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负反馈放大电路的分析计算
通过前面的分析已经知道,如果负反馈放大电路满足|1+AF|》1的条件,则其闭环电压放大倍数Af可用下式表示:
(1)
上式表明,深负反馈放大电路的闭环放大倍数AF近似于反馈系数F的倒数,因此,只需求出F,即可得到Af估算闭环放大倍数的过程十分简单.
但是,上工中的Af是广义的放大倍数,其含义和量纲与反馈的组态有关( 见表5-1),并非专指电压放大倍数。也就是说,运用以上公式估算闭环电压放大倍数是有条件的。
只有当负反馈的组成是电压串联式时,式(1)中的Af才代表闭环电压放大倍数,此时该式表示为
此时方可利用这个公式直接估算深负反馈放大电路的闭环电压放大倍数。
2、利用关系式Xf≈Xi估算闭环电压放大倍数
对于电压串联负反馈以外的其他三种负反馈组态,即电压并联式、电流串联式和电流并联式反馈,由表可知,式(1)中的Af分别成为Auif、Aiuf和Aiif,它们的物理意义分别表示负反馈放大电路的闭环转移电阻、闭环转移电导和闭环电流放大倍数。因此,对于这三种组态的负反馈放大电路,如果利用式(1),则分别求出Auif、Aiuf或Aiif后再经过转换才能得到Auuf,而不能简单、直接地求得闭环电压放大倍数。此时,可以根据深负反馈的特点,采用其他更为简捷的估算方法。
当满足深负反馈条件时,由式(1)可知
上式中的Af划闭环放大倍数,根据定义,Af等于输出信号与外加输入信号之比,由此可知,在深负反馈条件下,放大电路的反馈Xi与外加输入信号Xi基本上相等。
当满足深负反馈条件时,因1+AF》1,故回路增益的值|AF|很大,通常也能满足|AF|》1。由图1可见,Xf=AFXi,此时只需要很小的净输入信号Xi,此时只需很小的净输入信号Xi,即可得到很大的Xf,使得Xf≈Xi。负反馈愈深,回路增益的值|AF|愈大,则Xf与Xi愈接近相等,Xi也愈趋近于零。
对于任何组态的负反馈放大电路,只要满足深负反馈的条件,都可以利用的Xf≈Xi特点,直接估算闭环电压放大倍数。
但是,对于不同组态的负反馈,式(3)中的Xf和Xi各自代表不同的电量。对于串联负反馈,反馈信号与输入信号以电压的形式求和,因此Xf和Xi是电流量。所以,式中(3)可以分别表示成为以下两种形式:
串联负反馈: Uf≈Ui (5)
关联负反馈: Uf≈Ui (6)
由此可知,在估算闭环电压放大倍数之前,必须首先判断负反馈的组态是串联负反馈还是关联反馈,以便在以上两者中选择一个适当的公式,再根据放大电路的实际情况,列出Uf≈Ui(If≈Ii)的表达式,然后直接估算闭环电压放大倍数。
由上分析可知,在深度负反馈条件下,闭环电压放大倍数的估算比较简单。但是对闭环输入电阻电阻Rif和输出电阻Rof,并没有类似的简单的估算办法。在理想情况下可以认为
深度串联负反馈:Rif→∞
深度并联负反馈:Rif→0
深度电压负反馈:Rof→0
深度电流负反馈:Rof→∞
但上述R和R系数指反馈环路内输入电阻和输出电阻。在估算深度串联负反馈电路的输入电阻时,如有电阻不包括的反馈环路之内,例如基极电阻R,则理想情况下总的闭环输入电阻为
Rif=Rif∥Rb≈Rb
在估算深度电流负反馈输出电流时,如有电阻(例如集电极负载电阻RC)为包括不反馈环路之内,则理想情况下总的闭环输出电阻为
Rof=Rof∥Rc≈Rc
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