一文详解负反馈放大电路

目录：

• 一、简介
• 二、负反馈放大电路的四种组态
• 1、负反馈概述
• 2、运算放大器负反馈电路组态分析
• 三、负反馈放大电路引入正反馈
• 四、负反馈放大电路的总结与计算
• 五、附录

一、简介

分母上等于0，Af无穷大=Xo/Xi，Xo有限，那么Xi=0。放大电路没有输入信号时也有输出，这种叫做放大电路的自激。

由上述分析可知，|1+AF|对负反馈放大电路的性能有很大影响。

|1+AF|的值越大，反馈放大器的增益越小，它是衡量负反馈程度的一个重要指标，把|1+AF|定义为反馈深度。

若|1+AF|>>1，则Af=1/F，这叫做深度负反馈。对于深度负反馈，与基本放大电路似乎无关，这个表达式成立的前提是环路增益的值很大，其中主要是反馈系数很大。

R2把输入和输出连接在一起，很明显是有反馈的;

如上图得到瞬时极性，Ud=U+-U-，U+和U-的相位一致，有反馈就需要减去U-，没有反馈就不需要减了，所以这是负反馈。

放大器A工作在线性区，虚短、虚断成立。

二、负反馈放大电路的四种组态

1、负反馈概述

负反馈放大电路从输入端的接入电路的方式可以分为串联反馈和并联反馈，从输出端的取样方式可以分为电压反馈和电流反馈。

简单的区分方法：

在输入端，如果反馈信号和输入信号接在同一输入端的话就是以电流的形式参与计算，是并联负反馈，如果反馈信号和输入信号接在放大电路的不同端子上的话，那么就是以电压形式参与运算，是串联负反馈;

若输出端的反馈取样点跟输出端在同一点的话就是电压反馈，不在同一点的话就是电流反馈。

(2)电压电流的判断

电压电流反馈是指反馈信号取自输出信号(电压或电流)的形式。电压反馈以图4为例，反馈电压uF是经R1、R2组成的分压器由输出电压uO取样得来。反馈电压是输出电压的一部分，故是电压反馈。在判断电压反馈时，可以采用一种简便的方法，即根据电压反馈的定义——反馈信号与输出电压成比例，设想将放大电路的负载RL两端短路，短路后如使uF=0(或IF=0),就是电压反馈。

电流反馈以图5为例, 图中反馈电流iF为电阻R1和R2对输出电流iO的分流，所以是电流反馈。另一种简方法就是将负载RL开路(RL=∞)，致使iO=0,从而使iF=0,即由输出引起的反馈信号消失了，从而确定为电流反馈。

下面的方法更好记忆：

将负载短路，也就是将RL短路，如果反馈信号还存在，就是电流负反馈;如果反馈信号为0，就是电压负反馈。

在运算放大器负反馈电路中，反馈引回到输入另一端则为串联反馈如图4，图中uD与uF串联连接;如果引回到输入另一端则为

并联反馈如图5，图中iD与iF并联连接。

电流负反馈和电压负反馈是作用于输出端，电流负反馈可以稳定输出电流，增加输出电阻，电压负反馈可以稳定输出电压，减小输出电阻。

串联负反馈和并联负反馈是作用于输入端，串联负反馈增加输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。

2、运算放大器负反馈电路组态分析

以下守于运算放大器负反馈电路的四种方式：

1)并联电压负反馈

图1(a)是反相比例运算电路。从反馈类型来看，反馈电路自输出端引出而接到反相输入端。设输入电压μi为正，则输出电压μo为负。此时反相输入端的电位高于输出端的电位.输入电流和反馈电流的实际方向即如图1(a)中所示.差值电流即削弱了净输入电流(差值电流)，故为负反馈。

反馈电流取自输出电压(即负载电压) ,并与之成正比，故为电压反馈。反馈信号与输入信号在输人端以电流的形式作比较,两者并联，故为并联反馈。因此,反相比例运算电路是引入并联电压负反馈的电路。由前面讨论可知，电压负反馈的作用是稳定输出电压，并联反馈电路则降低输入电阻。反馈系数F由定义式得出：其中XF为反馈电流，所以反馈系数 。可见，反馈系数具有电导(电阻的倒数)的量纲，称为互导反馈系数。

2)串联电压负反馈

由1(b)是同相比例运算电路。从反馈类型来看，反馈电路自输出端引出接到反相输人端，面后经电阻RL接“地”。设为正，则也为正.此时反相输入端的电位低于输出端的电位，但高于“地”电位， 和的实际方向与电路中的参考方向相反。经RF和R1分压后.反馈电压= —R1它是的一部分。由输人端电路可得出，差值电压，即削弱了净输入电压(差值电压)，故为负反馈。反馈电压取自输出电压 ，并与之成正比，故为电压反馈。反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式作比较.两者串联，故为串联反馈。因此，同相比例运算电路是引入串联电压负反馈的电路。

反馈系数F由定义式 得 电压负反馈的作用是稳定输出电压，串联反馈电路则有很高的输入电阻。

3)串联电流负反馈

首先分析图1(C)示的电路的功能。从电路结构看它是同比例运算电路，故输出电流由上列两式得出

可见输出电流与负载RL无关，因此图1(C)是一同相输入恒流源电路，或称为电压—电流变换电路。改变电阻R的阻值，就可以改变 的大小 。

其次分析反馈类型。参照上述的同相比例运算电路可知，图1(c)的电路也引入了负反馈。反馈电压 取自输出电流(即负载电流)并与之成正比，故为电流反馈。反馈信号与输入信号在输入端以电压形式作比较()，两者串联，故为串联反馈。因此，同相输入恒流源电路是引入串联电流负反馈的电路。

可见，反馈系数F具有电阻的量纲，称为互阻反馈系数。

4)并联电流负反馈

首先分析图1(d)所示电路的功能。由图可得出， 设 ，则得 输出电流 可见输出电流与负载RL无关，因图1(d)是反相输入恒流源电路。改变电阻RF或R的阻值，就可以改变 的大小。

其次分析反馈类型。设 为正，即反相输入端的电位为正，输出端的电位为负。此时，和的实际方向即如图中所示，差值电流 ，即削弱了净输入电流，故为负反馈。反馈电流取自输出电流，并与之成正比，故为电流反馈。反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式作比较()，两者并联，故为并联反馈，因此，反相输入恒流源电路是引入并联电流负反馈的电路。

总之，从上述四个运算放大器电路可以看出：

(1)反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈;从负载电阻 的靠近地端引出的，是电流反馈;

(2)输入信号和反馈信号分别加在两个输入端(同相和反相)上的是串联反馈;加在同一个输入端(同相或反相)上的是并联反馈;

(3)反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。

至于负反馈对放大电路工作性能的影响，如降低放大倍数、提高放大倍数的稳定性、改善波形失真、展宽通频带以及对放大电路输入电阻和输出电阻的影响，和在分立元件放大电路中所述相同。

5)示例：

例1: 试判别图2(a)和(b)两个两级放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的各是何种类型的反馈电路。

解:(1)在图2(a)中，从运算放大器A2输出端引至A1同相输入端的是串联电压负反馈：

a. 反馈电路从A2的输出端引出，故为电压反馈;

b. 反馈电压和输入电压分别加在A1的同相和反相两个输入端，故为串联反馈;

c. 设为正，则为负，为正。反馈电压使净输入电压 减小，故为负反馈。

(2)在图(b)中，从负载电阻RL的靠近“地”端引入至A1同相输入端的是并联电流负反馈电路：

反馈电路从RL的靠近“地”端引出，故为电流反馈;

反馈电流和输入电流加在A1的同一个输入端，故为并联反馈;

设为正，则 为负，为正。A1同相输入端的电位高于a点，反馈电流的实际方向即图中所示，它使净输入电流减小，故为负反馈。

三、负反馈放大电路引入正反馈

在引入负反馈的同时，引入适当的正反馈，可以有效地增大输入电阻。

在阻容耦合放大电路中，常在引入负反馈的同时，引入合适的正反馈，通常它们的目的具有一致性。

例如，在图所示电路中，为保证耦合电容C1有自身的充放电回路，R1+R2必须接入，但因此降低了放大电路的输入电阻。分析时电容C1、C2对于交流信号均可视为短路，可知其存在两路反馈，第一路为输出电压通过R4和并联电阻R2//R3分压后接到反相输入端，是电压串联负反馈;另一路为通过C2和R1接同相输入端，所引入的是正反馈。

第一路串联负反馈增大了输入电阻，并使运放稳定工作。另一路正反馈虽然在某些方面削弱了负反馈的影响，但在增大输入电阻这一点上与前者目的相同。若断开C2，则正反馈不存在，因为从集成运放同相输入端看进去的等效电阻无穷大，所以电路的输入电阻约为(R1+R2)。而引入正反馈后， R2和R3并联，从集成运放同相输入端看进去的等效电阻仍趋于无穷大，R1中的电流

R1等效到放大电路输入端的电阻为

在负反馈足够深的情况下，

因而将比R1增大许多倍(视反馈深度大小)，从而使整个放大电路的输入电阻不致因R1支路的存在而降低。这种通过引入正反馈提高输入电阻，从而提高输入电压的方法称为“自举”，这类电路因而称为自举电路。

图示 引入正反馈的自举电路

四、负反馈放大电路的总结与计算

为了改善放大电路的某些性能应加入的负反馈类型：

稳定直流量	直流负反馈
改善交流性能	交流负反馈
稳定输出电压	电压负反馈
稳定输出电流	电流负反馈
提高输入电阻	串联负反馈
减小输入电阻	并联负反馈

性能的改善或改变都与反馈深度(1+AF)有关，且以牺牲放大倍数为代价。反馈深度愈大，对放大电路放大性能的改善程度也愈好。但反馈过深容易引起自激振荡，使放大电路无法进行放大。

串联负反馈Xi≈Xf

并联负反馈Ii≈If