改變輸入電阻和輸出電阻
一、輸入電阻
輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。因?yàn)榉答伔糯箅娐份斎攵说姆答伔绞接?strong>串聯(lián)和并聯(lián)之分,故負(fù)反饋對(duì)放大電路輸入電阻的影響與串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋直接有關(guān)。
1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大
在串聯(lián)負(fù)反饋電路中,由于Uf和UI串聯(lián)作用于輸入端,Uf抵抵了UI的一部分,因此,在Ui 相同的情況下,輸入電流Ii比沒有反饋時(shí)減小,故輸入電阻RIf = Ui/Ii 增大了,這可用圖Z0309 來說明。
因Uf取自Xo,令Xo= 0 時(shí),則Uf消失,于是開環(huán)輸入電阻RI(即基本放大電路的輸入電阻)為
而閉環(huán)輸入電阻rif 為
因,代入上式可得
上式表明,串聯(lián)負(fù)反饋使閉環(huán)輸入電阻增加到開環(huán)輸入電阻的(1+FA)倍。對(duì)于電壓串聯(lián)負(fù)反饋
對(duì)電流串聯(lián)負(fù)反饋,。要注意的是,這里的RI必須是反饋環(huán)內(nèi)的量,例如,串聯(lián)反饋中,基極偏置電阻Rb對(duì)信號(hào)源的負(fù)載效應(yīng)不因(1+FA)大小而變,故不屬環(huán)內(nèi)量。因此,要考慮Rb的活,放大電路實(shí)際輸入電阻為
2.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小
在并聯(lián)負(fù)反饋電路中,由于I f對(duì)I i有分流作用,因此,在Ib一定時(shí),I f的出現(xiàn)將使II增大,從而使閉環(huán)輸入電阻減小。開環(huán)輸入電阻為:
而閉環(huán)輸入電阻為:
因,代人上式可得:
可見,引入并聯(lián)負(fù)反饋后,使閉環(huán)輸入電阻rIf降到開環(huán)輸入電阻ri的 1 /(1+FA)。要注意的是,對(duì)電壓并聯(lián)負(fù)反饋 :
而對(duì)電流并聯(lián)負(fù)反饋
因Rb的存在將對(duì)I i分流,且分流大小與(1+FA)有關(guān),故Rb為環(huán)內(nèi)量,即應(yīng)計(jì)算在 ri之內(nèi),放大電路的實(shí)際閉環(huán)輸入電阻就等于rif。
二、輸出電阻
放大電路對(duì)負(fù)載而言,可等效為一個(gè)信號(hào)源。這個(gè)信號(hào)源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。由于輸出有電壓反饋與電流反饋兩種方式,故輸出電阻的變化趨勢(shì)就與電壓反饋還是電流反饋直接有關(guān)。
1.電壓負(fù)反饋使放大電路的輸出電阻減小
在負(fù)反饋電路中,由于電壓負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓,即使RL發(fā)生變化,也能保持輸出電壓穩(wěn)定,放大電路近似于恒壓源,其效果相當(dāng)于減小了電路的輸出電阻。
計(jì)算電壓負(fù)反饋放大電路輸出電阻的方法仍與基本放大電路中使用的方法相同。即令信號(hào)源XI=0(電壓源短路,電流源開路,可保留其內(nèi)阻),然后移去RL,在輸出端加一測(cè)試電壓Vo(如圖Z0309所示),算出相應(yīng)的電流Io,則輸出電阻為
Rof =Vo / Io
圖中Ro包含了 RC。在輸入回路中,雖然XI = 0,但由于反饋信號(hào)Xf的存在,使,在輸出回路中便存在與相應(yīng)的受控源 。其中Ao為基本放大器輸出端開路時(shí)的放大倍數(shù)。由圖可見
整理可得:
上式表明,電壓負(fù)反饋使放大電路的閉環(huán)輸出電阻減小到開環(huán)輸出電阻的。對(duì)于電壓串聯(lián)負(fù)反饋有 ,對(duì)于電壓并聯(lián)負(fù)反饋則 。必須注意的是,這里Ro、AUo、ARo是考慮了反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)之后,基本放大電路的輸出電阻和開路(RL = ∞)放大倍數(shù)。
由于Ro 中包含了Rc 在內(nèi),故Rof就是放大電路的實(shí)際輸出電阻。
2.電流負(fù)反饋使放大電路的輸出電阻增大
當(dāng)引入電流負(fù)反饋后,電路具有穩(wěn)定輸出電流的作用,即使RL發(fā)生變化,也能保持輸出電流基本穩(wěn)定,放大電路近似于恒流源,其效果相當(dāng)于增大了電路的輸出電阻。
圖Z0310是計(jì)算電流負(fù)反饋放大電路輸出電阻的方框圖。其計(jì)算方法同電壓負(fù)反饋。只是這里輸出回路用的是電流源。
由圖可以看出,XI雖然為0,但由于Vo的加入,使 ,而是。
所以
式中,As為基本放大電路在輸出端短路時(shí)(RL=0)的電流放大倍數(shù)。放大器的輸出電流為:
整理可得:
可見,引入電流負(fù)反饋后,電路的閉環(huán)輸出電阻增加到開環(huán)輸出電阻的(1+AsF)倍。對(duì)于電流串聯(lián)負(fù)反饋有
;對(duì)于電流并聯(lián)負(fù)反饋則為 。
需要指出的是,這里As是RL=0時(shí)的短路電流放大倍數(shù)。Ro中不包含RC在內(nèi),這是由于RC 的存在使得流進(jìn)反饋網(wǎng)絡(luò)的電流不等于流過負(fù)載RL的電流Io,屬不嚴(yán)格電流反饋。故放大電路的實(shí)際輸出電阻為
一般RC值不大,所以即使Rof增大很多,放大電路的實(shí)際輸出電阻 增加并不顯著。
綜上所述,負(fù)反饋對(duì)放大電路輸入和輸出電阻的影響,可歸納以下兩點(diǎn):
(1)放大電路引入負(fù)反饋后,輸入電阻的改變?nèi)Q于輸入端的聯(lián)接方式,而與輸出端的取樣對(duì)象(電壓或電流)無直接關(guān)系(取樣對(duì)象將決定AF的含義),串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加,并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小,增加和減小的程度取決于反饋深度。
(2)放大電路引入負(fù)反饋以后,輸出電阻的改變?nèi)Q于輸出端的取樣對(duì)象,而與輸入端的聯(lián)接方式無直接關(guān)系,電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小,電流負(fù)反饋使輸出電阻增加,增加和減小的程度決定于反饋深度。