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第六章 负反馈放大器 科技前沿――反馈在高科技领域重要应用 现代科学技术的基本概念之一产生于无线电工程技术后来为研究生物、社会等领域的自动调节现象的重要原理。 反馈首先被用于通讯系统中根据欧洲、北美生物反馈协会等专业学术组织的研究，生物反馈在11大领域，如医疗、教育、军事等有着广泛的用。生物反馈是神经科学领域不可或缺的治疗与恢复手段脑电生物反馈系统采用科学的信号提取技术，具备科学评估体系和详细训练过程，并可扩展IQ测试等多种测试功能，日益成为精神、神、心理等63疾病科学不可获缺的诊疗生态系统的反馈调节和生态平衡(如火山爆发、地震、泥石流、雷击火烧、人类修建大型工程、排放有毒物质、喷洒大量农药、人为引入或消灭某些生物等)超过一定限度的时候，生态系统会引起生态失调，导致生态危机。生态危机是指由于人类盲目活动而导致局部甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁到人类的生存。保持自然界和生物圈生态系统结构和功能的稳定是人类生存和发展的基础。 负反馈以自然形式存在的另一个科学领域是化学，著名的LeChatelier’s定理说明某些化学反应随温度、压力或浓度而变化，可以用来预测建立与原来变化相反的新平衡态系统条件――负反馈。 本章首先介绍反馈的概念、反馈放大电路中的信号分类与反馈的基本方程式接着研究 反馈的判断方法与各种组态的反馈放大电路特点，探讨了深度负反馈条件下的各组态增益等性能指标计算方法，阐述不同组态的反馈对放大电路性能的影响以及引入反馈原则方法最后介绍了负反馈放大器产生原因与消振措施。学习要求如下： 熟练掌握反馈放大器反馈类型的判别。 熟练掌握深度负反馈条件下的反馈放大器放大倍数的计算。 熟悉反馈放大器的一般方框图及一般表达式。 熟练掌握引入负反馈后对放大器性能的改善。 了解反馈放大器产生自激振荡的条件及消振的措施。 本章为： 判断在掌握反馈的基本概念和类型的基础上，判断反馈组态及其作用； 引入在熟悉各种反馈对放大电路性能影响的基础上，按要求引入适当的负反馈； 计算掌握深度负反馈电路交流性能指标的估算。 学习难点是反馈组态的判别和性能指标的准确估算分析。 6.1反馈系统的基本形式与概念 反馈(feedback)又称回馈，是控制理论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较影响系统功能的过程反馈是为改善放大电路的性能而引入的一项技术措施，需要强调指出的是反馈概念不仅仅限于放大电路现代科学技术的基本概念之一产生于无线电工程技术，后来为研究生物、社会和生产技术等领域自动调节现象的重要原理。 6.1.1 反馈方框图形式及其相关概念 将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部反向送回到输入端网络称为反馈网络。反馈系统的示意图见图6-1。可以看出放大电路和反馈网络正好构成一个环路，放大电路无反馈称为开环open loop)，放大电路有反馈称为闭环closed loop)。有反馈的放大电路称为反馈放大电路(feedback amplifier)。 图6-1 反馈系统 图中xi是输入信号，xf是反馈信号，xid称为净输入信号。所以有 xid=xi?xf (6－1) 由图6-1还可以看出在系统中信号的传输方向有两种，从输入端到输出端方向的传输是正向传输，从输出端向输入端方向的传输是反向传输。正向传输主要三极管和集成电路等具有放大功能的电子器件。放大电路输入端的部分信号经反馈网络向输出端传输，因为它不经过放大，正向传输相比是，给予忽略;反向传输是输出端的信号经反馈网络向输入端方向传输在放大电路中有信号的反向传输，给予忽略。所以，讨论的反馈放大电路是在理想的条件下进行的，即忽略了输入信号经反馈网络的正向传输输出信号经的反向传输。信号经电子器件的正向传输和输出信号经反馈网络的反向传输。这种理想化的条件，一般在实际电路中都可满足，不会引起太大的误差。 6.1.2 反馈放大电路增益的一般表达式 根据图6-1可以推导出反馈放大电路的基本方程。 (1) 放大电路的开环放大倍数(open-loop magnification)。将电路中的开环放大倍数表示成相量形式， (6－2) (2) 反馈网络的反馈系数(feedback factor)。反馈系数 (6－3) (3) 放大电路的闭环放大倍数(closed-loop magnification)。 (6－4) 以上几个量都采用了复数表示，因为要考虑实际电路的相移。由于 (6－5) 由(6－2)