自激状态,该式失效。负反馈已在实际放大器中获得广泛应用。这是因为它能在如下几个方面改变放大器的性能,达到所希望的效果。

  
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①对增益的影响:负反馈能使放大器的闭环增益趋于恒定,少受开环增益波动的影响。如果使式中的乘积AB的绝对值比1大很多,则闭环增益Af≈1/B。这样,只要用比较恒定的无源元件组成的反馈网络,负反馈放大器的增益就基本上不受开环增益A的影响。正反馈虽然提高了增益,但却不能使增益恒定。

  ②对放大器输入和输出阻抗的影响:放大器输入阻抗值会因信号在输入端混合的方式不同而异。在负反馈的情况下,电压混合使输入阻抗增高,电流混合使输入阻抗降低。而输出阻抗则因对输出信号的取样方式不同而异。在负反馈的情况下,电流取样使输出阻抗增高,电压取样使输出阻抗降低。对这些混合方式和取样方式取不同的组合,可得四种能满足不同使用要求的反馈方式。

  
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③对放大器非线性失真的影响:在相同的输出幅度下,负反馈放大器的非线性失真比无反馈者为小。但当输入信号的运用范围很大,例如运用到电子器件的饱和与截止状态时,虽采用负反馈,也起不到减小非线性失真的作用。

  ④对通频带的影响:负反馈能使放大器的幅频特性变得比较平坦,通频带得到展宽。

  正反馈放大器具有较高的增益和较好的选择性,但频带变窄,且工作稳定性差。除早期的再生式高频放大器外,一般放大器很少采用正反馈。

方框图及一般表达式

方框图

  
反馈放大器可用图2的方框图表示,图中X可以代表信号电压也可以代表信号电流(信号只包括中频段,不包括低频段和高频段,因此X上面不打点,即不用复数表示)。Xi为反馈放大器的输入信号,Xf为反馈放大器的反馈信号,Xd为基本放大器的净输入信号,Xo反馈放大器的输出信号,A为基本放大器的放大倍数,F为反馈网络的反馈系数。符号≈表示比较环节,即输入信号Xi与反馈信号Xf在该点叠加,Xi和Xf叠加后,若Xd增大为正反馈;反之,若Xd减小为负反馈。并规定,信号只能沿支路箭头方向传输。由基本放大器的输入和反馈网络的输出组成的闭合环路称为反馈环,由一个反馈环组成的反馈放大器称为单环反馈放大器。

一般表达式

  1. 一般表达式的推导

  
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图3中各信号之间的关系为

  2. 基本放大器的放大倍数

  
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图4开环放大倍数,是考虑了反馈网络负载效应的基本放大器的放大倍数。   3. 反馈网络的反馈系数
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(图片5)

  4. 反馈放大器的放大倍数

  又称为闭环放大倍数
(图6)上式为反馈放大器的基本方程式。

  5. 反馈深度

  (图7)
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它是反馈放大器的一项重要指标,反馈放大器的性能都与它有关
(图8)。   6. 环路放大倍数
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(图9)[1]

判断

  反馈放大器是由基本放大器和反馈网络两部分组成。基本放大器是将输入量放大后送到输出端,而反馈网络是将输出回路中的输出量的一部分或全部分反送回到输入回路。因此反馈放大器判断方法如下:

  (1) 判断有没有反馈

  首先判断有没有反馈支路,如有,则放大器有反馈;如没有,则放大器无反馈。判断出放大器有反馈后,还要进一步判断这条支路如果只对交流信号起作用,就为交流反馈;如果只对直流起作用,就为直流反馈;如果对交流和直流都起作用,就为交直流反馈。

  (2) 判断反馈类型

  判断反馈放大器是电压反馈还是电流反馈,是串联反馈还是并联反馈,一般用短路法判断。

  将反馈放大器的负载RL短路,即令输出电压Vo=0(注意:Vo=0,但Io10)。如无反馈信号经反馈支路加到反馈放大器的输入回路,为电压反馈;反之,如有反馈信号经反馈支路加到反馈放大器的输入回路,为电流反馈。

  将反馈放大器的输入端对地短路,即令输入电压Vi=0。如果反馈信号能加到基本放大器的输入端,为串联反馈;反之,如果反馈信号不能加到基本放大器的输入端,为并联反馈。

  (3) 判断正、负反馈

  用电压的瞬时极性(称为瞬时极性法)判断正、负反馈

  设反馈放大器某瞬间输入电压Vi的相位为正(用+表示),经基本放大器逐级的相位变化,又从输出回路通过反馈支路反回到放大器的输入端的电压为正(用(+)表示),即为正反馈;反之,如果经反馈支路反回到放大器的输入端的电压为负(用(-)表示),即为负反馈。[1]

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