什么是負反饋?晶體管負反饋放大電路放大倍數(shù)的推導(dǎo)
以下內(nèi)容中,小編將對晶體管負反饋放大電路的相關(guān)內(nèi)容進行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進對晶體管負反饋放大電路的了解,和小編一起來看看吧。
一、負反饋
1、負反饋的工作原理
負反饋的實現(xiàn):在放大電路中,負反饋的實現(xiàn)通常通過在輸出端和輸入端之間引入一個反饋網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。反饋網(wǎng)絡(luò)可以是一個電阻、電容或者電感等元件。
負反饋的傳遞函數(shù):負反饋的傳遞函數(shù)可以通過開環(huán)增益和反饋系數(shù)來計算。開環(huán)增益是指放大電路在沒有負反饋的情況下的增益,而反饋系數(shù)是指反饋信號與輸入信號的比值。
負反饋的穩(wěn)定性條件:為了保證放大電路的穩(wěn)定性,負反饋的傳遞函數(shù)必須滿足一定的條件,即相位裕度和增益裕度。
2、負反饋的優(yōu)點
降低非線性失真:負反饋可以有效地抑制放大電路的非線性失真,提高放大電路的線性度。
提高穩(wěn)定性:負反饋可以減小放大電路的增益波動,提高放大電路的穩(wěn)定性。
擴展帶寬:負反饋可以增加放大電路的帶寬,提高放大電路的頻率響應(yīng)。
減小噪聲:負反饋可以減小放大電路的噪聲,提高放大電路的信噪比。
減小溫度漂移:負反饋可以減小放大電路的溫度漂移,提高放大電路的可靠性。
3、負反饋的缺點
降低增益:引入負反饋會降低放大電路的增益。
引入相位失真:在某些情況下,負反饋可能會引入相位失真。
增加電路復(fù)雜度:引入負反饋會增加放大電路的復(fù)雜度,增加設(shè)計和調(diào)試的難度。
二、晶體管負反饋放大電路放大倍數(shù)的推導(dǎo)
我們假設(shè)的電路在沒有負反饋的時候,電路增益為A(也稱為開環(huán)增益,或者裸增益,等于各極增益的乘積)。實際放大倍數(shù)Av可以表示為:
這個公式可以推導(dǎo)出來,但推導(dǎo)的過程沒有這么重要,我簡單記錄在這里,不理解也沒有關(guān)系,因為后邊使用到運算放大器的時候,“虛斷”與“虛短”結(jié)合,即便不理解推導(dǎo)過程也不影響使用。
以下的所有推導(dǎo)過程都只考慮交流通路,因為放大的本來就是交流信號。
設(shè)輸入信號Vi,輸出信號為Vo,開環(huán)增益為A,實際增益為Av,其中 Av= Vo/Vi
分析R4與R5的連接點,電流的關(guān)系
電阻R4是反饋電阻,流過R4的電流i2可以表示為:
流過R5的電流i3可以表示為:
對于R4與R5連接點的電流情況分析,可知:
i1的理解比較麻煩,要假設(shè)電路是開環(huán)工作,沒有負反饋,當輸出電壓為Vo的時候,應(yīng)該輸入的電壓為Vi’。
Vi’=Vo/A
這個假想的輸入電壓在到達R4與R5的連接點的時候,感受到的電阻就是R4//R5
i1=(Vo/A)/(R4×R5/(R4+R5))
所以
Vi/R5=(Vo-Vi)/R4+(Vo/A)×((R4+R5)/(R4×R5))
整理成Vo/Vi的格式得到:
實用的放大倍數(shù)公式
R4是反饋電阻,令β=R5/(R4+R5),那么放大倍數(shù)可以表示為:
β表示有多少輸出返回到了輸入,稱為反饋率。上述公式是非常重要的一個公式,不僅適用于此處的晶體管負反饋放大,也??能夠應(yīng)用到運算放大器中。如果認為開環(huán)增益A非常大,那么反饋率幾乎就是放大倍數(shù)的倒數(shù):
注意,前提是開環(huán)增益A非常大。因此電路設(shè)計中,要時刻注意,想辦法讓開環(huán)增益盡可能的大一些。
不難看出,省略的是上述公式中的i1,因為A很大,Vo一定,所以Vi’很小,所以就把i1忽略了。這也是使用運放芯片時所謂的“虛斷”。認為由于i1這個電流太小所以忽略。
以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)晶體管負反饋放大電路的內(nèi)容,希望大家對本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章,可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。