模拟电子电路第六章反馈.ppt
2023/11/15,模拟电子技术,1,第六章 反馈,6-1 反馈的基本概念及基本方程,6-1-1 什么是反馈,6-1-2反馈放大器的基本框图,6-1-3反馈放大器的基本方程,2023/11/15,模拟电子技术,2,6-2 负反馈对放大器性能的影响,6-2-1放大倍数稳定度提高,6-2-2放大器通频带展宽，线性失真减小,6-2-3非线性失真减小，输入动态范围展宽,6-2-4 减小放大器内部产生的噪声与干扰的影响,2023/11/15,模拟电子技术,3,6-3 反馈放大器的分类及对输入、输出阻抗的影响,6-3-1 电压反馈与电流反馈,6-3-2电压、电流负反馈对输出电阻的影响,6-3-3串联反馈与并联反馈,6-3-4串联、并联负反馈对放大器输入电阻的影响,2023/11/15,模拟电子技术,4,6-4 反馈放大器的分析和近似计算,6-4-1反馈放大器增益和反馈系数的定义及近似计算,一、串联电压负反馈,二、串联电流负反馈,三、并联电压负反馈,四、并联电流负反馈,五、深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤,2023/11/15,模拟电子技术,5,6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态,一、集成运算放大器的开环传输特性,二、并联电压负反馈反相比例放大器,1.闭环增益Auf,2.闭环输入电阻Rif,3.闭环输出电阻Rof,三、串联电压负反馈同相比例放大器,2023/11/15,模拟电子技术,6,643分立元件负反馈放大器的分析计算,一、单级负反馈放大器电路,1.单级串联电压负反馈电路,2.单级串联电流负反馈电路,3.单级并联电压负反馈电路,2023/11/15,模拟电子技术,7,二、多级反馈放大器电路,1.串联电压负反馈电路,2.并联电流负反馈电路,3.串联电流负反馈电路,4.并联电压负反馈电路,5.串联电流正反馈电路,三、反馈放大器例题分析,2023/11/15,模拟电子技术,8,6-5 反馈放大器稳定性讨论,6-5-1负反馈放大器稳定工作的条件,6-5-2 利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性,2023/11/15,模拟电子技术,9,第六章 反馈,（1）掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法。（2）掌握深度负反馈条件下放大电路的近似估算法。（3）了解负反馈对放大电路性能的影响。（4）了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、稳定判据和消除自激振荡的方法。,2023/11/15,模拟电子技术,10,61 反馈的基本概念及基本方程,611 什么是反馈,反馈：将放大器的输出量（电流或电压）通过一定的网络，回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。,2023/11/15,模拟电子技术,11,图61负反馈稳定工作点电路,2023/11/15,模拟电子技术,12,取样,比较,净输入信号,反馈信号,输出信号,输入信号,图62反馈放大器基本框图,612反馈放大器的基本框图,注：对一个实际电路，当基本放大器的反向传输效应（与反馈网络的反向传输效应对比）和反馈网络的正向传输效应（与基本放大器的正向传输效应对比）均可忽略时，才可采用该模型。,2023/11/15,模拟电子技术,13,基本放大器的传输增益(开环增益或开环放大倍数),反馈放大器的传输增益（闭环增益）,反馈网络的传输系数(反馈系数),环路增益(回归比),反馈深度,D=1+AF,613反馈放大器的基本方程,2023/11/15,模拟电子技术,14,反馈放大器的基本方程,2023/11/15,模拟电子技术,15,结 论,（1）负反馈使放大器的增益下降了（1+AF）倍；,（2）反馈深度D=1+AF，表征反馈强弱；,D1或AF 1 深反馈条件,（3）深反馈条件下，,2023/11/15,模拟电子技术,16,62 负反馈对放大器性能的影响,621负反馈使放大倍数稳定度提高,A不稳定,Af稳定,2023/11/15,模拟电子技术,17,开环放大倍数相对稳定度为,闭环放大倍数相对稳定度为,若近似以增量代替微分，则：,通常用放大倍数的相对变化量来衡量放大器的稳定性。,2023/11/15,模拟电子技术,18,例1设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数Af=100，当开环放大倍数A变化10%时，Af的相对变化量在0.5%以内，试确定开环放大倍数A及反馈系数F值。,所以,因为,解：,因为,所以,由于,所以,2023/11/15,模拟电子技术,19,6-2-2负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小,有源低通滤波器,令,则,同理,2023/11/15,模拟电子技术,20,无反馈放大器的频率响应,增益,A,I,A,I,-3 dB,f,L,f,H,无反馈放大器的带宽,f,(频率),图63负反馈改善放大器频率响应的示意图,2023/11/15,模拟电子技术,21,图64 引起频率失真的因素必须包含在反馈环之内,2023/11/15,模拟电子技术,22,6-2-3 负反馈使非线性失真减小，输入动态范围展宽,2023/11/15,模拟电子技术,23,i,o,0,u,be,A,X,i,.,X,o,.,x,o,0,t,0,t,x,i,基本放大器,i,o,0,u,be,A,F,t,x,o,X,o,.,t,0,x,i,X,i,.,X,f,.,0,t,x,i,x,f,0,t,X,i,.,0,图65负反馈改善非线性失真的工作原理示意图,(a)无反馈,(b)负反馈使非线性失真减小,输入动态范围展宽,负反馈对非线性失真的影响.avi,负反馈对非线性失真的影响(示波器图).avi,2023/11/15,模拟电子技术,24,非线性失真系数,非线性失真减小，输入动态范围展宽只在 非线性失真不是十分严重的情况下才是正确的。（此时，输入信号和反馈回来的谐波信号不发生相互作用，即不产生新的频率分量。）,2023/11/15,模拟电子技术,25,6-2-4 负反馈可以减小放大器内部产生的噪声与干扰的影响,利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高(1+AF)倍。,2023/11/15,模拟电子技术,26,(1)负反馈使放大器的放大倍数下降，但增益稳定度提高，频带展宽，非线性失真减小，内部噪声干扰得到抑制，且所有性能改善的程度均与反馈深度(1+AF)有关。,(2)被改善的对象就是被取样的对象。例如，反馈取样的是输出电流，则有关输出电流的性能得到改善；反之，取样对象是输出电压，则有关输出电压的性能得到改善。,负反馈的特点,(3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内因素引起的放大器性能下降，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。,2023/11/15,模拟电子技术,27,6-3 反馈放大器的分类及对输入、输出阻抗的影响,负反馈对于输入、输出阻抗的影响仅限于负反馈环内。正反馈 对于输入、输出阻抗的影响与负反馈相反。,2023/11/15,模拟电子技术,28,6-3-1 电压反馈与电流反馈,节点型连接形式,图6-6电压反馈和电流反馈,2023/11/15,模拟电子技术,29,6-3-1 电压反馈与电流反馈,.,节点型连接形式,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,图6-6电压反馈和电流反馈,2023/11/15,模拟电子技术,30,回路型连接形式,图6-6电压反馈和电流反馈,6-3-1 电压反馈与电流反馈,2023/11/15,模拟电子技术,31,回路型连接形式,图6-6电压反馈和电流反馈,6-3-1 电压反馈与电流反馈,2023/11/15,模拟电子技术,32,6-3-2电压反馈和电流反馈对输出电阻的影响,图67 电压负反馈放大器输出电阻的计算,2023/11/15,模拟电子技术,33,电压负反馈使输出电阻变小。,2023/11/15,模拟电子技术,34,图68电流负反馈放大器输出电阻的计算,2023/11/15,模拟电子技术,35,电流负反馈使输出电阻变大。,2023/11/15,模拟电子技术,36,6-3-3串联反馈与并联反馈,(a)串联反馈,若为负反馈,回路型连接形式,图69串联反馈和并联反馈框图,2023/11/15,模拟电子技术,37,图69串联反馈和并联反馈框图,(b)并联反馈,节点型连接形式,若为负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,38,串联负反馈使输入电阻变大,6-3-4串联和并联负反馈对放大器输入电阻的影响,2023/11/15,模拟电子技术,39,并联负反馈使输入电阻变小,2023/11/15,模拟电子技术,40,图612四种典型的负反馈组态电路,(a)串联电压负反馈,(b)串联电流负反馈,(c)并联电压负反馈,(d)并联电流负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,41,反馈组态的判断.avi,瞬时极性法.avi,反馈类型汇总,本级,级间,直流,交流,正,反,压串,压并,流串,流并,2023/11/15,模拟电子技术,42,6-4 反馈放大器的分析和近似计算,6-4-1四种组态反馈放大器特征增益和特征反馈系数的定义及近似计算,Ui Ui Uf,Ii Ii If,Uo,Io,2023/11/15,模拟电子技术,43,一、串联电压负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,44,二、串联电流负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,45,三、并联电压负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,46,四、并联电流负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,47,五、深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤,1.原理,串联反馈,并联反馈,2023/11/15,模拟电子技术,48,求Xf的方法：,串联断路；并联短路；,2.步骤,（1）判断反馈类型；,（2）求Xi、Xf的表达式；,（3）依据Xi Xf求Auf的表达式；,2023/11/15,模拟电子技术,49,图613集成运算放大器开环传输特性,6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈阻态,一、集成运算放大器的开环传输特性,2023/11/15,模拟电子技术,50,二、并联电压负反馈反相比例放大器,(a)电路,(b)闭环传输特性,1.闭环增益Auf,2023/11/15,模拟电子技术,51,2.闭环输入电阻Rif,3.闭环输出电阻Rof,2023/11/15,模拟电子技术,52,三、串联电压负反馈同相比例放大器,2023/11/15,模拟电子技术,53,图617 运放构成的电压跟随器,_,+,A,u,U,o,U,i,2023/11/15,模拟电子技术,54,643分立元件负反馈放大器的分析计算,一、单级负反馈放大器电路,串联反馈，输入支路断路,2023/11/15,模拟电子技术,55,2023/11/15,模拟电子技术,56,并联反馈，反馈点对地短路,2023/11/15,模拟电子技术,57,二、多级反馈放大器电路,2023/11/15,模拟电子技术,58,2023/11/15,模拟电子技术,59,(,a,),(,b,),U,f,.,R,3,R,3,R,4,U,o,F,U,o,.,.,图620等效到第一级射极的反馈电压(a)输入回路等效；(b)戴维南等效电路,本级反馈,直通效应,2023/11/15,模拟电子技术,60,2.并联电流负反馈电路,2023/11/15,模拟电子技术,61,2023/11/15,模拟电子技术,62,3.串联电流负反馈电路,2023/11/15,模拟电子技术,63,2023/11/15,模拟电子技术,64,4.并联电压负反馈电路,2023/11/15,模拟电子技术,65,2023/11/15,模拟电子技术,66,三、反馈放大器例题分析,例2电路如图627所示。这是一个两级放大器，第一级为场效应管差分放大器，第二级为运放构成的反相比例放大器。(1)为进一步提高输出电压稳定度，试正确引入反馈。(2)计算没有引入反馈时放大倍数。(3)计算引入反馈后的闭环放大倍数Auf=?(4)若一定要求引入并联电压负反馈，电路应如何改接?,2023/11/15,模拟电子技术,67,图627 例2电路,2023/11/15,模拟电子技术,68,2023/11/15,模拟电子技术,69,65 反馈放大器稳定性讨论,651负反馈放大器稳定工作的条件,若A、F 都是常数，则,2023/11/15,模拟电子技术,70,-产生自激振荡,2023/11/15,模拟电子技术,71,-振荡的振幅条件,-振荡的相位条件,2023/11/15,模拟电子技术,72,幅度裕度,相位裕度,180,A,B,图628用环路增益来判断稳定性,增益交界频率 f0,相位交界频率 f,自激,稳定,判断方法,2023/11/15,模拟电子技术,73,6-5-2 利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性,2023/11/15,模拟电子技术,74,-45,-135,-225,稳定,不稳定,（闭环）,(不稳定),图629用开环特性波特图来判断放大器的稳定性,若闭环增益线交于 开环增益线,稳定,若闭环增益线交于 及以下开环增益线,自激,2023/11/15,模拟电子技术,75,在低频和中频 区：,2023/11/15,模拟电子技术,76,作 业,6-1,6-8,6-11,6-15,6-17,6-18(1)、(2),2023/11/15,模拟电子技术,77,负反馈放大器的定量计算方法,1.等效电路法2.拆环分析法3.深度负反馈条件下的近似计算,2023/11/15,模拟电子技术,78,正向传输效应,负载效应,电压并联负反馈放大器中反馈网络的等效电路,反馈效应,并联短路,求Xf的方法,2023/11/15,模拟电子技术,79,正向传输效应,负载效应,电流串联负反馈放大器中反馈网络的等效电路,电流串联负反馈示意图,反馈效应,串联断路,求Xf的方法,2023/11/15,模拟电子技术,80,2023/11/15,模拟电子技术,81,2023/11/15,模拟电子技术,82,2023/11/15,模拟电子技术,83,2023/11/15,模拟电子技术,84,对于线性无源两端口网络，其端口电压、电流关系可有6种参数表征。,Z参数：端口电流作自变量，端口电压作应变量；,Y参数：端口电流作应变量，端口电压作自变量；,H参数：作自变量，作应变量；,A参数：作自变量，作应变量；,2023/11/15,模拟电子技术,85,A,F,X,f,X,i,A,f,X,i,X,o,负反馈：,正反馈：,反馈放大器输入端波形示意图,2023/11/15,模拟电子技术,86,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,(a)串联电压负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,87,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,(b)串联电流负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,88,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,(c)并联电压负反馈,2023/11/15,模拟电子技术,89,(d)并联电流负反馈,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,2023/11/15,模拟电子技术,90,
