反馈放大电路的框图A课件.ppt

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1、7 反馈放大电路,7.1反馈的基本概念与分类,7.4 负反馈对放大电路的分析方法,7.3负反馈对放大电路性能的改善,7.5 负反馈放大电路的稳定问题,7.2负反馈放大电路的方框图与增益的一般表达式,教学要求：本单元内容是整个课程的重点之一，也 是难点，要求从反馈的概念和分类入手，熟 练掌握负反馈的四种组态及特点作用，并能 基于反馈放大电路的方块图和基本方程，对 其基本性能进行分析和计算，尤其对深度负 反馈电流进行估算。对负反馈电路的稳定性 条件和稳定性分析也应正确理解和掌握。,反馈 将电路的输出量(电压或电流)的部分或全 部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回 路并影响输入量(电压或电流

2、)和输出量的过程。,7.1反馈的基本概念与分类,1.信号的两种流向,正向传输：输入 输出,反向传输：输出 输入,开环,闭环,一、反馈的基本概念,直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。,负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。,在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。,交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。,在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。,正反馈：反馈增强净输入信号，使放大倍数提高。,2.反馈的分类,反馈放大电路的三个环节：,基本放大电路,比较环节,反馈电路,输出信号,输入信号,反馈信号,反馈系数,净输入信号,放

3、大倍数,3 反馈放大电路的组成,（1）反馈的组成和基本关系式,反馈放大电路的方框图,净输入信号,若三者同相，则 Xd=Xi Xf,可见 Xd Xi，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用（负反馈）。,例,输入回路,输出回路,判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？,RE 介于输入输出回路，有反馈。,反馈使 uid 减小，为负反馈。,既有直流反馈，又有交流反馈。,二、负反馈放大电路的基本类型,1.根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈 和电流反馈。,电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。,电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。,如果反馈信号取自输出电压，

4、叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。,2.根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的 不同，可以分为串联反馈和并联反馈。,反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。,反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。,串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。,负反馈,交流反馈,直流反馈,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,负反馈的类型,稳定静态工作点,3.负反馈类型的判别步骤,c)判别是否负反馈？,b)判别是交流反馈还是直流反馈？,d)是负反馈！判断是何种类型的负反馈？,a)

5、判断反馈元件（一般是电阻、电容）。,(1)连接在输入与输出之间的元件。(2)为输入回路与输出回路所共有的元件。,1、电压反馈和电流反馈,电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。,判别法：使 uo=0(RL 短路)，若反馈消失则为电压反馈。,电流反馈 反馈信号取自输出电流。,判别法：使 io=0(RL 开路)，若反馈消失则为电流反馈。,2、串联反馈和并联反馈,串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。,uid=ui uf,特点：信号源内阻越小，反馈效果越明显。,并联反馈：反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。,iid=ii if,特点：信号源内阻越大，反馈效果越

6、明显。,3、四种基本反馈类型,5.利用瞬时极性法判断负反馈,+,+,+,(1)设接“地”参考点的电位为零，在某点对“地”电压（即电位）的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；在负半周则为负。,(2)设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电容时)瞬时极性与基极相同的原则，标出相关各点的瞬时极性。,(2)设同相输入端瞬时极性为正，根据输出端瞬时极性与同相输入端相同、与反向输入端相反的原则，标出相关各点的瞬时极性。,+,+,+,-,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud=ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压)负反馈,反馈电压,取

7、自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈,特点：输入电阻高、输出电阻低,例,电压串联负反馈,例,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud=ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压)负反馈,反馈电压,取自输出电流 电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈,uf=Rio,特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路,电流串联负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id=i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流)负反馈,反馈电流,取自输出电压电压反馈,反馈

8、信号与输入信号在输入端以电流的形式比较并联反馈,特点：输入电阻低、输出电阻低,例,电压并联负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id=i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流)负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈,例,电流并联负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id=i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流)负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 反相输入恒流源电路,例,电流并联负反馈,运算放大器电路反馈类型的判别方法：,1.反馈电

9、路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈；2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；3.对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；4.对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。,反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈。,反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。,规 律：,例：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：

10、,因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈；,因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所以是串联反馈；因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是负反馈。,串联电压负反馈,先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；,例：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；,因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以是并联反馈;,因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，所以是负反馈。,并联电流负反馈,例：判断图示电路中的负反馈类型。,RE2对交流不

11、起作用，引入的是直流反馈；,RE1对本级引入串联电流负反馈。,RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。,解:,例：判断图示电路中的负反馈类型。,解:,RE1、RF引入越级串联电压负反馈。,+,+,T2集电极的 反馈到T1的发射极，提高了E1的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈；反馈从T2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到T1的发射极，是串联反馈。,例：如果RF不接在T2 的集电极，而是接C2与RL 之间，两者有何不同？,解:因电容C2的隔直流作用，这时RE1、RF仅 引入交流反馈。,例：如果RF的另一端不接在T1 的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正

12、反馈？,解:T2集电极的 反馈到T1的基极，提高了B1的交流电位，使Ube1增大，故为正反馈；这时RE1、RF引入越级正反馈。,+,+,RF2(R1、R2):直流反馈,（稳定静态工作点）,RF、CF:交流电压并联负反馈,+UCC,(a),RE1,+,R1,RF1,RF2,C2,RC2,RC1,CE2,RE2,R2,+,C,+,RF1、RE1:交直流电压串联负反馈,+,+,+,例：,RF,RE2:直流反馈,+,+,电流并联负反馈,正反馈,两个2k电阻构成交直流反馈,两个470k,一、反馈放大电路的框图,A是基本放大电路的开环放大倍数,F是反馈量与输出量之比，叫“反馈系数”，,7.2反馈放大电路的

13、框图表示法,因此 表示从输入端的净输入量 经正向通道A和反向通道F,沿反馈形成的闭合环路绕行一周后，作为反馈量出现在输入端的信号传输系数，通常叫做“环路增益”。,输出量与输入量之比叫做反馈放大电路的“闭环增益”，即它和开环增益A有着本质的区别。所以可得：,这就是反馈放大电路中闭环增益与开环增益的一般表达式。,二、闭环增益的一般表达式,三、反馈深度由式 可得：量 是开环增益与闭环增益幅值之比，它自然反映了反馈对放大电路的影响程度。我们把 叫做“反馈深度”。,1）如果，则。这就是负反馈的情况，因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用，使闭环增益下降。因为 可见负反馈的作用是使真正加到放大电路输入端的

14、净输入量减小到无反馈时的，从而使闭环增益下降。,2）如果，则。这是正反馈的情况，表明反馈的引入加强了输入量的作用，使闭环增益加大。3）当 时，闭环增益。这意味着即使没有输入量也仍然有输出量。这种工作状态叫做放大电路的“自激”。在自激时，放大电路已失去正常的放大功能，因而一般是必须加以消除的。但是，有时又要对自激状态加以利用。,4）当 时，就变为，说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数。因为反馈网络通常由无源元件组成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不受除输入量以外的干扰因素的影响。因为，所以叫做“深度反馈”。,一、提高增益的稳定性,Af 的相对变

15、化量,A 的相对变化量,放大倍数稳定性提高,7.3负反馈对放大电路 性能的改善,例 7.3.1 A=103，负反馈使放大倍数稳定性提高 100 倍，求 F、Af、A 变化 10%时的 Af，以及 dAf/Af。,解：,1)1+AF=100，,则 F=(100 1)/A=0.099,2),=103/100=10,3),此时的 Af=,负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。,二、减少失真和扩展通频带,1、减少非线性失真,加入负反馈,无负反馈,F,uf,uo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,改善了波形失真,2、扩展通频带 BW,无反馈时：BW=fH fL fH,引入反馈后，,f,A(

16、f),O,Am,0.707Am,fL,fH,BW,Af(f),Amf,0.707Amf,fLf,fHf,BWf,可证明：,fHf=(1+AF)fH,fLf=fL/(1+AF),=(1+AF)fH,fHf,=(1+AF)BW,BWf=fHf fLf,例：中频放大倍数|A0|=10，反馈系数|F|=0.01,在原上限、下限频率处,说明加入负反馈后，原上限、下限频率仍在通频带内，即通频带加宽了。,三、改变放大电路的输入和输出电阻,1、对输入电阻的影响,（1）.串联负反馈使输入电阻增大,深度负反馈：,（2）.并联负反馈使输入电阻减小,深度负反馈：,2、对输出电阻的影响,（1）.电压负反馈 F 与 A

17、并联，使输出电阻减小。,A 为负载开路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,（2）.电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大,A 为负载短路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,一、放大电路引入负反馈的一般原则,1、欲稳定某个量，则引该量的负反馈,稳定直流，,引直流反馈；,稳定交流，,引交流反馈；,稳定输出电压，,引电压反馈；,稳定输出电流，,引电流反馈。,2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型,欲提高输入电阻，,采用串联反馈；,欲降低输入电阻，,采用并联反馈；,7.4负反馈对放大电路的分析方法,要求高内阻输出，,采用电流反馈；,要求低内阻输出，,采用电压反馈。,3、为使反馈效果强，根据信

18、号源及负载确定反馈类型,信号源为恒压源，,采用串联反馈；,信号源为恒流源，,采用并联反馈；,要求负载能力强，,采用电压反馈；,要求恒流源输出，,采用电流反馈。,二、深度负反馈放大电路估算,1、深度负反馈放大电路的特点,Axid,AFxid,(1+AF)xid,即：,串联负反馈：,虚短,并联负反馈：,虚断,2.深度负反馈电路的估算：,(1)电压串联负反馈,虚短,例 1,例 2,例 3,(2)电压并联负反馈,运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断,虚断,虚短,例 1,虚断,虚地,例 2,(3)电流串联负反馈,虚短,虚断,例 1,虚短,例 2,(4)电流并联负反馈,例 1,虚地,7.5 负反馈放大电路的稳定性(消除自激振荡),一、自激振荡的现象,二、产生自激振荡的条件和原因,1.自激条件,2.自激的原因,附加相移 AF 使负反馈 正反馈,3.消除自激的方法 相位补偿,在电路中加入 C，或 R、C 元件进行相位补偿，改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。,相位补偿形式,滞后补偿,电容滞后,RC 滞后,超前补偿：,密勒效应补偿,电容滞后补偿,RC 滞后补偿,密勒效应补偿,R,第7章 作业,7.1.2；7.1.7；7.2.1；7.3.9；7.4.4,