第4章-反馈放大结构与应用
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4.1 反馈的基本概念
净输入信号 $\dot{X}’{i}$ $=$ 输入信号 $\dot{X}{if}$ $+$ 反馈信号 $\dot{X}_f$
输入输出回路存在联系，则存在反馈。
多级放大电路中：
局部反馈：只对本级起作用的反馈
级间反馈：反馈跨级起作用（常见：从整个电路的输出端引回到输入端）
4.2 正反馈和负反馈
判断：（单极化传输条件：先放大，后反馈）
同端异号 -> 负反馈
同端同号 -> 正反馈
异端异号 -> 正反馈
异端同号 -> 负反馈
4.3 电压反馈和电流反馈
输出端短路法：
短路之后反馈不存在：电压反馈
短路之后反馈存在：电流反馈
4.4 串联反馈和并联反馈
输入端：
并联反馈：反馈信号和输入信号接于基本放大电路的同一输入端
串联反馈：反馈信号和输入信号接于基本放大电路的不同输入端
4.5 反馈放大电路的一般表达式
$x_i’ = x_{if} - x_f$
输入（输入信号）：$x_{if}$
基本放大器输入（净输入）：$x_i’$
反馈网络输出：$x_f$
基本放大器放大倍数（开环增益）：$\textcolor{red}{\large A’ = \frac{x_o’}{x_i’}}$
基本放大器输出：$x_o’$
基本放大器输入（净输入）：$x_i’$
反馈网络反馈系数：$\textcolor{red}{\large k_f = \frac{x_f}{x_{of}}}$
反馈网络输出：$x_f$
反馈网络输入：$x_{of}$
基本放大器输出就是反馈网络输入：$x_o’ = x_{of}$
环路增益（闭环增益）：$\textcolor{red}{\large A_f = \frac{x_{of}}{x_{if}} = \frac{A’}{1 + A’k_f}}$
闭环增益根据反馈组态不同而不同！
4.6 深度负反馈的近似计算
反馈深度：$1 + A’k_f$
负反馈：$|1 + Ak_f| > 1 \Rightarrow |A_f| < |A|$
深度负反馈：$|1 + Ak_f| \gg 1$
$A_f \approx \frac{1}{k_f}$
$x_{if} \approx x_f, x_i’ \to 0$
正反馈：$|1 + Ak_f| < 1 \Rightarrow |A_f| > |A|$
深度正反馈：$|1 + Ak_f| \ll 1$
$A_f \approx \frac{x_{of}}{x_{if}} \to \infin $
振荡器、信号发生器
深度负反馈特点：虚断、虚断
${\large A_f = \frac{x_{of}}{x_{if}} \approx \frac{1}{k_f} = \frac{x_{f}}{x_{x_{of}}}}$
$x_{if} \approx x_{f}$
$x_i’ = x_{if} - x_f \to 0$
例1.
例2.
例3.
4.7 负反馈提高增益的稳定性
$\frac{\Delta A_f}{A_f} = \frac{1}{1 + A k_f} \frac{\Delta A}{A}$
$\frac{\Delta A_f}{A_f}$：闭环增益相对变化量
$\frac{\Delta A}{A}$：开环增益相对变化量
灵敏度降低，稳定性提高。
深度负反馈下，闭环增益只取决于反馈网络：
电压串联负反馈只能稳定电压增益
电压并联负反馈只能稳定互阻增益
电流串联负反馈只能稳定互导增益
电流并联负反馈只能稳定电流增益
4.8 负反馈减小非线性失真
负反馈只能减小反馈环内产生的失真，
不能减小输入信号的失真。
4.9 负反馈展宽通频带
引入负反馈后，放大电路的上限频率提高到原来的 $1 + A_fk_f$ 倍，下限频率降低到原来的 $\frac{1}{1 + A_fk_f}$ 倍，总通频带展宽。
引入负反馈前后，放大电路的增益带宽积（$=$ 通带增益 $*$ 通频带）几乎不变。
4.10 负反馈对输入电阻的影响
主要取决于串联反馈还是并联反馈。
引入串联负反馈，增大输入电阻（到原来 $1 + A k_f$ 倍）；
引入并联负反馈，减小输入电阻（到原来 ${\large \frac{1}{1 + A k_f}}$ 倍）
4.11 负反馈对输出电阻的影响
主要取决于电压反馈还是电流反馈。
引入电压负反馈，减小输出电阻到原来 ${\large \frac{1}{1 + A_o k_f}}$ 倍（稳定输出电压）；
引入电流负反馈，增大输出电阻到原来 $1 + A_s k_f$ 倍（稳定输出电流）
$R_o$ 是考虑了反馈网络负载效应的基本放大电路的输出电阻
$A_o$ 为基本放大电路的开环增益
$A_s$ 为基本放大电路的短路增益
4.12 负反馈放大电路的自激振荡现象
负反馈一般在中频区，在高频/低频区，因为电路的附加相移，电路在某个频率电变成正反馈，甚至产生自激振荡（电路自己激励自己产生震荡：输入信号为零，放大电路仍有输出信号）。
耦合电容、旁路电容、级间电容、杂散电容等影响相位。
自激振荡的好坏：
放大电路中，为了电路的稳定性，需要避免产生自激振荡
正弦波振荡器中，需要通过电路自激振荡产生正弦波
自激振荡的平衡条件：幅值、相位平衡条件
4.13 负反馈放大电路的稳定性分析及相位补偿
相位补偿原理：
稳定裕度：
增益裕量：一般负反馈电路要求：$G_m \le -10dB$，$G_m$ 越负越稳定
相位裕量：一般负反馈电路要求：$\varphi_m \ge 45°$，$\varphi_m$ 越大越稳定
滞后补偿法消除自激振荡：代价——通频带变窄
交流：${\large \frac{v_o}{v_i} = -\frac{R_1}{R_f}}$
反馈之路：
输入回路：包含 be (gs, +-) 的回路
输出回路：包含最后一个晶体管的回路
判断反馈类型（法1）：离晶体管最近处短路
令$
\begin{cases}
v_0 = 0
\begin{cases}
输出回路不存在 & 电压反馈\
输出回路存在 & 电流反馈\
\end{cases}\
v_i = 0
\begin{cases}
输入回路不存在 & 并联反馈\
输入回路存在 & 串联反馈\
\end{cases}\
\end{cases}
$
判断反馈类型（法2）：
条件：①信号源与负载有公共接地端②反馈网络无晶体管
反馈网络通过晶体管与输出相连：$\begin{cases}是 & 电流反馈\ 否 & 电压反馈\end{cases}$
反馈网络通过晶体管与输入相连：$\begin{cases}是 & 串联反馈\ 否 & 并联反馈\end{cases}$
电压放大器：输出电压稳定
输入电阻大：$R_i \to \infin$
输出电阻小：$R_o \to 0$
电流放大器：输出电流稳定
输入电阻小：$R_i \to 0$
输出电阻大：$R_o \to \infin$
深度负反馈：
电压负反馈稳定输出电压
电力负反馈稳定输出电流
与输出电阻无关
虚短虚断：离晶体三极管最近处 be (gx, +-)
$A_f = \frac{1}{k_f}$
$x_{if} \approx x_f, x_i’ \to 0$
