到目前为止,我们对反馈放大电路的讨论均未考虑信号的频率,即假设放大电路的开环增益A和反馈系数f均与信号频率无关.然而,由4.7节的讨论得知,由于电路中电抗性元件及半导体器件的结电容的存在,任何放大电路的增益都是信号频率的函数,增益的大小和相移都随频率的变化而变化。另外,当反馈网络中含有电抗性元件刚,反馈系数也是频率的函数。因此,反馈放大电路的增益也必然是信号频率的函数。下面将简要讨论负反馈放大电路的频率响应.

频率响应的一般表达式,为了使问题简单化,我们设反馈网络由纯电阻组成,即反馈系数为与信号频率无关的实数、而且设放大电路在高频区和低频区各有一个极点。基本放大电路的高频响应表达式为

Ah=am/1+jf/fh (7.7.1)

式中am为开环中频增益,fh为开环上限颁率。

引入负反馈后,由式(7.3.5)可知

Ahf=ah/1+ahf              (7.7.2)

将式(7.7,1)代人式(7,7.2)得

ahf=am/1+jf/fh/1+amf/1+jf/fh=am/1+jf/fh+amf

式中aMf=am/1+amf为中频区闭环增益,fhf=(1+aMF)fh为闭环上限频率。

由式(7.7.3)可见,中频闭环增益是中频开环增益的1/1+amF倍,但闭环增益的上限频率增加到开环增益上限频率的(1+aMF)倍。不过对于不同组态的负反馈放大电路,其增益的物理意义不同,因而fhf=(1+amF)fh的含义也就不同。例如,对于电压并联负反馈放大电路,是将互阻增益的上限频率增加到(1+ＡRM FＧ)ＦＨ。

利用上述推导方法,可以得到负反馈放大电路的低频响应表达式

ALF=AMF/1-JFLF/F          (7.7.4)

式中FLF=FL/1+AMF。显然引人负反馈后,下限频率减小了,减小的程度与反馈深度有关。

综上分析可知,引人负反馈后,放大电路的通频带展宽了,即

BWf=rHf-FLF≈FHF          (7.7.5)

当放大电路的波特图中有多个极点,而且反馈网络不是纯电阻网络时,问题将复杂得多,但是通频带展宽的趋势不会变。

例7,7.1 设集成运算放大器电路的增益有一个极点。电路的开环低频电压增益Ar=105,开环上限频率FH=10Hz。试作出反馈系数F11分别为0.01、0.1、1时,开环增益AV(F)和闭环增益AVF(F)的幅频响应波特图.

解:作开环增益妍(y)的波特图。运放的开环低频增益用分贝表示时,AU(dB)=201gAU=100dB。开环增益的波特图如图7.7,1中的曲线①所示,在

F≤FH=10Hz的通带内,开环增益几乎是常数(100dB),随后,随着频率的增加,增益以-20dB/十倍频程的速度下降。

当Fr为0,01、0,1、1时,分别作闭环增益AVF(r)的波特图:当FU=0.01时,求得闭环上限频率FHF=(1+AUFir)FH=(1+10)×0.01)×10≈10kHz。

闭环通带增益为AUf=AU/1+AUFU=105/1+105*0.01=99.9

即                  Auf(dB)≈40dB

此时的幅频特性曲线如图7.7.1中的曲线②所示。当F≤10kHz时,Ad(dB)=40dB;F>10kHz时,|AVf(F)|以-20dB/十倍频程的速度下降。

同样, 当FU=0.1时,找f(dB)≈20dB,AUf≈100kHz; FHF=1时,AUF(dB)≈0dB,FHF≈1MHz。这两种情况下的幅频特性曲线分别如图7.7.1中的曲线③和④所示。

上例说明,引人负反馈后,闭环增益下降,但通频带变宽,二者变化的程度均与反馈深度有关。负反馈越深,闭环增益下降得越多,而通频带则越宽。

增益-带宽积,如果将放大电路的开环通带增益A乘以带宽BW(≈FH),则得AFH,称其为开环增益一带宽积。引人负反馈后,放大电路的增益一带宽积为

AFHF=A/1+AF×[(1+AF)FH]=AFH          (7.7.6)

式(7.7.6)表明,放大电路的开环增益一带宽积与闭环增益一带宽积相等,即放大电路的增益一带宽积近似是一个常量。也就是说,对于一个给定的放大电路,可以降低带宽为代价来提高增益,也可以降低增益为代价来增加带宽,视实际需要而选择。

引人负反馈后,放大电路的上、下限频率有何变化?带宽有何变化?

为什么可以说放大电路的增益一带宽积是个常量?

深圳市唯有度科技有限公司http://wydkj.51dzw.com/