一、輸入電阻
輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻。因為反饋放大電路輸入端的反饋方式有串聯(lián)和并聯(lián)之分,故負反饋對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。
1.串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大
在串聯(lián)負反饋電路中,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,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。對于電壓串聯(lián)負反饋
對電流串聯(lián)負反饋,。要注意的是,這里的RI必須是反饋環(huán)內的量,例如,串聯(lián)反饋中,基極偏置電阻Rb對信號源的負載效應不因(1+FA)大小而變,故不屬環(huán)內量。因此,要考慮Rb的活,放大電路實際輸入電阻為
2.并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小
在并聯(lián)負反饋電路中,由于I f對I i有分流作用,因此,在Ib一定時,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,對電壓并聯(lián)負反饋 :
而對電流并聯(lián)負反饋
因Rb的存在將對I i分流,且分流大小與(1+FA)有關,故Rb為環(huán)內量,即應計算在 ri之內,放大電路的實際閉環(huán)輸入電阻就等于rif。
二、輸出電阻
放大電路對負載而言,可等效為一個信號源。這個信號源的內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就與電壓反饋還是電流反饋直接有關。
1.電壓負反饋使放大電路的輸出電阻減小
在負反饋電路中,由于電壓負反饋能夠穩(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,其效果相當于減小了電路的輸出電阻。
計算電壓負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。即令信號源XI=0(電壓源短路,電流源開路,可保留其內阻),然后移去RL,在輸出端加一測試電壓Vo(如圖Z0309所示),算出相應的電流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Xf的存在,使,在輸出回路中便存在與相應的受控源 。其中Ao為基本放大器輸出端開路時的放大倍數(shù)。由圖可見
整理可得:
上式表明,電壓負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。對于電壓串聯(lián)負反饋有 ,對于電壓并聯(lián)負反饋則 。必須注意的是,這里Ro、AUo、ARo是考慮了反饋網(wǎng)絡的負載效應之后,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,故Rof就是放大電路的實際輸出電阻。
2.電流負反饋使放大電路的輸出電阻增大
當引入電流負反饋后,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,其效果相當于增大了電路的輸出電阻。
圖Z0310是計算電流負反饋放大電路輸出電阻的方框圖。其計算方法同電壓負反饋。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(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。對于電流串聯(lián)負反饋有
;對于電流并聯(lián)負反饋則為 。
需要指出的是,這里As是RL=0時的短路電流放大倍數(shù)。Ro中不包含RC在內,這是由于RC 的存在使得流進反饋網(wǎng)絡的電流不等于流過負載RL的電流Io,屬不嚴格電流反饋。故放大電路的實際輸出電阻為
一般RC值不大,所以即使Rof增大很多,放大電路的實際輸出電阻 增加并不顯著。
綜上所述,負反饋對放大電路輸入和輸出電阻的影響,可歸納以下兩點:
(1)放大電路引入負反饋后,輸入電阻的改變取決于輸入端的聯(lián)接方式,而與輸出端的取樣對象(電壓或電流)無直接關系(取樣對象將決定AF的含義),串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加,并聯(lián)負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)放大電路引入負反饋以后,輸出電阻的改變取決于輸出端的取樣對象,而與輸入端的聯(lián)接方式無直接關系,電壓負反饋使輸出電阻減小,電流負反饋使輸出電阻增加,增加和減小的程度決定于反饋深度。