第5章负反馈放大电路习题解答分解.docx
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第5章负反馈放大电路习题解答分解
第5章负反馈放大电路习题解答
1.什么是反馈?
为什么要引入反馈?
【解题过程】
在电子电路中,把放大电路的输出量(电压或电流)的一部分或者全部通过一定的网络返送回输入回路,以影响放大电路性能的措施,称为反馈。
负反馈可以大大提高增益乃至整个系统的稳定性、负反馈可以扩展通频带、负反馈可以改变输入输出阻抗,使系统更有利于推动后面的负载,所以要引入反馈。
2.什么是正反馈和负反馈?
如何判断电路中引入的是正反馈还是负反馈?
【解题过程】
当电路中引入反馈后,反馈信号能削弱输入信号的作用,称为负反馈。
相反,反馈信号加强了输入信号的作用,称为正反馈。
为了判断引入的是正反馈还是负反馈,通常采用的方法是“瞬时极性法”。
具体做法如下:
(1)假定放大电路工作在中频信号频率范围,则电路中电抗元件的影响可以忽略;
(2)
表示瞬
假定电路输入信号在某个时刻的对地极性,在电路中用符号“+”和“-时极性的正和负,并以此为依据,逐级推出电路中各相关点电流的流向和电位极性,从而得出输出信号的极性;
(3)根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性;
(4)根据反馈信号和输入信号的极性及连接方式,判断净输入信号,若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增强,则为正反馈;若反馈信号使基本放大电路的净输入信号削弱,则为负反馈。
3.负反馈放大电路的一般表达式是什么?
【解题过程】
A
负反馈放大电路的一般表达式为AFA
F1AF
4.负反馈放大电路有哪四种组态?
如何判断?
【解题过程】负反馈放大电路的四种组态为电压并联负反馈、电压串联负反馈,电流并联负反馈,电流串联负反馈,具体判断方法在正文6.5中有详细描述。
5.负反馈对电路性能产生什么影响?
【解题过程】负反馈对电路性能产生如下影响:
提高闭环增益的稳定性、扩展闭环增益的通频带、减小非线性失真、抑制放大电路内部的噪声。
6.电路如题图6.6(a)、(b)所示。
(1)判断图示电路的反馈极性及类型;
(2)求出反馈电路的反馈系数。
(a)
(b)
题图6.6
【解题过程】
(1)判断电路反馈极性及类型。
在图(a)中,电阻网络构成反馈网络,电阻两端的电压是反馈电压
,输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端(管的);当令=0
时,=0,即正比与;当输入信号对地极性为正时,从输出端反馈回来的信号对地极性也为正,故本电路是电压串联负反馈电路。
在图(b)电路中,反馈网络的结构与图(a)相同,反馈信号与输入信号也时
串联叠加,但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流(集电极电流),反馈极性与图(a)相同,故本电路是电流串联负反馈电路。
(2)为了分析问题方便,画出图(a)、(b)的反馈网络分别如图(c)、(d)所示。
图(c)图(d)
由于图(a)电路是电压负反馈,能稳定输出电压,即输出电压信号近似恒压源,内阻很小,计算反馈系数时,不起作用。
由图(c)可知,反馈电压等于输出电压在
电阻上的分压。
即
故图(a)电路的反馈系数
由图(d)可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。
故图(b)电路的反馈系数
7.电路如题图6.7所示,图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大,在中频范围内,它们的容抗近似为零。
试判断电路中反馈的极性和类型(说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈)。
图示放大电路输出与输入之间没有反馈,第一级也没有反馈,第二级放大电路有两
条反馈支路。
一条反馈支路是,另一条反馈支路是和串联支路。
支路有旁路电容,所以它是本级直流反馈,可以稳定第二级电路的静态工作点。
和串联支路接在第二级放大电路的输出(集电极)和输入之间(基极),由于的“隔直”作用,该反馈是交流反馈。
和串联支路交流反馈极性的判断:
当给第二级放大电路加上对地极性为正的信号时,输出电压极性为负,由于电容对交流信号可认为短路,所以反馈信号极性也为负,因而反馈信号削弱输入信号的作用,该反馈为负反馈。
判断过程如图所示。
负反馈组态的判断:
若令输出电压信号等于零,从输出端返送到输入电路的信号等于零,即反馈信号与输出电压信号成正比,那么该反馈是电压反馈;反馈信号与输入信号以电流的形式在基极叠加,所以它是并联反馈。
总结上述判别可知,图示电路中和串联支路构成交流电压并联负反馈。
8.判断题图6.8所示各电路中是否引入了反馈;若引入了反馈,则判断是正反馈还是负反馈;若引入了交流负反馈,则判断是哪种组态的负反馈,并指出反馈系数是哪两个量的比值,设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
题图6.8
解题过程】
图(a)所示电路的反馈判断过程如图(e)所示。
由判断可知,电路中引入了电流
串联负反馈。
反馈系数
图(b)所示电路的反馈判断过程如图(f)所示。
由判断可知,电路中引入了电压
并联负反馈。
反馈系数
图(e)
图(f)
图(c)所示电路中输出电压就是反馈电压,反馈电压削弱了出入电压的作用,使晶体管的输入尽电压ube减小,引入了电压串联负反馈。
反馈系数
图(d)所示电路的反馈判断过程如图(g)所示,由判断可知该电路引入了正反馈。
9.电路如题图6.9所示,试说明该电路引入共模负反馈稳定静态工作点的原理。
题图6.9
【解题过程】
该电路为两级双端输入、双端输出的差动放大电路。
由图可知,晶体管的基极接在
、管射极分压电阻、之间。
由于、管射极差模信号为零,所以不存在差模信号反馈。
但存在共模信号反馈,也就是说,如果输出共模电流有变化,则通过
分压,控制管基极电流,使第一级恒流源电流变化,从而使
、变化,最
管的射极电压下降,下降,减少,从而使、减小
终可使电路中的共模电流稳定。
例如,由于某种原因使、同时增大,则、同时下降,、达到稳定目的,由于该电路引入了级间共模负反馈,所以稳定了电路的静态工作点、提高
了电路的共模抑制比。
10.某负反馈放大电路的组成框图如题图6.10所示,试求电路的总闭环增益
。
解题过程】
该负反馈放大电路有两个反馈环,F1构成外环,F2构成内环。
外环的开环增益等于放大电路和内环的闭环增益的乘积。
内环的闭环增益为
外环的开环增益为
,因而该电路的闭环增益为
11.某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数,反馈系数。
试问:
(1)闭环电压放大倍数为多少?
(2)如果发生20%的变化,则的相对变化为多少?
【解题过程】
1)闭环电压放大倍数
则的相对变化为
则的相对变化为
12.用集成运放和若干电阻分别完成以下功能,要求画出电路来,并求出它们的反馈系数。
1)具有稳定的电压放大倍数的放大电路;
2)具有稳定的电流放大倍数的放大电路;
3)实现电压-电流转换;
4)实现电流-电压转换。
【解题过程】
要求
(1)的输入量和输出量均为电压,故应引入电压串联负反馈,如图(a)所示。
要求
(2)的输入量和输出量均为电流,故应引入电流并联负反馈,如图(b)所示。
要求
(3)的输入量为电压,输出量为电流,故应引入电流串联负反馈,如图(c)所示。
要求
(4)的输入量为电流,输出量为电压,故应引入电压并联负反馈,如图(d)所示。
各电路的瞬时极性如图中所标注,在理想信号源情况下,图(a)和(c)中的Rs为零,图(b)和(d)中的Rs为无穷大。
在图(a)所示电路中,
R1和R2组成反馈网络,反馈系数为
在图(b)所示电路中,
R1和R2组成反馈网络,反馈系数为
在图(c)所示电路中,
R1、R2和R3组成反馈网络,输出电流通过R1和R2、R3两个支
路分流,在R1上的压降就是反馈电压。
因而反馈系数为
在图(d)所示电路中,Rf组成反馈网络,反馈系数为
13.电路如题图6.13所示,试合理连线,引入合适组态的反馈,分别满足下列要求。
(1)减小放大电路从信号源索取的电流,并增强带负载能力;
2)减小放大电路从信号源索取的电流,稳定输出电流。
题图6.13
【解题过程】
图示电路的第一级为差分放大电路,输入电压uI对“地”为“+”时差分管T1的集电极
(即④)电位为“-”,T2的集电极(即⑤)电位为“+”。
第二级为共射放大电路,若T3管基极(即⑥)的瞬时极性为“+”,则其集电极(即⑧)电位为“-”,发射极(即⑦)电位为“+”;若反之,则⑧的电位为“+”,⑦的电位为“-”。
(1)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻;增强带负载能力,即减小输出电阻;故应引入电压串联负反馈。
因为要引入电压负反馈,所以应从⑧引出反馈;因为要引入串联负反馈,以减小差分管的净输入电压,所以应将反馈引回到③,故而应把电阻Rf接在③、⑧之间。
Rb2上获得的
电压为反馈电压,极性应为上“+”下“-”,即③的电位为“+”。
因而要求在输入电压对“地”为“+”时⑧的电位为“+”,由此可推导出⑥的电位为“-”,需将⑥接到④。
结论是,需将③接⑨、⑩接⑧、⑥接④。
(2)减小放大电路从信号源索取的电流,即增大输入电阻;稳定输出电流,即增大输出电阻;故应引入电流串联负反馈。
根据上述分析,Rf的一端应接在③上;由于需引入电流负反馈,Rf的另一端应接在⑦上。
为了引入负反馈,要求⑦的电位为“+”,由此可推导出⑥的电位为“+”,需将⑥接到⑤。
结论是,需将③接⑨、⑩接⑦、⑥接⑤。
14.电路如题图6.14所示。
已知,,,
,。
运放A具有理想的特性。
(1)通过无源网络引入合适的交流负反馈,将输入电压转换为稳定的输出电流。
(2)要求时,相应的,试求反馈电阻的大小。
解题过程】
(1)根据题意,要求输出电流稳定,且与输入电压成正比。
由于晶体管T4的射极电流近似等于输出电流,只要稳定,必然稳定。
为此,必须稳定上的电压
(),所以反馈信号一定要从上引出,即引入电流串联负反馈。
又根据瞬时
极性法判断,为保证负反馈,则反馈支路必须接到T2管的栅极,即引入交流串联电流负反馈(、、),如图中的虚线所示。
2)题目要求时,相应的,也就要求电路的互导增益
在深反馈条件下,可得
15.
一个反馈放大电路在时的对数幅频特性如题图6.15所示。
试写出基本放大电路的放大倍数的频率特性表达式;
生自激?
为什么?
解题过程】
1)由图可知,该放大电路是一个直接耦合放大电路。
在低频范围内,放大电路的环路
和),反馈系数等于常数,故基本放大电路的放大倍数的幅频
特性与的幅频特性相似,两者的区别仅在它们的模不同。
因而由图可直接写出的频率特性
(3)不会产生自激。
因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点,其最大附加相移为
。
当附加相移为时,,不满足自激振荡的幅度条件。
16.某负反馈放大电路的基本放大电路的对数幅频特性如题图6.16所示,其反馈网络由纯电阻组成。
试问:
若要求电路不产生自激振荡,则反馈系数的上限值为多少?
简述理由。
题图6.16
【解题过程】
由图可知,增益下降的最大斜率为-60dB/十倍频,说明该放大电路有三级,且f
455
=10Hz,fH2=fH3=10Hz;fH2=fH3=10fH1。
当f=10Hz时,由fH1所产生的附加相移约为-90°,由fH2、fH3所产生的附加相移均为-45°,因而总附加相移约为-180°。
此时,引
17.输入电阻自举扩展电路如题图6.17所示,设A1、A2为理想运算放大器,R2=R3、R4=2R1,试分析放大电路的反馈类型、写出输出电压与输入电压的关系式;试推导电路输入电阻Ri与电路参数的关系式,讨论R1和R电阻值的相对大小对电路输入电阻的影响,并定性说明该电路能获得高输入电阻的原理。
【解题过程】
(1)分析反馈类型
该电路输出信号由运放A1的输出端引出,从输出到输入有两个反馈网络,第一个反馈网络是R2,第二个反馈网络是由A2构成反相输入比例器及电阻R构成。
利用瞬时极性法可以判断,第一个反馈网络构成电压并联负反馈;第二个反馈网络构成电压并联正反馈。
由于信号源内阻为零,第二个反馈网络所构成的并联反馈对闭环电压增益没有影响。
(2)输入输出关系
由图可知,运放A1反相输入端为“虚地”,则
所以
(3)推导输入电阻与电路参数的关系
按照输入电阻的定义,由电路图寻找输入电压与输入电流的关系如下
由已知条件可知,,则上式可以改写为
(4)讨论该电路提高输入电阻的原理
当时,;当时,电路出现负阻状态;当时,
。
当且两者比较接近时,电路可稳定的获得较大的输入电阻。
这是由于电
路中有并联正反馈网络,使流入R1的电流可由正反馈网络提供一部分或大部分,从而使输
入信号提供的电流大大减小,所以可获得较高的输入电阻,即并联正反馈对输入电阻有自举补偿作用。
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- 负反馈 放大 电路 习题 解答 分解
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