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1、第六章 思考题与习题解答6-1 要满足下列要求，应引入何种反馈?(1)稳定静态工作点；(2)稳定输出电压；(3)稳定输出电流；(4)提高输入电阻；(5)降低输入电阻；(6)降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响；(7)提高输出电阻、提高输入电阻。目的 复习引入反馈的原则。解 (1)欲稳定静态工作点应引入直流负反馈，因为静态工作点是个直流问题。(2)稳定输出电压应引入电压负反馈。输出电压是交流参量，电压负反馈属于交流反馈组态。在四种交流负反馈组态中，电压串联负反馈和电压并联负反馈均能达到稳定输出电压的目的。(3)稳定输出电流应引入电流负反馈。输出电流也是交流参量，在四种组态中，引电流串联负反馈
2、或电流并联负反馈均可。(4)提高输入电阻应引入串联负反馈，如电压串联负反馈或者电流串联负反馈。(5)降低输入电阻应引入并联负反馈，如电压并联负反馈或者电流并联负反馈。(6)降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响是一个减小输出电阻并提高输入电阻的问题，应引入电压串联负反馈。(7)输入、输出电阻均提高应引入电流串联负反馈。6-2 负反馈放大电路为什么会产生自激振荡?产生自激振荡的条件是什么?解 在负反馈放大电路中，如果把负反馈引的过深会将负反馈变成正反馈，于是自激振荡就产生了。产生自激振荡的条件是幅度条件相位条件 =(2n+1),n为整数或者附加相移 =1806-3 判断下列说法是否正确，用或号
3、表示在括号内。(1)一个放大电路只要接成负反馈，就一定能改善性能。( )(2)接入反馈后与未接反馈时相比，净输入量减小的为负反馈。( )(3)直流负反馈是指只在放大直流信号时才有的反馈；( )交流负反馈是指交流通路中存在的负反馈。( )。(4)既然深度负反馈能稳定放大倍数，那么电路所用各个元件都不必选用性能稳定的。( )(5)反馈量越大，则表示反馈越强。( )(6)因为放大倍数A越大，引入负反馈后反馈越强，所以反馈通路跨过的级数越多越好。( )(7)负反馈放大电路只要在某一频率变成正反馈，就一定会产生自激振荡。( )(8)对于一个负反馈放大电路，反馈系数越大，越容易产生自激振荡。( )目的 澄
4、清基本概念。解 (1) 。直流负反馈只能稳定静态工作点，不能改善交流性能。(2) 。(3) ，。直流负反馈是指反馈量为直流量，而与信号的直、交流性质无关，因此前种说法不对。(4) 。(5) 。(6) 。由式可知，与的变化基本无关，如当增加时，分子、分母同时增加，基本不变。(7) 。还要看幅度条件是否满足，若1就自激不起来。(8) 。6-4 从反馈效果看，为什么说串联负反馈电路信号源内阻愈小愈好，而并联负反馈电路中愈大愈好?解 对于串联负反馈有。当恒定时，反馈信号电压的变化全部反映在净输入电压上，才能充分地体现出反馈作用。愈小，信号源愈近似于恒压源(理想恒压源内阻=0)，反馈作用体现得愈明显。对
5、于并联负反馈有。当恒定时，的变化可全部反映在净输入电流上，才能充分地体现出反馈作用。愈大，信号源愈接近恒流源(理想恒流源内阻=)，反馈作用体现得愈明显。 6-5 分析下列各电路中的反馈，是正反馈还是负反馈?是直流反馈还是交流反馈?图题6-5目的 分析反馈。解 图(a)反馈元件是与，直、交流反馈兼有，交流反馈组态是电流并联负反馈。用瞬时极性法判别负反馈(见图中的+、号)。图(b)反馈元件是R，交、直流负反馈均有。交流反馈组态为电压串联负反馈，瞬时极性法见图中的+、号。图(c)中，反馈元件是、。从Uo至反相端之间的短路线中，既有交流反馈，也有直流反馈，经隔直后，上只有交流反馈而没有直流反馈。电路中
6、有两种反馈，正反馈与负反馈。负反馈：设或见图中的+、号表示。正反馈：设图(d)中，反馈支路是由、构成的T型网络(或称星型网络)。直、交流负反馈都有，瞬时极性见图中的+、号表示。交流反馈组态为电压并联负反馈。 图(e)中的反馈比较复杂，只看基本放大电路A1：与A2构成A1的反馈支路，直、交流反馈兼有，交流反馈组态是电压并联负反馈。A2本身也带有反馈，反馈支路是短路线，它的输入信号是，A2是由运放组成的电压跟随器(见第七章)，属于深度的电压串联负反馈。图(f)中的反馈更复杂，对于基放A1来说，有两个反馈通路：一是，构成交流电压并联负反馈，同时也兼有直流负反馈；二是与A2构成交流电压并联正反馈，也有
7、直流负反馈。作为反馈支路的A2来说，它本身也带有反馈，其反馈元件是、，构成交流电压并联负反馈，同时也有直流负反馈，各点的瞬时极性见图中的+、号表示。6-6 分析说明图题6-5中，哪些电路能够稳定输出电压或电流?哪些电路能提高或降低输入电阻?判断各电路的交流负反馈组态。解 凡是电压负反馈均能稳定输出电压，如图题6-5中的图(b)、(c)、(d)、(e)、(f)中的负反馈；凡是电流负反馈均能稳定输出电流，如图(a)。凡是串联负反馈均能提高输入电阻，如图(b)、(c)中的负反馈；凡是并联负反馈均能降低输入电阻，如图(a)、(d)、(e)、(f)中的R3支路。交流负反馈组态已在题6-5的答案中。6-7
8、 电路如图题6-5(a)、(b)、(d)、(e)所示，计算深度负反馈条件下各电路的电压放大倍数。目的 计算深度负反馈条件下放大电路的闭环增益。解 图(a)，因为反馈组态是电流并联负反馈，采用深度负反馈的特点进行计算比较方便。运放是反相输入，有虚地概念，即，中无电流，的方向由上而下，方向由左向右，二者方向相反。因此而 则 整理后得 图(b)是电压跟随器，属于电压串联负反馈，用两种方法均能很快地计算出来。法一：用近似公式：,=1则 =1法二：用深度负反馈特点计算：=1图(d)，先作Y-变换：由于运放是反相输入，有虚地，将短路。接于与地之间，相当于负载，运放的带载能力很强，近似于恒压源，因此对放大倍
9、数无影响。只有有用，相当于反相比例中的，它与、的关系可由以下公式确定：本题的交流反馈组态为电压并联负反馈，采用深度负反馈特点计算较方便。即整理得图(e)，将电压跟随器A2的放大倍数视为1，相当于短路线，反馈支路只剩下，属于电压并联负反馈，采用深度负反馈特点计算方便。即整理得6-8 电路如图题6-8所示，要求同题6-5。6-9 试判断图题6-8中各电路的交流负反馈组态，并写出深度负反馈条件下的电压放大倍数、反馈信号、反馈系数的表达式。图题6-8目的 计算深度负反馈条件下的闭环增益。说明 图题6-8中三个负反馈放大电路是由运放和分立元件电路互相搭配组成的。将题6-8与6-9两题合起来做。解 图(a
10、)是由同相输入运放与共集电路构成的两级基本放大电路，又引入级间负反馈。反馈元件是与，构成电压串联负反馈。反馈信号应该是两端的压降，极性为上正下负。反馈信号电压反馈系数放大倍数=11或者=11图(b)是由带恒流源单入双出的差放与运放A相搭配构成两级基本放大电路，再引入级间负反馈。反馈元件是与，构成电压串联负反馈。反馈信号为上的压降，上正下负。图(c)是由反相输入运放与分立元件构成的OCL功放共同组成两级基本放大电路，再引入级间负反馈构成的负反馈放大电路。反馈支路由组成，属于电压并联负反馈组态。反馈信号以电流形式出现，即流过上的电流为，方向由左向右。 6-10 试判断图题6-10各电路的交流负反馈
11、组态，写出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数表达式。目的 熟练判别交流反馈组态及计算深度负反馈条件下的闭环电压增益。图题6-10说明 本题三个电路均由分立元件构成，要能熟练地分析与计算它们。解 图(a)基本放大电路由两级共射电路组成，引入级间负反馈，支路属于电流并联负反馈。用深度负反馈特点计算：视,，用分流比公式求：因此整理得图(b)电路的基本放大电路由两级构成，第一级是由NPN差动对管组成的单入单出(反相端输出)的长尾电路；第二级由PNP管组成的单管共射放大电路。引入级间反馈，反馈元件是与，属于电压串联负反馈组态。反馈信号电压取自于上的电压，上正下负。因此图(c)电路的基本放大电路由三
12、级构成，第一级由NPN管组成共射放大电路；第二级由PNP管组成共射放大电路；第三级又是由NPN管组成的共射放大电路。引入级间反馈，其反馈元件是与，属于电流串联负反馈组态。反馈信号电压取自上的电压。注意处理问题时要合理地忽略次要因素。用深度负反馈特点计算。因为在上产生的影响比反馈信号电流的影响小得多，可忽略不计，近似将极视为开路。这样处理后能使计算大为简便，此时与串联后再与并联。则6-11 在图题6-11所示反馈系统中，若=0.2 V，=50,=2 V，试求、及。图题6-11目的 由方框图判断反馈组态，并计算各参量。分析 方框图的输入端三个电量输入量、净输入量及反馈量均以电压形式出现，可见这是串
13、联负反馈；再看反馈网络的输入信号直接取基本放大电路的输出电压,说明是电压负反馈。总之，这是电压串联负反馈组态。解 (1)求由定义=10(2)求由关系式列方程，即10=解出=0.08(3)求由定义式可知2=0.16 V(4)求0.16=0.04 V6-13 一个放大电路的开环放大倍数的相对变化量为10%，要求闭环放大倍数的相对变化量不超过0.5%，如闭环放大倍数=150时，试问和分别应选多大?目的 由负反馈放大电路的稳定性求参数。解 列联立方程组进行求解。代入数据由式可得，代入式得150=解出=0.006因此6-14 由理想运放组成图题6-14(a)(d)所示的反馈电路。判断各电路的反馈组态，在
14、深度负反馈条件下，求出各电路的闭环增益的表达式。图题6-14目的 熟练计算由运放组成的负反馈放大电路的闭环增益。解 图(a)中的基本放大电路是反相输入的运放，反馈元件是，属于电压并联负反馈。由虚断0，则，由虚地0知这个结果说明，凡是电压并联负反馈组态，其闭环电压放大倍数的大小均由级间反馈电阻与输入端电阻的比值来决定。这个结论同样也在图题6-5(d)、(e)、图题6-8(c)中得到验证。如果在不要求推导过程的情况下，可以当公式使用，直接由此写出结果。至于前面的正、负号就看电路的反相与否而定。若与反相，则取负号；若同相，则取正号。图(b)：运放是同相输入。反馈元件是和，属于电压串联负反馈，反馈信号
15、电压取自于上电压，上正下负。由因此这个结果说明，凡是电压串联负反馈组态，其电压放大倍数的大小均由级间反馈电阻与输入回路中反馈电阻的比值再加1决定。这个结论同样在图题6-8(a)、(b)、图题6-10(b)中得到验证。如果在不要求推导过程的情况下，此结论可以当公式使用，直接得结果。图(c)：反馈支路由组成，属于电流串联负反馈。因为0，流过与的电流均为。因此图(d)中的反馈元件是，属于电流并联负反馈，运放为反相输入。由虚断概念有0，则。由虚地概念，0, 与是并联关系。将上的电压记为，于是其中 因此6-15 理想运放组成图题6-15(a)、(b)所示电路。判断图(a)、(b)电路的反馈极性。若为负反
16、馈，试确定其反馈组态，在深度负反馈条件下求出闭环电压增益。图题6-15目的 用瞬时极性法判断反馈极性，判断负反馈的反馈组态，心算闭环电压增益。解 图(a)用瞬时极性法判断反馈极性。设的一个瞬时极性为“+”，因运放是同相输入，故输出端处的瞬时极性也为“+”，通过反馈网络(由与构成)时不反相，因此反馈信号的瞬时极性为“+”。再由差模输入概念可得反馈信号的瞬时极性反映到信号输入端处应为“”，与原来的瞬时极性相反，说明是削弱净输入信号的，符合负反馈的定义，因此是负反馈。由于反馈网络的输入端(右端)与输出电压直接相连，说明取的是输出电压；反馈网络的输出端(左端)与非信号输入端点相连，并且反馈信号以电压形
17、式出现，说明在输入回路中、三者是串联关系。综合以上的判别可知其反馈组态为电压串联负反馈。根据以前各题的经验可直接写出答案：图(b)，先用瞬时极性法判别反馈极性：设的一个瞬时极性为“+”，由于运放为反相输入，输出端的瞬时极性为“”，通过反馈网络(由与构成)时不反相，端反馈信号的瞬时极性为“”。再由差模输入概念知，反馈信号反映到信号输入端的瞬时极性应为“+”，与原来的瞬时极性相同，说明反馈信号是使净输入信号加强的，符合正反馈的定义，因此反馈极性是正反馈。图题6-166-16 试判断图题6-16的反馈组态。近似计算电压放大倍数。目的 熟练地判别由分立元件组成的多级放大电路的反馈组态并速算放大倍数。解
18、 这是由两级分立元件构成的放大电路：第一级为单入单出(同相端输出)长尾式差动放大电路；第二级由PNP管组成的单管共射放大电路；引入级间反馈。由瞬时极性法可判断它是负反馈(如图中的+、号所示)。的右端直接与相连，左端与信号的输入端点相连，因此该反馈组态为电压并联负反馈。根据前面各题的计算经验可直接写出结果来：因为信号只在第二级反相，所以为负。6-17 理想运放组成图题6-17所示电路。判断图(a)、(b)电路的反馈极性。若为负反馈讨论其反馈组态，并写出求闭环增益的表达式。图题6-17目的 与题6-15相同。分析 本题为多级运放与反馈共同构成反馈放大电路。图(a)中基本放大电路连续用了两级反相器构
19、成，反馈网络由构成。图(b)中用A1反相输入运放作基本放大电路，反馈网络由电压跟随器A2与构成，说明运放本身也可以作反馈通路，A2的输入信号为。解 图(a)中用瞬时极性法判断反馈极性。设的一个瞬时极性为“+”，经两次反相使端的瞬时极性也为“+”，通过反馈元件(不反相)使反馈信号对地的瞬时极性为“+”，再根据差模输入概念，使反馈信号反映到信号输入端的极性为“”，与原来的瞬时极性相反，即圈内为“”，圈外为“+”，二者异号，满足负反馈的定义，因此是负反馈。再由反馈网络右端直接取输出电压，因此是电压反馈；看输入回路，净输入电压或者看反馈网络的左端与基放的非信号输入端相连，因此是串联反馈。综合以上讨论，
20、本图的反馈组态为电压串联负反馈。其闭环增益表达式为图(b),用瞬时极性法判断反馈极性。设为“+”，运放A1反相，的极性为“”，视A2的传输系数为1(相当于一条短路线)，为线性电阻，不反相，使A1的反相端极性为“”，比较圈内、圈外为异号，因此是负反馈；反馈网络右端取的是输出电压，因此是电压反馈；左端与信号的输入端相连，因此是并联反馈。综合以上的讨论可确定其反馈组态为电压并联负反馈。其闭环增益表达式为图题6-216-21 差动放大电路如图题6-21所示。(1)为稳定输出电压，应引入何种反馈?在图中标明反馈支路。(2)为了使深度负反馈条件下的闭环增益=15,反馈电阻应为多大?目的 引反馈，反算反馈电
21、阻。分析 本题电路由两级分立元件放大电路构成。第一级为带恒流源的单入单出(同相端输出)差放组成；第二级由V3管构成共集电路。电路中参数=1。解 (1)为稳定输出电压，应通过引入电压负反馈。根据电路的具体情况，只能引入电压串联负反馈，即将的右端接处，左端接极。如果将左端接到极上，则构成正反馈了，不满足要求，因此答案是惟一的，如图中所示。(2)求。根据电压串联负反馈的表达式代入数据则=14图题6-226-22 放大电路如图题6-22所示。为达到下述四种效果，应该引入什么反馈?标明反馈支路的路径。(1)稳定电路的各级静态工作点；(2)稳定电路的输出电压；(3)稳定电路的输出电流；(4)提高电路的输入
22、电阻。目的 练习引反馈。分析 本电路由三级构成。第一级由NPN管构成共射放大电路；第二级由PNP管构成共射放大电路；第三级由NPN管构成共集放大电路。先考虑四个问题的性质是什么，再根据引反馈的原则引入适当的负反馈。解 (1)稳定静态工作点的问题是个直流问题，应引入直流负反馈。有两个途径可以满足此要求：是通过把极与极连起来，由瞬时极性法可以判别引入的是负反馈，可以稳定三级的静态工作点，见图中各点的“+”、“”号；同样也是直流负反馈，也能稳定三级的静态工作点，做法是将与电源正极()连接点断开，并把断开点直接连到处。这样做可以节省一个反馈电阻，使反馈电阻的反馈任务由来承担，同时不影响给管提供偏置的作
23、用。这样就具有了双重作用，既是偏置电阻又是反馈电阻。它的负反馈性质可由图中的“+”、“”号表示。(2)稳定输出电压的问题是个交流负反馈问题，应引入电压负反馈，途径可以满足这个要求。(3)稳定输出电流的问题仍是个交流负反馈问题，应引入电流负反馈，如图中途径所示。 (4)提高输入电阻的问题还是个交流负反馈问题，也是改善放大性能的问题，应引入串联负反馈，如图中途径所示。综合以上分析，反馈途径、中交、直流负反馈均有。交流负反馈组态如途径为电压串联负反馈，途径为电流并联负反馈。6-24 某放大电路波特图如图6-24(a)所示。问此电路是否会产生自激振荡?若电路形式如图题6-24(b)所示，并设图中,、的
24、内阻为，晶体管的均相同。如果电路产生自激振荡，可采取什么措施?在图上定性地画出来。图题6-24目的 用频率判据法判断系统是否自激，并会消除自激的措施。解 (1)用频率判据法判别图题6-24(a)系统是否自激。先找到L曲线与横坐标f的交点(=1,先满足幅度条件)，垂直对应到相频特性的交点，该交点对应的相角,说明也满足自激的相位条件，因此该系统是自激的。或者先找到180点，过180作水平线与相频特性曲线交于一点，再过该交点作垂直线，与L曲线交于一点，该交点对应纵坐标的分贝数大于0 dB，说明在满足了自激的相位条件下又满足幅度条件，因此该系统是自激的。这两种方法应得到相同的答案。(2)消除自激振荡的
25、措施可在前级的输出电阻高、后级的输入电阻也高的级间对地接入RC网络(或校正电容)。对于图题6-24(b)电路，第一级的输出电阻为；第二级的输入电阻为,其输出电阻为；第三级的输入电阻为。已知,，比较，因此将RC网络接入第一、二级间对地。如果在对通频带要求不高的情况下，只接入一个校正电容C就可以了。图题6-256-25 某放大电路的对数幅频特性如图题6-25所示。试回答：(1)此放大电路的中频放大倍数和3 dB带宽是多少?当输入,=100 kHz的信号时，其输出电压是多少?(2)为了使放大电路的放大倍数相对变化量由10%减少到0.01%，求应引入的反馈深度是多少? 目的 在幅频特性上确认中频电压增
26、益、3 dB带宽以及掌握分贝与倍数之间的换算。解 (1)求和在图题6-25上查水平段对应的分贝数即为的分贝数，即=120=6求反对数 幅频特性上的第一个拐点对应的频率为上限频率,则=10 kHz因为输入信号频率为=100 kHz，在横坐标上找到100 kHz并向上作垂直线与幅频特性相交于一点，该点所对应的分贝数为的分贝数，即20lg=100=5折合后 因此 =1 V(2)求反馈深度因为图题6-26代入数据得0.01%=10%解出6-26 反馈放大电路的幅频、相频特性曲线如图6-26所示。(1)说明放大电路是否会产生自激振荡，理由是什么?(2)若要求电路的相位裕度=45,应为多少分贝?折合为多少
27、倍数?目的 判断自激。复习相位裕度概念。解 (1)利用比较增益交界频率与相位交界频率的大小来判别系统是否自激：若，则自激；若，则不自激。根据与的定义，将它们标在图题6-26中，显见，因此系统是自激的。(2)求180+45=135图题6-27过135作水平线与相频特性相交于一点，并过该点向上作垂直线又与幅频特性相交于一点，该点所对应的分贝数为=60=3折合倍数6-27 反馈放大电路的幅频、相频特性曲线如图题6-27所示。(1)判断电路是否会自激，并说明理由。(2)确定电路的幅度裕度为多大?目的 判断自激练习、复习幅度裕度概念。解 (1)判断系统能否自激仍用与的大小来判别。由、的定义在图题6-27上标出它们的位置如图所示。显见，因此该系统是稳定的(不自激)。(2)求。在相频特性上过180作水平线与相频特性曲线相交于一点，再过该点向上作垂直线与幅频特性相交于一点，该点对应的分贝数即为幅度裕度，由图示得=20 dB