模拟电路课件讲义7反馈放大电路(简).ppt
7.1反馈的基本概念,7.2负反馈对放大电路性能的影响,7.3负反馈放大电路的分析计算,7.4 负反馈放大电路的稳定问题,7 反馈放大电路,7.1反馈的基本概念,正反馈，负反馈；(常用瞬时极性法判断）直流反馈，交流反馈；电压反馈，电流反馈；串联反馈，并联反馈；放大电路的四种反馈组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈；,放大电路中的反馈，是指将放大电路输出电量(输出电压或输出电流)的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。,UBEQ UBQ-ICQRE,将输出电流 ICQ(IEQ)反馈回输入回路，改变UBEQ，使 ICQ 稳定。,推论：欲稳定电路中的某个电量，应采取措施将该电量反馈回输入回路。,反馈概念的建立,例 静态工作点稳定电路,反馈的分类,一、正反馈和负反馈,反馈信号增强了外加输入信号，使放大电路的放大倍数提高,正反馈,反馈信号削弱了外加输入信号，使放大电路的放大倍数降低,负反馈,反馈极性的判断方法：瞬时极性法。,先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用，判断出反馈的极性。,(a)正反馈,(b)负反馈,例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。,因为差模输入电压等于输入电压与反馈电压之差，反馈增强了输入电压，所以为正反馈。,反馈信号削弱了输入信号，因此为负反馈。,例,(+),(+),(-),(-),(-),净输入量,(+),(+),(-),(-),净输入量,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量,级间负反馈,二、直流反馈和交流反馈,(a)直流负反馈,(b)交流负反馈,直流负反馈可稳定静态工作点，交流负反馈用以改善放大电路的性能。,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。,取决于反馈通路。,例,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),三、电压反馈和电流反馈,如果反馈信号取自输出电压，则为电压反馈；电压负反馈的反馈信号与输出电压成比例；反馈信号取自输出电流，则为电流反馈，电流负反馈的反馈信号与输出电流成比例。,判断方法（输出短路法）：,假设将输出端交流短路，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈。,输出短路后，Re1 两端的电压与输出信号无关，即反馈信号消失，所以为电压反馈。,例：,反馈信号末消失，所以为电流反馈。,四、串联反馈和并联反馈,反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和，为串联反馈；如果二者以电流形式求和，为并联反馈。,例：,所以为并联反馈；,所以为串联反馈。,7.1.3 四种类型的放大电路反馈组态,1.类型,由此可组成四种组态：,输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。,输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,2.四种组态的判断方法,电流：将负载短路，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈量为零。,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,（+）,（+）,（+）,（+）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,电压串联负反馈,（+）,（+）,（+）,（+）,（）,（+）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,（+）,（）,（）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,电流并联负反馈,（）,（+）,（）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,（）,（+）,（）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,电压并联负反馈,（）,（+）,（）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,（+）,（+）,（+）,（+）,例,7.1.3 四种类型的反馈组态,电流串联负反馈,（+）,（+）,(-),7.1.3 四种类型的反馈组态,A.电压串联,RL,电压负反馈：稳定输出电压,3.各种反馈类型的特点,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,7.1.3 四种类型的反馈组态,3.各种反馈类型的特点,B.电流并联,RL,电流负反馈：稳定输出电流,并联反馈：输入端电流求和（KCL）,其他两种组态也有类似的结论（自己总结）,7.1.3 四种类型的反馈组态,串联反馈,4.信号源对反馈效果的影响,vID=vI-vF,则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。,要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。,7.1.3 四种类型的反馈组态,并联反馈,4.信号源对反馈效果的影响,iID=iI-iF,则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。,要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。,(1)引入电压串联负反馈,解：,求:,例(习题7.2.4),(+),(+),(),(),(),正反馈,(1)引入电压串联负反馈,解：,求:,例(习题7.2.4),(+),(+),(+),(+),(+),电压串联负反馈,(2)引入电压并联负反馈,解：,求:,例(习题7.2.4),(+),(+),(+),(+),(+),正反馈,解：,求:,例(习题7.2.4),(+),(+),(),(),(),电压并联负反馈,(2)引入电压并联负反馈,(3)引入电流串联负反馈,解：,求:,例(习题7.2.4),(+),(+),(),(+),(+),电流串联负反馈,(4)引入电流并联负反馈,解：,求:,例(习题7.2.4),(+),(+),(+),(),(),电流并联负反馈,end,7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式,负反馈放大电路的方框图,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,环路增益,反馈深度的讨论,表达式推导,构成,信号的单向化传输,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,1.构成,信号源,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,2.信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,2.信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,1.表达式推导,开环增益,反馈系数,闭环增益,因为,所以,定义,即,闭环增益的一般表达式,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,1.表达式推导,信号 在四种反馈阻态中的具体形式,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,2.反馈深度的讨论,一般负反馈,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,7.3 负反馈对放大电路性能的改善,提高增益的稳定性,减少非线性失真,扩展通频带,对输入电阻和输出电阻的影响,为改善性能引入负反馈的一般原则,分析负反馈放大电路的一般步骤,7.3.1 提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,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。,负反馈减小了波形失真,加入负反馈,无负反馈,F,xf,xo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,预失真,减小非线性失真和抑制干扰,同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。,开环幅频响应,7.3.4 扩展频带,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环幅频响应,fL,fH,fLf,fHf,负反馈对通频带和放大倍数的影响,f,结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率提高，下限频率降低，因而通频带展宽。,不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。,1.串联负反馈使输入电阻增大,7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,2.并联负反馈使输入电阻减小,3.电压负反馈使输出电阻减小,4.电流负反馈使输出电阻增大,为改善放大电路性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引入直流负反馈,要稳定交流量,引入交流负反馈,要稳定输出电压,引入电压负反馈,要稳定输出电流,引入电流负反馈,要增大输入电阻,引入串联负反馈,要减小输入电阻,引入并联负反馈,分析负反馈放大电路的一般步骤,(1)找出信号放大通路和反馈通路,(2)用瞬时极性法判断正、负反馈,(3)判断交、直流反馈,(4)判断反馈组态,(5)标出输入量、输出量及反馈量,(6)估算深度负反馈条件下电路的,end,7.4 负反馈放大电路的分析方法,深度负反馈的特点,各种反馈组态的近似计算,深度负反馈条件下的近似计算,*小信号模型分析法,举例,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,1.深度负反馈的特点,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式得,即,反馈量近似等于输入量,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,1.深度负反馈的特点,串联负反馈时,深度负反馈条件下,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈时,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,2.各种反馈组态的近似计算,（1）电压串联负反馈,利用虚短和虚断的概念得知,则反馈系数为,闭环电压增益,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,（定性分析输入输出电阻）,*闭环输入电阻,*闭环输出电阻,（1）电压串联负反馈,输入电阻增加输出电阻减小,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,（2）电流并联负反馈,利用虚短和虚断可知,由上式得反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,则,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,利用虚短和虚断可知,反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,则,参考方向不同时,（结果符号不同）,（2）电流并联负反馈,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,（3）电压并联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用虚短和虚断可知,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,（4）电流串联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用虚短和虚断可知,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,（4）电流串联负反馈,闭环电压增益,利用虚短和虚断可知,另一种解法外,例,求：(1)大环组态；(2)二、三级局部组态；,闭环增益,闭环电压增益,在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知,解：,(1)电压并联负反馈,则反馈系数为,(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(2),T2 电流串联负反馈,T3 电流串联负反馈,T2和T3级间电流串联正反馈,(3),例,求：(1)大环组态；(2)二、三级局部组态；,利用虚短和虚断可知,解：,(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(3),则,所以,另解：,例,求：(1)判断反馈组态；,在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知,解：,(1)电压串联负反馈,(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(2),例,闭环电压增益,利用虚短和虚断可知,解：,(1)电压串联负反馈,则反馈系数为,(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,(2),end,求：(1)判断反馈组态；,7.5 负反馈放大电路的稳定问题,自激及稳定工作条件,*7.5.2 频率补偿技术,7.5.1 自激及稳定工作条件,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,在高频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。,7.5.1 自激及稳定工作条件,3.自激振荡条件,自激振荡,反馈深度,即,又,得自激振荡条件,幅值条件,相位条件（附加相移）,闭环增益,7.5.1 自激及稳定工作条件,4.稳定工作条件,破坏自激振荡条件,或写为,其中,Gm幅值裕度，一般要求Gm-10dB,m相位裕度，一般要求m 45,保证可靠稳定，留有余地。,end,前,后,
