负反馈对放大电路性能的影响

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负反馈

前面,我们了解到负反馈有不同的类型。那么问题来了,为何要划分这么多类型?这要从负反馈对放大电路的性能影响说起。

不同类型的负反馈对放大电路的性能参数造成的影响是不一样的,所以,要根据放大电路的实际需求(比如想要更大的放大倍数、想获得更好的波形、想提高带负载能力等)选择合适的负反馈类型。

负反馈对放大电路性能的影响

电路中的反馈框图如图所示:

输出电阻

1 减小非线性失真

如图,在分压偏置放大电路中,发射极电阻Re和旁路电容Ce具有反馈作用:

输出电阻

(1)闭合开关S1,Re和Ce具被短路,用示波器测得输入与输出波形如图:

输出电阻

可见,此时电路输出波形明显失真,失真系数为51.271%。

(2)断开开关S1,Re和Ce具被短路起到电流串联负反馈作用,用示波器测得输入与输出波形如图:

输出电阻

输出电阻

可见,此时电路输出波形失真明显改善,失真系数为5.794%。

2 提高增益稳定性

深度负反馈时,闭环放大倍数只与反馈网络有关,若反馈网络用纯电阻元件,则F为常数,那么Af不仅稳定,而且与频率无关。

一般负反馈时,考虑闭环放大倍数与开环放大倍数的幅值关系:

输出电阻

则:

输出电阻

可见,闭环增益的相对变化量比开环增益的相对变化量减小了(1+AF)倍。

如图所示,为测试负反馈对放大倍数的影响,分别在无反馈(S1断开)和有反馈(S1闭合)状态下测量RL=与RL=5.1k两种负载时的输入/输入电压峰峰值:

输出电阻

输出电阻

从表中数据可以看出,在反馈电阻Rf接入前,负载接入前后的电压放大倍数相对变化率为:

输出电阻

在反馈电阻Rf接入后,负载接入前后的电压放大倍数相对变化率为:

输出电阻

可见,在负载发生变化时,合适的反馈网络可以提高放大倍数的稳定性,代价是降低了电压放大倍数。

3 展宽通频带

以阻容耦合多级放大电路为例,反馈网络Rf=10k,Cf=10μF,反馈类型为电压串联负反馈,对反馈网络接入前后的电路频率特性进行分析:

输出电阻

输出电阻

(1)S1断开,反馈网络断开时的电压放大倍数为:

输出电阻

通频带fH-fL,其中fH为上限截止频率,fL为下限截止频率,分别对应放大倍数为0.7A的频率。

(2)S1闭合,反馈网络接入时的电压放大倍数为:

输出电阻

通频带fH-fL,其中fH为上限截止频率,fL为下限截止频率,分别对应放大倍数为0.7Af的频率。

可见,反馈网络接入时中频带的放大倍数下降,但是对应的通频带更宽。

4 改变输入电阻和输出电阻

以阻容耦合多级放大电路为例,反馈网络Rf=10k,Cf=10μF。

(1)交流信号源串接R=1k的电阻,分别测量串接前后的输入电压:

输出电阻

得到,无反馈时的输入电阻:

输出电阻

有反馈时的输入电阻:

输出电阻

电路中的反馈类型为电压串联负反馈,从输入端比较形式看属于串联反馈,因此串联反馈使输入电阻增大。

(2)分别测量RL开路和接通时的输出电压:

输出电阻

无反馈时的输出电阻:

输出电阻

有反馈时的输出电阻:

输出电阻

电路中的反馈类型为电压串联负反馈,从输出端采样形式看属于电压反馈,因此电压反馈使输出电阻减小。

由以上分析,可见,不同的负反馈类型将会对放大电路的性能参数产生不同影响,使用时可在电路中添加合适的负反馈,以满足实际需求。

这几天事情较多,更新不及时,请多多体谅。

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