负反馈对放大器性能的影响及优化方法

放大器引入负反馈后，会使放大倍数有所下降，但其他性能却可以得到改善，如它能提高放大器增益的稳定性、展宽通频带、减小非线性失真、改变输入电阻和输出电阻等。下面分别加以讨论。

1.减小放大倍数

由反馈放大电路的方框图可知：

负反馈时，AF总是大于零，所以，，即引进负反馈后，放大倍数减小。

2.提高放大倍数的稳定性

放大器的放大倍数取决于晶体管及电路元件的参数，当元件老化或更换、电源不稳定、负载变化以及环境温度变化时，都会引起放大倍数的变化。因此，通常要在放大器中加入负反馈以提高放大倍数的稳定性。

将Af表达式对A求导

即

用式Af除以上式两边，可得：

上式表明，负反馈放大器的闭环放大倍数的相对变化量仅为开环放大倍数相对变化量的，也就是说，虽然负反馈的引入使放大倍数下降了（1＋AF）倍，但放大倍数的稳定性却提高了（1＋AF）倍。

例2-5

某反馈放大器，其A＝104，反馈系数F＝0.01，计算Af为多少？若因参数变化使A变化±10%，问Af的相对变化量为多少？

解

计算结果表明，负反馈使闭环放大倍数下降了约100倍，而放大倍数的稳定性却提高了约100倍（由10%变至0.1%），负反馈越深，稳定性越高。(www.xing528.com)

3.扩展通频带

由于电路电抗元件存在，造成了放大器放大倍数随频率而变化。即中频段放大倍数扩大，而高频段和低频段放大倍数随频率升高和降低而减小。如图2-43中fBW所示。

图2-43　负反馈展宽通频带

引入负反馈后，就可以利用负反馈的自动调整作用将通频带展宽。具体来讲，在中频段，净输入信号减少，使中频段放大倍数有较明显的降低。而在高频段和低频段，放大倍数降低得少。从总体上使放大倍数随频率的变化减少了，幅频特性变得平坦，上限频率升高，下限频率下降，通频带得以展宽，如图2-43中fBWf所示。

4.减小非线性失真及抑制干扰

非线性失真是由放大器件的非线性所引起的，例如输入标准的正弦波，经基本放大器放大后产生非线性失真，输出波形“Xo”，假如为前半周大后半周小，如图2-44（a）所示。如果引入负反馈，如图2-44（b）所示，失真的输出波形就会反馈到输入回路。在反馈系数不变的情况下，反馈信号Xf也是前半周大后半周小，与失真情况相似。输入端反馈信号Xf与输入信号Xi叠加，使净输入信号Xd＝Xi-Xf变为前半周小，后半周大的波形，这样净输入信号经基本放大器放大，就可以抵消基本放大器的非线性失真，使输出波形前后半周幅度趋于一致，接近输入的正弦波形，从而减小了非线性失真。

图2-44　负反馈减小非线性失真

5.对输入、输出电阻的影响

1）对输入电阻的影响

负反馈对输入电阻的影响仅与反馈信号在输入回路出现的形式有关，而与输出端的取样方式无关，也就是说，是电压反馈还是电流反馈对输入电阻不会产生影响。对于串联负反馈，由于反馈信号串入输入回路中，对起分压作用，所以在一定的条件下，串联负反馈的输入电流比无反馈时小，即说明输入电阻比无反馈时大了。对于并联负反馈，由于反馈信号和输入信号并联于输入回路，对起分流作用，所以在净输入信号一定的条件下，并联负反馈的输入电流将增大，即说明输入电阻比无反馈时小了。

2）对输出电阻的影响

前面已指出，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，这就是说，电压负反馈放大器具有恒压源的性质，因此引入电压负反馈后的输出电阻rof比无反馈时的输出电阻ro减小了，相应地，电流负反馈具有稳定输出电流的作用，这就是说，电流负反馈放大器具有恒流源的性质，因此引入电流负反馈后的输出电阻rof要比无反馈时大。

负反馈对输出电阻的影响仅与反馈信号在输出回路中的取样方式有关，而与在输入端的叠加形式无关，也就是说，是串联反馈还是并联反馈对输出电阻不会产生影响。

综合上述，可将负反馈对放大器输入、输出电阻的影响列于表2-4。

表2-4　负反馈对输入、输出电阻的影响