第章放大电路中的反馈.ppt

1,第六章 放大电路中的反馈（8学时）第一节 反馈的基本概念及判断方法第二节 负反馈放大电路的四种基本组态第三节 负反馈放大电路的方块图及一般表达式第四节 深度负反馈放大电路放大倍数的分析第五节 负反馈对放大电路性能的影响第六节 负反馈放大电路的稳定性第七节 放大电路中其它形式的反馈（了解）重点掌握：反馈的基本概念，负反馈组态与效果，反馈放大器在深度负反馈下的基本分析方法。利用负反馈改善放大器的稳定性、通频率、改变输入电阻、输出电阻等动态性能也应掌握。,2,6.1.1.反馈的基本概念,6.1 反馈的基本概念及判断方法,将电子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入量（输入电压或输入电流）的过程，称之为反馈。,一、什么是反馈？,3,二、反馈放大电路的方框图,三、反馈的基本类型,正反馈：使净输入量增大的反馈负反馈：使净输入量减小的反馈,交流反馈：反馈量只含有交流量直流反馈：反馈量只含有直流量,叠加,upuN,uo=+uOM,upuN,uo=-uOM,uo=Aod(uP-uN),集成运放,4,6.1.2.反馈的判断,一、有无反馈的判断,直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。,直流反馈与交流反馈,直流反馈,交流反馈,无反馈,有反馈,无反馈,直流通路,交流通路,5,二、反馈极性的判别：,瞬时极性法。,使，则为正反馈；使，则为负反馈。,负反馈,正反馈,负反馈,+,-,+,+,+,由单个集成运放构成的反馈电路,反馈信号接同相输入端时为正反馈,接反相输入端时为负反馈,-,uD=uP-uN,uD=uN-uP,iD=iI-iF,6,Re 既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈，也有直流反馈；,R3和 R6既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈，也有直流反馈；,三极管电路：净输入信号找uBE 或 iB,uBE 减小，为负反馈。,uBE 减小，为负反馈。,7,例：下图是否引入反馈？直流反馈还是交流反馈？正反馈还是负反馈？,解：引入了反馈：R3、R4 既有直流反馈又有交流反馈 R3、R4均为负反馈,uD=uN-uP=uI-uF,8,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,本节的负反馈放大电路指的是交流负反馈放大电路,6.2.1.负反馈放大电路分析要点,无外加反馈时,开环差模放大倍数Aod=uo/(uP-uN)Aod 通常在105 左右输入电阻很大,所以UPUN,IP0,IN0,有外加负反馈时,1.可使输出电压稳定2.闭环差模放大倍数 Af=uo/(uI-uo)uouI,uo=(uI-uo)闭环放大倍数Af1,9,总之：1、交流负反馈可稳定输出电压或输出电流，同时使电路的电压或电流放大倍数减小；2、反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比；3、负反馈是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量，进而调整输出量。要想对负反馈放大电路进行定量分析，首先应研究下列问题：1、从输出端看，反馈量是取自输出电压，还是取自输出电流；2、从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加（串联）还是以电流方式相叠加（并联）。,综合考虑输入端和输出端，可把负反馈分为四种：电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈,10,四种组态的电路的方块图:,6.2.2.负反馈放大电路的四种组态,11,解：据图示瞬时极性：,所以，为电压串联负反馈。,解：据图示瞬时极性：,所以，为电压并联负反馈。,所以，输出电压与负载无关，电压负反馈稳定输出电压，RO0,12,解：据图示瞬时极性：,所以，为电流串联负反馈,解：,所以，为电流并联负反馈。,所以，输出电流与负载无关，电流负反馈稳定输出电流，RO,13,若将输出电压 短路，反馈量若取自于输出电压，则反馈量必为0，故可以判断为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则反馈量不为0，故可以判断为电流反馈。,6.2.3.负反馈放大电路组态的判断,电压反馈或电流反馈的判断方法：,串联反馈或并联反馈的判断方法：,四种反馈组态的放大倍数：电压串联负反馈 电流串联负反馈电压并联负反馈 电流并联负反馈,14,所以，为电压串联负反馈。,所以，为电压并联负反馈。,为电压反馈,为串联负反馈,为电压反馈,为并联负反馈,15,所以，为电流串联负反馈,所以，为电流并联负反馈。,为电流反馈,为串联负反馈,为电流反馈,为并联负反馈,16,三极管电路：净输入信号找uBE 或 iB,所以，为电流串联负反馈,所以，为电压串联负反馈,17,所以，为并联负反馈。,所以，为电流反馈。,该电路为电流并联负反馈。,电流串联负反馈,电压串联负反馈,18,6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式,1.负反馈放大电路的一般形式,19,20,21,2.基本放大电路的计算,反馈网络对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路电压反馈使输出端短路。,(1)开环时反馈网络的负载效应,22,反馈网络对输出端的影响：串联反馈在输入级与反馈网络的连接处断开；并联反馈使输入端对地短路。,(2)考虑开环时反馈网络的负载效应，得到负反馈放大电路中的基本放大电路，据此进行求解开环放大倍数A。,23,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电压串联负反馈。,将输出端短路，得到反馈网络对输入端的影响。,断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响。,24,电流串联负反馈,电压并联负反馈,25,电流并联负反馈,利用集成运放构成的负反馈放大电路，一般均满足1+AF1的条件，因而，在近似分析中均可认为Af1/F，而不必求出基本放大电路的A。,26,6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析,6.4.1.深度负反馈的实质,6.4.2.深度负反馈放大电路的计算,27,6.4.2.反馈网络及放大倍数的分析,电压串联负反馈。,电流串联负反馈。,28,+,电压并联负反馈。,电流并联负反馈。,29,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解1：该电路为电压并联负反馈。,解2：,30,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解1：该电路为电流串联负反馈。,i1,i2,iO,i3,31,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流串联负反馈。,将输入端开路，得到反馈网络对输出端的影响。,32,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电压串联负反馈。,33,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流并联负反馈。,将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。,34,6.5 负反馈对放大电路性能的影响,6.5.1.稳定放大倍数,即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF 倍。,另一方面，在深度负反馈条件下：,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,35,6.5.2.改变输入电阻和输出电阻,串联反馈,一、对输入电阻的影响,并联反馈,串联反馈使输入电阻增大,并联反馈使输入电阻减小,36,电压反馈,二、对输出电阻的影响,电流反馈,电压反馈使输出电阻减小,电流反馈使输出电阻增大,37,6.5.3.展宽频带,基本放大电路高频段的放大倍数为,引入负反馈后,高频段的放大倍数为,分子分母均除以(1+AmF),得,38,6.5.4.减小非线性失真,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环时增益减小，线性度变好。,结论:,39,6.5.5.放大电路中引入负反馈的一般原则,要稳定静态工作点 引入直流负反馈,要改善电路的动态性能 引入交流负反馈,要稳定输出电压，降低输出电阻 引入电压负反馈,要稳定输出电流，增加输出电阻 引入电流负反馈,要增大输入电阻，减小信号源内阻上的压降（信号源为电压源）引入串联负反馈,要减小输入电阻，减小信号源内阻上的分流（信号源为电流源）引入并联负反馈,要进行信号变换时 引入合适组态的负反馈,40,电压串联负反馈 uiuo,电流串联负反馈 uiio,电流并联负反馈 iiio,电压并联负反馈 iiuo,41,解：1.电压串联负反馈,2.电流串联负反馈,3.电流并联负反馈,4.电压并联负反馈,42,例：根据下列要求，正确连接下列电路。,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.将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO；3.将输入电流 iI 转换成稳定的输出uO。,1.电压串联负反馈,43,例：根据下列要求，正确连接下列电路。,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.将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO；3.将输入电流 iI 转换成稳定的输出uO。,1.电压串联负反馈,2.电流并联负反馈,44,例：根据下列要求，正确连接下列电路。,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.将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO；3.将输入电流 iI 转换成稳定的输出uO。,1.电压串联负反馈,2.电流并联负反馈,3.电压并联负反馈,45,6.6 负反馈放大电路的稳定性,6.6.1 负反馈放大电路自激振荡的原因和条件,1.自激振荡现象,在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。,2.产生原因,使输入信号为零，电路的电扰动产生的微弱信号被不断放大，最终将产生自激振荡。,46,3.自激振荡条件,产生自激振荡。,反馈深度,自激振荡的平衡条件：,闭环增益,写成幅值与相角的形式：,47,要消除自激振荡，必须破坏自激振荡条件，让,或写为,Gm 幅值裕度,m 相位裕度,一般要求Gm-10dB，m 45，保证可靠稳定，留有余地。,6.6.2 负反馈放大电路的稳定性的定性分析,单管放大电路引入负反馈，最大附加相移-90，不会引起自激振荡。两级放大电路引入负反馈，最大附加相移-180，但是f=时A=0，所以不会引起自激振荡。三级放大电路引入负反馈，最大附加相移-270，所以可能引起自激振荡。,48,作业：,6.46.5,6.76.1，6.26.8,6.9,6.106.12,6.14,49,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流串联负反馈。,将输出端开路，得到反馈网络对输入端的影响。,断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响。,注意：负反馈放大电路的Af不一定是电压放大倍数，因而，此时求电压放大倍数时，需要进行相应的变换。,50,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流并联负反馈。,将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。,