反馈和负反馈放大电路典型例题.docx

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反馈和负反馈放大电路典型例题

第五章反馈和负反馈放大电路

?

　　反馈的基本概念

　　　　例5-1　例5-2　例5-3例5-4　例5-5例5-6　

　　负反馈对电路性能的影响

　　　　例5-7　　

　　负反馈方框图及一般表示式

　　　　例5-8例5-9

　　负反馈的引入

　　　　例5-10例5-11例5-12

　　负反馈电路的自激振荡

　　　　例5-13　例5-14

　　正反馈

　　　例5-15

【例5-1】?

电路如图（a）、（b）所示。

（1）判断图示电路的反馈极性及类型；

（2）求出反馈电路的反馈系数。

　　图（a）?

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图（b）?

【相关知识】

负反馈及负反馈放大电路。

【解题思路】

（1）根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。

（2）根据反馈网络求电路的反馈系数。

【解题过程】

（1）判断电路反馈极性及类型。

　　在图（a）中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为?

时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为?

，故本电路是电压串联负反馈电路。

　　在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。

（2）为了分析问题方便，画出图（a）、（b）的反馈网络分别如图（c）、（d）所示。

　　图（c）?

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图（d）

　　由于图（a）电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。

由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。

即

　　故?

图（a）电路的反馈系数

?

　　由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。

　　故图（b）电路的反馈系数

【例5-2】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。

（1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。

（2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“?

”，则引入的反馈一定是负反馈。

　　（3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。

　　（4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。

　　（5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。

　　（6）将负反馈放大电路的反馈断开，就得到电路方框图中的基本放大电路。

　　（7）反馈网络是由影响反馈系数的所有的元件组成的网络。

　　（8）阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。

【相关知识】

　　反馈的有关概念，包括什么是反馈、直流反馈和交流反馈、电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈、负反馈放大电路的方框图、放大电路的稳定性

【解题思路】

　　正确理解反馈的相关概念，根据这些概念判断各题的正误。

【解题过程】

（1）通常，称将输出量引回并影响净输入量的电流通路为反馈通路。

反馈是指输出量通过一定的方式“回授”，影响净输入量。

因而只要输出回路与输入回路之间有反馈通路，就说明电路引入了反馈，而反馈通路不一定将放大电路的输出端和输入端相连接。

例如，在下图所示反馈放大电路中，R2构成反馈通路，但它并没有把输出端和输入端连接起来。

故本题说法正确。

（2）正、负反馈决定于反馈的结果是使放大电路的净输入量或输出量的变化增大了还是减小了，若增大则为正反馈，否则为负反馈；与放大电路放大倍数的极性无关。

换言之，无论放大倍数的符号是“＋”还是“?

”，放大电路均可引入正反馈，也可引入负反馈。

故本题说法错误。

　　（3）直流反馈是放大电路直流通路中的反馈，交流反馈是放大电路交流通路中的反馈，与放大电路的耦合方式无直接关系。

本题说法错误。

　　（4）电压负反馈稳定输出电压，是指在输出端负载变化时输出电压变化很小，因而若负载变化则其电流会随之变化。

故本题说法错误。

　　（5）根据串联负反馈和并联负反馈的定义，本题说法正确。

　　（6）本题说法错误。

负反馈放大电路方框图中的基本放大电路需满足两个条件，一是断开反馈，二是考虑反馈网络对放大电路的负载效应。

虽然本课程并不要求利用方框图求解负反馈放大电路，但是应正确理解方框图的组成。

　　（7）反馈网络包含所有影响反馈系数的元件组成反馈网络。

例如，在上图所示电路中，反馈网络由R1、R2和R4组成，而不仅仅是R2。

故本题说法正确。

　　（8）在低频段，阻容耦合负反馈放大电路由于耦合电容、旁路电容的存在而产生附加相移，若满足了自激振荡的条件，则产生低频振荡。

根据自激振荡的相位条件，在放大电路中有三个或三个以上耦合电容、旁路电容，引入负反馈后就有可能产生低频振荡，而且电容数量越多越容易产生自激振荡。

故本题说法正确。

　　综上所述，答案为：

（1）√，

（2）×，（3）×，（4）×，（5）√，（6）×，（7）√，（8）√

【常见错误】

（1）正反馈、负反馈概念不清楚，将正反馈使输出量的变化增大理解为放大倍数为正，将负反馈使输出量的变化减小理解为放大倍数为负。

（2）直流反馈与交流反馈概念不清楚，将直流反馈理解为直接耦合放大电路引入的反馈，将交流反馈理解为阻容耦合放大电路引入的反馈。

　　（3）在分析负反馈放大电路的基本放大电路时，没有考虑反馈网络对放大电路的负载效应。

【例5-3】试判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈，是直流反馈还是交流反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈。

设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

【相关知识】

　　分立元件放大电路（双极型管放大电路和单极型管放大电路）各种接法的极性判断，反馈的判断方法，包括判断是否引入了反馈、判断反馈的正负、判断直流反馈和交流反馈、判断交流负反馈的四种组态。

【解题思路】

（1）根据反馈的定义，判断电路中是否存在反馈通路，从而判断是否引入了反馈。

（2）若引入了反馈，利用瞬时极性法判断反馈的正负。

　　（3）根据直流反馈和交流反馈的定义，判断引入的反馈属于哪种反馈。

　　（4）根据交流反馈四种组态的判断方法，判断引入的反馈属于哪种组态。

【解题过程】

　　在图（a）电路中，Rf将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了反馈；且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，故电路引入了直流反馈和交流反馈。

利用瞬时极性法，在规定输入电压瞬时极性时，可得到放大管基极、集电极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流的方向，如图（e）所示。

晶体管的基极电流等于输入电流与反馈电流之差，故电路引入了负反馈，且为并联负反馈。

当输出电压为零（即输出端短路）时，Rf将并联在T的b?

e之间，如图（e）中虚线所示；此时尽管Rf中有电流，但这个电流是uI作用的结果，输出电压作用所得的反馈电流为零，故电路引入了电压负反馈。

综上所述，电路引入了直流负反馈和交流电压并联负反馈。

　　在图（b）电路中，R1将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了反馈；且反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，故电路引入了直流反馈和交流反馈。

利用瞬时极性法，在规定输入电压瞬时极性时，可得到放大管各极电位的瞬时极性以及输入电流、反馈电流方向，如图（f）所示。

由于反馈减小了T1管的射极电流，故电路引入了并联负反馈。

令输出电压为零，由于T2管的集电极电流（为输出电流）仅受控于它的基极电流，且R1、R2对其分流关系没变，反馈电流依然存在，故电路引入了电流负反馈。

综上所述，该电路引入了直流负反馈和交流电流并联负反馈。

　　在图（c）电路中，R4在直流通路和交流通路中均将输出回路与输入回路连接起来，故电路引入了直流反馈和交流反馈。

按uI的假设方向，可得电路中各点的瞬时极性，如图（g）所示。

输出电压uO作用于R4、R1，在R1上产生的电压就是反馈电压uF，它使得差分管的净输入电压减小，故电路引入了串联负反馈。

由于uF取自于uO，电路引入了电压负反馈。

综上所述，电路引入了直流负反馈和交流电压串联负反馈。

　　根据上述分析方法，图（d）电路的瞬时极性如图（h）所示。

电路引入了直流负反馈和交流电流串联负反馈。

　　从图（c）和（d）电路可知，它们的输出电流均为输出级放大管的集电极电流，而不是负载电流。

【方法总结】

　　分立元件放大电路反馈的判断与集成运放负反馈放大电路相比有其特殊性。

电路的净输入电压往往指输入级放大管输入回路所加的电压（如晶体管的b?

e或e?

b间的电压、场效应管的g?

s或s?

g间的电压），净输入电流往往指输入级放大管的基极电流或射极电流。

在电流负反馈放大电路中，输出电流往往指输出级晶体管的集电极电流、发射极电流或场效应管的漏极电流、源极电流。

【常见错误】

　　在分立元件电流负反馈放大电路中，认为输出电流是负载RL上的电流。

【例5-4】?

电路如图所示，图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大，在中频范围内，它们的容抗近似为零。

试判断电路中反馈的极性和类型（说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈）。

【相关知识】

　　反馈放大电路。

【解题思路】

　　根据反馈的判断方法判断电路中反馈的极性和类型。

【解题过程】

　　图示电路是两级阻容耦合放大电路。

电阻接的射极与“地”之间，它把第一级放大电路的输出信号（射极电流近似等于集电极电流）引入第一级的输入回路，构成了第一级放大电路的本级反馈；并且，无论在直流通路还是在交流通路，这一反馈都存在，故它是本级交直流反馈；由于的射极电位（本级反馈电压）与的集电极电流成正比，所以该反馈是电流反馈；的基极电位与反馈电压（电阻的压降）相减后作用到的基极与射极之间，所以它是串联反馈；当集电极电流增大时，反馈电压会随之而增大，基极与射极之间的电压（净输入信号）会减小，集电极电流会减小，故该反馈是本级电流串联负反馈。

　　电路中的电阻网络和接在的射极和的基极之间，该网络将的射极电流（近似等于集电极电流）传送到的基极。

因此，电阻网络和将放大电路的输出量（集电极电流）返送到电路的输入回路，构成了级间反馈。

由于放大电路的第一级与第二级之间有耦合电容“隔直”，因此该反馈对电路的静态工作点没有影响，即不存在直流反馈，仅有交流反馈。

　　反馈极性判别：

利用瞬时极性法。

　　当给放大电路输入端加上对地记性为?

的输入信号时，集电极和发射极信号极性均为一，电阻反馈网络不会产生相移，反馈到输入回路的信号极性也为一，输入电流信号与反馈电流信号相减作为放大电路的净输入电流信号（的基极电流）。

所以该反馈是负反馈。

判断过程如图所示。

　　电压反馈和电流反馈判别：

　　当令输出电压信号等于零时（负载电阻短路），发射极电压信号（与集电极电流成正比）不等于零，因此反馈信号电流不为零，即反馈电流与输出电压无关。

因此可知该反馈是电流反馈。

实际上，该反馈网络的输入信号来自发射极电流，反馈网络的输出信号（即反馈信号）与集电极电流成正比，该负反馈能稳定集电极电流。

分立元件构成的反馈放大电路往往把输出级集电极电流作为输出电流来分析。

　　串联反馈和并联反馈判别：

　　由于放大电路的净输入电流（的基极电流）是由输入电流和反馈电流（流过的电流）叠加而成，所以该反馈是并联反馈。

　　总结上述判别可知，图示电路是交流电流并联负反馈。

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【例5-5】?

电路如图所示，图中耦合电容器和射极旁路电容器的容量足够大，在中频范围内，它们的容抗近似为零。

试判断电路中反馈的极性和类型（说明各电路中的反馈是正、负、直流、交流、电压、电流、串联、并联反馈）。

【相关知识】

　　反馈放大电路。

【解题思路】

　　根据反馈的判断方法判断电路中反馈的极性和类型。

【解题过程】

　　图示放大电路输出与输入之间没有反馈，第一级也没有反馈，第二级放大电路有两条反馈支路。

一条反馈支路是，另一条反馈支路是和串联支路。

支路有旁路电容，所以它是本级直流反馈，可以稳定第二级电路的静态工作点。

和串联支路接在第二级放大电路的输出（集电极）和输入之间（基极），由于的“隔直”作用，该反馈是交流反馈。

　　和串联支路交流反馈极性的判断：

　　当给第二级放大电路加上对地极性为?

的信号时，输出电压极性为一，由于电容对交流信号可认为短路，所以反馈信号极性也为一，因而反馈信号削弱输入信号的作用，该反馈为负反馈。

判断过程如图所示。

　　负反馈组态的判断：

　　若令输出电压信号等于零，从输出端返送到输入电路的信号等于零，即反馈信号与输出电压信号成正比，那么该反馈是电压反馈；反馈信号与输入信号以电流的形式在基极叠加，所以它是并联反馈。

　　总结上述判别可知，图示电路中和串联支路构成交流电压并联负反馈。

【例5-6】判断图示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并指出反馈系数是哪两个量的比值，设图中所有电容对交流信号均可视为短路。

【相关知识】

　　负反馈放大电路。

【解题思路】

　　一般极间反馈极性的判定采用瞬时极性法，用瞬时极性法时，先找到反馈环路，并假想断开环路（且令输入交流信号为零）根据电路的特点，从假想断开处开始标注瞬时极性，沿环路标回到断开处，若断开处两边为“+”“-”这个反馈为负反馈，否则为正反馈。

【解题过程】

　　图（a）所示电路的反馈判断过程如图（e）所示。

由判断可知，电路中引入了电流串联负反馈。

反馈系数

　　图（b）所示电路的反馈判断过程如图（f）所示。

由判断可知，电路中引入了电压并联负反馈。

反馈系数

　　图（c）所示电路中输出电压就是反馈电压，反馈电压削弱了出入电压的作用，使晶体管的输入尽电压ube减小，引入了电压串联负反馈。

反馈系数

　　图（d）所示电路的反馈判断过程如图（g）所示。

由判断可知，该电路引入了正反馈。

【例5-7】?

电路如图所示，试说明该电路引入共模负反馈稳定静态工作点的原理。

【相关知识】

差分放大电路、负反馈。

【解题思路】

（1）分析电路结构，判断共模负反馈是否存在。

（2）分析电路抑制共模输出电流变化，稳定静态工作点的原理。

【解题过程】

该电路为两级双端输入、双端输出的差动放大电路。

由图可知，晶体管的基极接在、管射极分压电阻、之间。

由于、管射极差模信号为零，所以不存在差模信号反馈。

但存在共模信号反馈，也就是说，如果输出共模电流有变化，则通过、分压，控制管基极电流，使第一级恒流源电流变化，从而使、变化，最终可使电路中的共模电流稳定。

例如，由于某种原因使、同时增大，则、同时下降，、管的射极电压下降，下降，减少，从而使、减小到达到稳定的目的。

由于该电路引入了级间共模负反馈，所以稳定了电路的静态工作点、提高了电路的共模抑制比。

【例5-8】某负反馈放大电路的组成框图如图所示，试求电路的总闭环增益。

【相关知识】

　　负反馈放大电路的方框图和一般表达式。

【解题思路】

　　根据负反馈放大电路的方框图和一般表达式可求出电路的总闭环增益。

【解题过程】

　　该负反馈放大电路有两个反馈环，F1构成外环，F2构成内环。

外环的开环增益等于放大电路和内环的闭环增益的乘积。

　　内环的闭环增益为

　　外环的开环增益为，因而该电路的闭环增益为

【例5-9】某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数，反馈系数。

试问：

（1）闭环电压放大倍数为多少

（2）如果发生20%的变化，则的相对变化为多少

【相关知识】

（1）相对变化率

（2）闭环增益的一般表示式

【解题思路】

当已知的相对变化率来计算的相对变化率时，应根据的相对变化率的大小采用不同的方法。

当的相对变化率较小时，可对求导推出与的关系式后再计算。

当的相对变化率较大时，应通过计算出后再计算。

【解题过程】

（1）闭环电压放大倍数

（2）当变化20%，那么，

　　则的相对变化为

　　当变化-20%，那么

　　则的相对变化为

【常见错误】

本例中已有20%的变化，的相对变化率较大，应通过计算出后再计算。

【例5-10】电路如图所示，试合理连线，引入合适组态的反馈，分别满足下列要求。

（1）减小放大电路从信号源索取的电流，并增强带负载能力；

（2）减小放大电路从信号源索取的电流，稳定输出电流。

【相关知识】

双极型管放大电路和单极型管放大电路各种接法的分析及其极性分析，反馈的基本概念，负反馈对放大电路性能的影响，放大电路中引入负反馈的一般原则。

【解题思路】

（1）分析图中两个放大电路的基本接法。

（2）设定两个放大电路输入端的极性为正，分别判断两个放大电路其它输入端和输出端的极性。

　　（3）根据要求引入合适的负反馈。

【解题过程】

图示电路的第一级为差分放大电路，输入电压uI对“地”为“＋”时差分管T1的集电极（即④）电位为“?

”，T2的集电极（即⑤）电位为“＋”。

第二级为共射放大电路，若T3管基极（即⑥）的瞬时极性为“＋”，则其集电极（即⑧）电位为“?

”，发射极（即⑦）电位为“＋”；若反之，则⑧的电位为“＋”，⑦的电位为“?

”。

（1）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；增强带负载能力，即减小输出电阻；故应引入电压串联负反馈。

　　因为要引入电压负反馈，所以应从⑧引出反馈；因为要引入串联负反馈，以减小差分管的净输入电压，所以应将反馈引回到③，故而应把电阻Rf接在③、⑧之间。

Rb2上获得的电压为反馈电压，极性应为上“＋”下“?

”，即③的电位为“＋”。

因而要求在输入电压对“地”为“＋”时⑧的电位为“＋”，由此可推导出⑥的电位为“?

”，需将⑥接到④。

　　结论是，需将③接⑨、⑩接⑧、⑥接④。

（2）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻；稳定输出电流，即增大输出电阻；故应引入电流串联负反馈。

　　根据上述分析，Rf的一端应接在③上；由于需引入电流负反馈，Rf的另一端应接在⑦上。

为了引入负反馈，要求⑦的电位为“＋”，由此可推导出⑥的电位为“＋”，需将⑥接到⑤。

　　结论是，需将③接⑨、⑩接⑦、⑥接⑤。

【方法总结】

（1）减小放大电路从信号源索取的电流，即增大输入电阻，应引入串联负反馈。

（2）增强带负载能力，即减小输出电阻，应引入电压负反馈；稳定输出电压，即减小输出电阻，应引入电压负反馈。

　　（3）稳定输出电流，即增大输出电阻，应引入电流负反馈。

【常见错误】

在引入反馈时只注意保证引入的反馈组态正确，但没有保证引入的反馈为负反馈。

【例5-11】用集成运放和若干电阻分别完成以下功能，要求画出电路来，并求出它们的反馈系数。

（1）具有稳定的电压放大倍数的放大电路；

（2）具有稳定的电流放大倍数的放大电路；

　　（3）实现电压?

电流转换；

　　（4）实现电流?

电压转换。

【相关知识】

　　负反馈放大电路的四种组态及其放大倍数的特点，放大电路中引入负反馈的一般原则。

【解题思路】

（1）根据信号源是电压源或电流源来决定应引入串联负反馈还是并联负反馈。

（2）根据负载电阻对放大电路输出信号的要求（稳定的电压或者稳定的电流）来决定应引入电压负反馈还是电流负反馈。

【解题过程】

　　要求

（1）的输入量和输出量均为电压，故应引入电压串联负反馈，如图（a）所示。

要求

（2）的输入量和输出量均为电流，故应引入电流并联负反馈，如图（b）所示。

要求（3）的输入量为电压，输出量为电流，故应引入电流串联负反馈，如图（c）所示。

要求（4）的输入量为电流，输出量为电压，故应引入电压并联负反馈，如图（d）所示。

各电路的瞬时极性如图中所标注。

在理想信号源情况下，图（a）和（c）中的Rs为零，图（b）和（d）中的Rs为无穷大。

　　在图（a）所示电路中，R1和R2组成反馈网络，反馈系数为

　　在图（b）所示电路中，R1和R2组成反馈网络，反馈系数为

　　在图（c）所示电路中，R1、R2和R3组成反馈网络，输出电流通过R1和R2、R3两个支路分流，在R1上的压降就是反馈电压。

因而反馈系数为

　　在图（d）所示电路中，Rf组成反馈网络，反馈系数为

　　应当指出，图示电路不是唯一的答案。

【方法总结】

（1）信号源有电压源和电流源之分，对于前者，放大电路应具有比信号源内阻大得多的输入电阻，以获取更大的输入电压，因而应引入串联负反馈；对于后者，放大电路应具有比信号源内阻小得多的输入电阻，以获取更大的输入电流，因而应引入并联负反馈。

（2）负载电阻对放大电路输出信号的要求有两种，一种为稳定的电压，即希望放大电路的输出为近似恒压源，输出电阻尽可能小，因而需引入电压负反馈；一种为稳定的电流，即希望放大电路的输出为近似恒流源，输出电阻尽可能大，因而需引入电流负反馈。

所以，从输入量和输出量是电压还是电流就可以判断出需要引入的交流负反馈的组态。

【例5-12】?

电路如图所示。

已知，，，，。

运放A具有理想的特性。

（1）试通过无源网络引入合适的交流负反馈，将输入电压转换为稳定的输出电流。

（2）要求时，相应的，试求反馈电阻的大小。

【相关知识】

　　负反馈放大电路。

【解题思路】

（1）将输入电压转换为稳定的输出电流应引入电流串联负反馈。

（2）根据求反馈电阻。

【解题过程】

（1）根据题意，要求输出电流稳定，且与输入电压成正比。

由于晶体管T4的射极电流近似等于输出电流，只要稳定，必然稳定。

为此，必须稳定上的电压（），所以反馈信号一定要从上引出，即引入电流串联负反馈。

又根据瞬时极性法判断，为保证负反馈，则反馈支路必须接到T2管的栅极，即引入交流串联电流负反馈（、、），如图中的虚线所示。

（2）题目要求时，相应的，也就要求电路的互导增益

　　电阻两端电压是串联反馈电压即

　　在深反馈条件下，可得

【例5-13】一个反馈放大电路在时的对数幅频特性如图所示。

（1）试求基本放大电路的放大倍数及闭环放大倍数；

（2）试写出基本放大电路的放大倍数的频率特性表达式；

　　（3）已知在低频时为正数，当电路按负反馈联结时，若不加校正环节是否会产生自激为什么

【相关知识】

反馈放大电路的幅频特性。

【解题思路】

（1）根据放大电路的幅频特性可求得及拐点频率。

（2）根据及拐点频率，可求出、，写出的频率特性表达式。

【解题过程】

（1）由图可知，该放大电路是一个直接耦合放大电路。

在低频范围内，放大电路的环路增益等于80dB,，即

　　故

（2）?

由图可见，该放大电路环路增益的幅频特性有2个转折点（即有2个极点：

和），反馈系数等于常数，故基本放大电路的放大倍数的幅频特性与的幅频特性相似，两者的区别仅在它们的模不同。

因而由图可直接写出的频率特性

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　　（3）不会产生自激。