模拟电路网络课件 第三十三节负反馈对放大电路性能的影响.doc

模拟电路网络课件第三十三节:负反馈对放大电路性能的影响     负反馈对放大电路性能的影响一、负反馈可提高增益的稳定性在放大电路中引入负反馈,虽然会导致闭环增益的下降,但能使放大电路的许多性能得到改善。例如,可以提高增益的稳定性,扩展通频带,减小非线性失真,改变输入放大电路的增益可能由于元器件参数的变化、环境温度的变化、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。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。一般情况下,为了从数量上说明增益的稳定程度,常用有、无反馈时增益的相对变化量的大小来衡量。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分别表示和的模,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(3)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。二、负反馈可扩大通频带具有稳定闭环增益的作用,即引入负反馈后,由各种原因,包括信号频率的变化引起的增益的变化都将减小。为使分析简单,设反馈网络由纯电阻构成,而且基本放大电路在高频段和低频段各仅有一个拐点,其高频增益的表达式为式中为开环中频增益,为开环上限频率。引入负反馈后,高频段闭环增益的表达式为分子、分母同除以1+,得式中为中频区闭环增益,为闭环上取胜频率。同理,可求出闭环下限频率为由上述结果可见,引入负反馈后,中频闭环增益下降为,上限频率扩展为,即通频带扩展到无反馈时的倍。如果基本放大电路有多个拐点,且反馈网络又不是纯电阻网络时,问题就比较复杂了,但是通频带展宽的趋势不变。三、负反馈可减小非线性失真三极管、场效应管等有源器件具有非线性的特性,因而由它们组成的基本放大电路的电压传输特性也是非线性的,如图1中的曲线1所示。当输入正弦信号的幅度较大时,输出波形就会产生非线性失真。引入负反馈后,将使放大电路的闭环电压传输特性曲线变平缓,线性范围明显展宽。在深度负反馈条件下,,若反馈网络由纯电阻构成,则闭环电压传输特性曲线在很宽的范围内接近于直线,如图1中的曲线2所示,输出电压的非线性失真会明显减小。需要说明的是,加入负反馈后,若输入信号的大小保持不变,由于闭环增益降至开环增益的,基本放大电路的净输入信号输出信号也降至开环时的,显然,三极管等器件的工作范围变小了,其非线性失真也相应地减小了。为了去除工作范围变小对输出波形失真的影响,以说明非线性失真的减小是由负反馈作用的结果,必须保证闭环和开环两种情况下,有源器件的工作范围相同(输出波形的幅度相同),因此,应使闭环时的输入信号幅度加至开环时的倍,如图1中的A、B两点。另外,负反馈只能减小反馈环内产生的非线性失真,如果输入信号本身就存在失真,负反馈则无能为力。四、负反馈能抑制反馈环内噪声和干扰对放大电路来说,噪声或干扰是有害的,下面介绍负反馈能抑制噪声的原理。设在图1(a)中,增益为的放大电路的输入端,存在输入信号和噪声或干扰电压①。此时电路的信-噪比为为了提高电路的信-噪比,在图1(a)的基础上,另外增加一增益为的前置级,并认为该级为无噪声的,然后对此整体电路加一反馈系数为的反馈网络,如图(b)所示。由此可得反馈系统输出电压的表