放大电路负反馈介绍及其对电路的改善

1. 开环放大器或基本放大器
　　 　　　

　　图7.1是一个放大器电路，它具有单向性的特点，信号只有从输入到输出一条通路，不存在其它的通路，特别是没有从输出到输入的通路。这种放大器叫做开环放大器或基本放大器。
2、闭环放大器
　　为了改善基本放大器的性能， 从基本放大器的输出端到输入端引入一条反向的信号通路，构成这条通路的网络叫做反馈网络，这个反向传输的信号叫做反馈信号。由基本放大器和反馈网络构成的放大器叫做闭环放大器或反馈放大器。所谓反馈，就是通过一定的电路形式（反馈网络）， 把放大电路输出信号的一部分或全部按一定的方式送回到放大电路的输入端，并影响放大电路的输入信号。这样，电路输入端的实际信号不仅有信号源直接提供的信号， 还有输出端反馈回输入端的反馈信号。
3、反馈放大器一般模型　
　　

其基本放大器和反馈网络都具有单向性。图7.2中各函数之间的关系为：
Xid = Xi - Xf Xo = A * Xid Xf = F * Xo
A = Xo / Xid F = Xf / Xo
AF = Xf / Xid
上式中Xid为基本放大电路的输入信号, Xi、Xo分别为反馈放大电路的输入、输出信号，Xf为反馈网络的输出信号， A为基本放大电路的增益，F为反馈网络的传输系数，AF称为环路增益。若用Af表示反馈放大电路的增益，则有　　
Af = Xo/Xi = AXid/(1+FA) = A/[1+(Xf/Xid)]
Af = A/(1+FA)
上式中1+FA称为放大电路的反馈深度，它是衡量反馈程度的一个重要指标。
当|1+AF|1时，则Af
即引入反馈后，增益减少了，这种反馈一般称为负反馈。
当|1+AF|A
即引入反馈后，增益增大了，这种反馈一般称为正反馈。正反馈虽然可以提高放大电路的增益，但性能不稳定，一般很少用。
当|1+AF|=0时，则Af趋向无穷。
这就是说，放大电路在没有输入信号时，也有输出信号，叫做放大电路的自激。
负反馈对放大电路性能的改善:
一、提高增益的稳定性
　　稳定性是放大电路的重要指标之一。在输入一定的情况下，放大电路由于各种因素的变化，输出电压或电流会随之变化，因而引起增益的改变。引入负反馈，可以稳定输出电压或电流，进而使增益稳定　。
　　

上式表明：引入深负反馈的情况下，负反馈放大器的增益只与反馈系数F有关，因此有很高的稳定性。 由于增益的稳定性是用其绝对值的相对变化来表示的，因此上式可以表示为：
　　

上式表明：引入负反馈以后，增益的稳定度提高了1+AF倍
二、扩展通频带
　　从本质上说，频带限制是由于放大电路对不同频率的信号呈现出不同的放大倍数而造成的。负反馈具有稳定闭环增益的作用，因而对于频率增大（或减小）引起的放大倍数下降，同样具有稳定作用。也就是说，它能减小频率变化对闭环增益的影响，从而展宽闭环增益的频率。
　　可以证明：引入负反馈后，放大器的通频带扩展了1+AF倍
　　注意：对于电压串联负反馈情况， 展宽的是电压增益的频带(1+ AF倍)。对于其它三种类型能否展宽电压增益的频带与其它条件有关。
三、对输入、输出电阻的影响
　　　　　　　　　　　　　　　
（1）串联负反馈使输入电阻增加
　　　　

　　　
　　由于基本放大电路与反馈电路在输入回路串联，如图7.10所示。因为 Vd = Vi - Vf, Vf削弱了Vi的作用，导致在同样的Vi下，Ii比无反馈时小，因此，串联负反馈具有提高输入电阻的作用。
　　

上式表明：串联负反馈使输入电阻增大1+AF倍。
（2）并联负反馈使输入电阻减少
　　　　　

　　由于基本放大电路与反馈电路在输入回路中并联， 如图 7.11所示，由于Ii = Id + If，在相同的Vi作用下，因If的存在而使Ii增加，因此，并联负反馈使输入电阻Rif=Vi/Ii减小。
　　　

所以，并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍。
（3）电压负反馈使输出电阻减小
　　由于电压负反馈具有稳定输出V0的作用，即RL改变时，维持V0基本不变，相当于内阻很小的电流源。∴电压负反馈的引入，使R0比无反馈时小。可以证明：Rof= Ro /(1+AoF)
　　其中Ao：RL短路的开环放大倍数。
（4）电流负反馈使输出电阻增大
　　由于电流负反馈具有稳定输出I0的作用，即RL改变时，维持I0基本不变，相当于内阻很大的电流源。∴电流负反馈的引入，使R0比无反馈时大。可以证明：Rof=(1+AoF)Ro
　　其中Ao：RL开路的开环放大倍数。
四、减少非线性失真
　　 　

　　由于放大器均存在非线性传输特性如图7.12所示，特别是输入信号幅度较大的情况下 ， 放大器可能工作到它的传输特性的非线性部分，使输出波形产生非线性失真。引入负反馈后，可以使这种失真减少。