清华大学电子工程系 2011年
A0 Af 1 A0 F
8
李国林 电子电路与系统基础
负反馈的实现
放大
sin
se
AF
A0
F
反馈
sout
闭环
sf
检测
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清华大学电子工程系
2011年春季学期
9
信号检测的实现
iout
放大
sin
se
AF
A0
sout
A0
vout
RL
A0
iout
RL
6
负反馈 大纲
• 源与负载的连接关系
– 四种放大器的内阻
• 负反馈放大器原理框图
– 四种连接关系与对应的四种基本放大器
• 负反馈放大器简化分析
• 负反馈网络的负载效应 • 运放的四种负反馈放大器
– 形成四种受控源
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负 反 馈 放 大 器 原 理 框 图
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• 并并连接
– 输入并联，电流 相加，输出并联， 检测电压，因而 流控压源 16
三、负反馈放大器
• 负反馈原理框图
– 只考虑信号单向传输，未考虑端口阻抗特性与反向传输
• 理想放大网络：理想受控源，只有21参量：放大网络增益A0
• 理想反馈网络：理想受控源，只有12参量：反馈网络反馈系数F
iout
Gm0 vin Gmf vin 1 Gm0 RF
Ro Gm0 ve
输 出 短 路 电 流
输出短路，输入端看入阻抗：Yf11
iin v v RF iout e in vin vin Ri vin Ri 1 RF Gmf Ri
iout RF iout
1 Gm0 RF Ri
闭环
sf
F
反馈 检测
F
vout
F
iout
负反馈原理框图 受控电压源 电压输出信号的检测 并联连接
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受控电流源 电流输出信号的检测 串联连接
10
放大
sin
se
AF
A0
sout
信号相加实现闭环
ve
闭环
sf
F
反馈 检测
A0
iin
ie
A0
负反馈原理框图
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阻抗桥连 impedance bridging
RS vS vL RL RS iL iS RS RL RS
RL vL vS vS RS RL
iL
GL iS iS GS G L
• 1、如果阻抗是非线性、或不稳定、或时变、 或源的工作状态受负载影响很大（如振荡器） • 2、如果频率不是射频，而是很低的音频
F
iout
vf
iout RF iout
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单向跨导放大器 加理想反馈网络 闭环跨导放大器
iout ve Ri vin
vf
iout Gm 0 ve Gm0 vin v f Gm 0 vin RF iout


输出短路电流：闭环跨导增益：Yf21
iout ve vin
vf
iout Gm0 ve Gm0 vin RF iout
iout Gm0 vin Gmf vin 1 Gm0 RF
iout ve Gm0 ve RL
vf
A0
iout RL vin
F
iout
压控 流源
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iout RF iout
Ri
ii Ro Ai ii
Ri
Ro
vi
Ri
Av vi
Rm ii
VCVS 电压放大器 Voltage Amplifier Ri越大越理想 Ro越小越理想 Ri Ro
VCCS 跨导放大器 Transconductance Amplifier
CCCS 电流放大器 Current Amplifier
2011年春季学期
vf
iout RF iout
RF Ro
YAF Z
Gi G m0
RF Gi Go Go
20
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负反馈放大器趋于理想受控源
Gi YA Gm 0 0 Go
假设满足单向化近似条件，于是
反馈闭环后，闭环跨导放大器则趋于理想压控流源
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单向跨导放大器加理想跨阻反馈网络
Gmf Gm0 1 Gm0 RF
闭环增益符合负反馈的原理性分析结果
Af
A0 1 A0 F
Rif 1 Gm0 RF Ri
闭环跨导放大器的输入阻抗变大，更接近理想
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阻抗匹配 impedance matching
vL RS vS
RL RS
vL iS RS
RL RS
PL PL, max PS , max
2 V 1 S , rms
4 RS
• 1、信源内阻、负载电阻都是线性电阻 • 2、信号属射频小信号
Ri ,ideal
Rof 1 Gm0 RF Ro
闭环跨导放大器的输出阻抗变大，更接近理想
Ro,ideal
YAF
1 YA 1 Gm0 RF
假设满足单向化近似条件，反向作用对传 输的影响可忽略不计
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负反馈放大器的二端口网络分析流程
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RS vS vin vin RL
缓冲器 Buffer
v L vS
iS
iin RS
iin
RL
i L iS
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四种基本放大器的内阻
Ro
ii vi Ri Gm vi Ro
iout Ai 0 iin Aif iin 1 Ai 0 Fi
iout ie Ai 0 ie RL iout
A0
iout RL
if
if
F
iout
流控 流源
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输入并联：流控源 输出串联：受控电流源
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Fi iout
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记忆
输出串联
压控源
输入并联 反馈电流修正
输入 并联
流控流源 CCCS：Ai
Ai 0 Aif 1 Ai 0 Fi
流控压源 CCVS：Rm
Rmf Rm 0 1 Rm 0GF
• 并串连接
– 输入并联，电流 相加，输出串联， 检测电流，因而 流控流源
流控源
串联检测电 并联检测电 流，反馈导 压，反馈导 致电流稳定，致电压稳定， 受控流源 受控压源
– GF=Yf12，RF=Zf12，Fi=gf12，F=hf12
– Rm0=Z21，Gm0=Y21，Ai0=h21，Av0=g21
• 实际反馈放大器
– 非理想放大网络：四个参量俱全 – 非理想反馈网络：四个参量俱全
Af
A0 1 A0 F
Rif ? Rof ? Arf ?
• 简化反馈放大器
考试时间：4月22日（周日）上午8:30-10:30 考试地点：隔列坐 6C102：2010011014－2011011035，89人 6C201：2011011036－2011011123，88人 6C202：2011011124－2011080063，88人
考试题型：填空题50分 两道大题，其他都是小题 8分的额外加分题 超过100分的按100分计 要求带计算器
1
输入短路，输出端看入阻抗：Yf22
iout Gm0 v f Ro vout iout Gm0 ve Ro 1 Gm0 RF Ro iout iout iout
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闭环跨导放大器 串串连接
iout ve Ri Gm0 ve
跨导放大器可能不够理想
YAF
RF Gi Go Go 0 0
1 YA 1 Gm 0 R F Gi G m0 0 Go
YAF
1 1 Gm 0 R F
Gi G m0
1 1 Gm 0 R F
Gif Gmf
Gmr 0 Gof Gmf
CCVS 跨阻放大器 Transresistance Amplifier
Ri越大越理想 Ro越大越理想
Ri越小越理想 Ro越大越理想
Ri越小越理想 Ro越小越理想
电压驱动电阻越大越理想 电流驱动电阻越小越理想 不消耗前级驱动源的功率，放大器对前级驱动源的影响小 电流源内阻越大越理想 电压源内阻越小越理想 可向后级负载提供无限大的功率，后级负载对放大器影响小
se sin s f ve vin v f
串联电压相加
vin
vf
F