week8-1-放大电路中的反馈1

week8-1-放大电路中的反馈1¶

5.1 反馈的基本概念及判断方法¶

关键概念¶

• 反馈：将输出信号的一部分或全部通过特定电路形式作用到输入回路，影响输入量的措施。
• 正反馈与负反馈：
• 正反馈：反馈使输出信号的变化增大， \(\Delta X_o \uparrow\) 。
• 负反馈：反馈使输出信号的变化减小， \(\Delta X_o \downarrow\) 。
• 直流反馈与交流反馈：
• 直流反馈：反馈量包含直流量，存在于直流通路。
• 交流反馈：反馈量包含交流量，存在于交流通路。
• 局部反馈与级间反馈：
• 局部反馈：仅影响某一级放大电路。
• 级间反馈：影响两级或多级放大电路。

判断反馈的方法¶

• 瞬时极性法：
• 若反馈量 \(X_f\) 的极性使净输入量 \(X_i' = X_i - |X_f|\) 减小，则为负反馈。
• 若反馈量 \(X_f\) 的极性使净输入量 \(X_i' = X_i + |X_f|\) 增大，则为正反馈。
• 电容的作用：判断反馈网络中电容对直流通路和交流通路的影响。

示例分析¶

5.2 负反馈放大电路的四种基本组态¶

四种组态¶

1. 电压串联负反馈：
   - 反馈信号为电压，串联于输入端。
   - 特点：稳定输出电压，提高输入阻抗。
2. 电压并联负反馈：
   - 反馈信号为电压，并联于输入端。
   - 特点：稳定输出电压，降低输入阻抗。
3. 电流串联负反馈：
   - 反馈信号为电流，串联于输入端。
   - 特点：稳定输出电流，提高输入阻抗。
4. 电流并联负反馈：
   - 反馈信号为电流，并联于输入端。
   - 特点：稳定输出电流，降低输入阻抗。

5.3 负反馈放大电路的表示方法¶

反馈网络的表示¶

• 反馈系数 \(F\) ：定义为反馈量与输出量的比值，即 \(F = \frac{X_f}{X_o}\) 。
• 闭环增益 \(A_f\) ：考虑反馈后的增益，公式为：
  $$
  A_f = \frac{A}{1 + AF}
  $$
  其中， \(A\) 为开环增益， \(AF\) 为环路增益。

5.4 深度负反馈放大电路放大倍数的估算¶

深度负反馈条件¶

• 当 \(|AF| \gg 1\) 时，称为深度负反馈。
• 在深度负反馈条件下，闭环增益近似为：
  $$
  A_f \approx \frac{1}{F}
  $$

计算示例¶

假设反馈系数 F = 0.1，开环增益 A = 1000，则闭环增益为：

A_f ≈ 1 / F = 1 / 0.1 = 10

5.5 负反馈对放大电路性能的影响¶

主要影响¶

• 增益稳定性：负反馈降低增益的敏感性。
• 非线性失真：负反馈减少输出信号的非线性失真。
• 输入与输出阻抗：根据反馈组态的不同，输入阻抗可能增加或减少，输出阻抗通常降低。
• 带宽扩展：负反馈扩展放大电路的带宽。

5.6 负反馈放大电路的稳定性¶

稳定性分析¶

• 相位裕度与增益裕度：
• 相位裕度：在增益为 1 时，相位距离 -180° 的差值。
• 增益裕度：在相位为 -180° 时，增益距离 0 dB 的差值。
• 稳定性条件：相位裕度 > 0° 或增益裕度 > 0 dB。

波特图示例¶

第四章：放大电路的频率响应¶

4.1 单管放大电路的频率响应¶

关键概念¶

• 频率响应：放大电路对不同频率信号的增益特性。
• 幅频特性：增益随频率变化的关系。
• 相频特性：相位随频率变化的关系。
• 上限频率 \(f_H\) ** 和 下限频率 \(f_L\) **：分别定义为增益下降到中频增益的 0.707 倍时的频率。

截止频率公式¶

4.2 多级放大电路的频率响应¶

总体频率特性¶

• 总增益为各级增益的乘积：
  $$
  A_u = \prod_{k=1}^n A_{uk}
  $$
• 总截止频率为各级截止频率的叠加：
  $$
  f_L \approx 1.1 \sqrt{\sum_{k=1}^n f_{Lk}^2}, \quad f_H \approx \frac{1}{1.1} \sqrt{\sum_{k=1}^n \frac{1}{f_{Hk}^2}}
  $$

波特图示例¶

数学推导与公式¶

增益带宽积¶

• 定义：增益与带宽的乘积为常数。
• 公式：
  $$
  GBW = A \cdot BW
  $$

多级放大电路的总增益¶

• 总增益为各级增益的叠加（以对数形式表示）：
  $$
  20 \log |A_u| = \sum_{k=1}^n 20 \log |A_{uk}|
  $$

图表与表格¶

表格：单管与多级放大电路的波特图对比¶

图表：典型波特图¶