负反馈放大电路课件.pptx

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1、负反馈放大电路,本章基本要求,1,会判：判断电路中有无反馈及反馈的性质会算：估算深度负反馈条件下的放大倍数会引：根据需求引入合适的反馈,9.1反馈的基本概念与分类,2,1.什么是反馈,放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。,要研究哪些问题？,怎样引回,是从输出电压还是输出电流引出反馈,多少,怎样引出,反馈放大电路可用方框图表示。,影响放大电路的输入电压还是输入电流,反馈通路信号反向传输的渠道,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,9.1.1反馈的基本概念,9.1.1反馈的基本概念,3,例：有无反馈的判断,“找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈

2、，否则无反馈。(反馈通路应不含直流电源和接地),开环，无反馈,有通路，但通路上含接地，故无反馈,9.1.1反馈的基本概念,4,闭环，有反馈,2.局部反馈和级间反馈,5,只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈。,通过R3引入的是局部反馈,通过R4引入的是级间反馈,通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。,9.1.1反馈的基本概念,1.直流反馈和交流反馈,6,直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为交流反馈。,引入交流负反馈,引入直流负反馈,9.1.2反馈的类型,9.1.2反馈的类型,7,例：交直流反馈的判断,R

3、f支路构成反馈,Re2支路构成反馈,两个反馈支路均为直流反馈,Rf支路构成交流反馈,9.1.2反馈的类型,8,将输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈，即,将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈，即,描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。,2.电压反馈和电流反馈,9.1.2反馈的类型,9,并联连接方式,串联连接方式,若输出短路，则反馈消失,若输出开路，则反馈消失,9.1.2反馈的类型,10,短路输出端,反馈消失电压反馈,开路输出回路,反馈消失电流反馈,3.串联反馈和并联反馈,11,描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方

4、式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。,负反馈,-串联负反馈,9.1.2反馈的类型,串联反馈：反馈信号以电压(uf)形式出现于输入端，与输入电压(ui)形成电压串联回路。,若 为电压信号，则形成串联反馈。,3.串联反馈和并联反馈,12,负反馈,9.1.2反馈的类型,并联反馈：反馈信号以电流(if)形式出现于输入端，与输入电流(ii)形成电流并联节点。,若 为电流信号，则形成并联反馈。,-并联负反馈,在中频段：,9.1.2反馈的类型,13,回路,以电压形式出现串联反馈,节点,以电流形式出现并联反馈,9.1.2反馈的类型,14,以电压形式出现，且有回路，串联反馈,以电流形式出现，且有节点，并联

5、反馈,9.1.2反馈的类型,15,从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；,引入反馈后其变化是增大？还是减小？,引入反馈后其变化是增大？还是减小？,或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。,4.正反馈和负反馈,正、负反馈（反馈极性）的判断,16,“看反馈的结果”，即净输入量是被增大还是被减小。,瞬时极性法：给定 的瞬时极性，并以此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而得到 的极性；,负反馈,正反馈,9.1.2反馈的类型,的极性 的极性、的叠加关系,9.1.2反馈的类型,17,瞬时极性法：,假设输入(当前瞬时)为正,uid=ui-uf,反馈使

6、输入减小，所以为负反馈,uid=ui+uf,为正反馈,9.1.2反馈的类型,18,瞬时极性法：,假设输入(当前瞬时)为正,iid=ii-if,反馈使输入减小，所以为负反馈,iid=ii+if,为正反馈,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,19,1.电压串联负反馈,输入端出现回路，以电压形式出现（串联）,输出端反馈网络与RL并联（电压）,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,20,1.电压串联负反馈,反馈电压正比输出电压,特点：,-串联负反馈,输入以电压形式求和（KVL）：uid=ui-uf,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,21,电压反馈判别规则：,首先在电路图上找出反馈通路来(从输出端指向输

7、入端的路径，不含经过直流电源和接地的路径)。,是么？,反馈起点,反馈终点,在起始点可以看出反馈支路与输出支路呈并联关系,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,22,反馈通路,反馈起始点,与输出支路呈并联关系,反馈通路,反馈起始点,与输出支路不呈并联关系,23,1.电压串联负反馈,稳定输出电压,特点：,正反馈与负反馈,瞬时极性 如图所示，得,RLuoufuid（=ui-uf),uo,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,24,1.电压串联负反馈,稳定输出电压,特点：,电压控制的电压源,Rs阻值越小，反馈效果越明显,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,单独作用时:,25,2.电压并联负反馈,输入端出现

8、节点，以电流形式出现(并联),输出端反馈网络与RL并联(电压),9.1.3交流负反馈的四种基本组态,26,2.电压并联负反馈,输入以电流形式求和（KCL）：iid=ii-if,特点：,-并联负反馈,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,虚短虚地,27,2.电压并联负反馈,稳定输出电压,电流控制的电压源,特点：,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,RLuoifiiduo,28,2.电压并联负反馈,稳定输出电压,电流控制的电压源,特点：,Rs阻值越大，反馈效果越明显,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,单独作用时:,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,29,并联反馈判别规则：,首先在电路图上找出反馈

9、通路来(从输出端指向输入端的路径，不含经过直流电源和接地的路径)。,反馈通路,反馈终点,若反馈终点和输入电流ii位于同一点,形成电流并联节点，则属于并联反馈。反之，则为串联反馈。,显然此点和输入位于同一点，都是与反相输入端相连。,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,30,正反馈与负反馈,瞬时极性 如图所示,2.电压并联负反馈,反馈通路,对于反馈通路，其左侧为高电位(+)，右侧为低电位()，故其if流向为从上往下,在节点处由KCL可得,所以为负反馈,9.1.3交流负反馈的四种基本组态,31,瞬时极性 如图所示,反馈通路,对于反馈通路，其左侧为正电位(+)，右侧也为正电位(+)，此时if流向是怎样

10、的呢？,在节点处由KCL可得,所以为正反馈,图示电路为正反馈还是负反馈？,1、找出反馈通路,虽然同为正电位，但是右侧为放大器放大后输出，故其数值应比左侧高，所以其if流向应为从下往上,3.电流串联负反馈,32,反馈通路,起始点,终点,起始点，反馈支路和输出支路串联，故为电流反馈；,终点为反相输入端，而输入是同相输入端输入的，不在同一点，故为串联反馈。,3.电流串联负反馈,33,串联反馈对应有一个uf，uf在哪儿？,uf为反馈终点对地电压,显然为R1两端电压。,在ui、uid、uf组成的电压串联回路中，判断uf的极性，从而判断反馈的正负(瞬时极性发)。,3.电流串联负反馈,34,在ui、uid、

11、uf组成的电压串联回路中，判断uf的极性，从而判断反馈的正负(瞬时极性发)。,电流反馈，其反馈正负性判别要借助于输出电流io的瞬时流向。,标出输出电流io瞬时流向如图,由于虚断，此电流流经R1，故uf的极性为上正下负,在输入回路，由KVL可得,故为负反馈,电流串联负反馈,3.电流串联负反馈,35,反馈通路,起始点,终点,判断图示电路的反馈组态,起始点，反馈与输出支路串联，故为电流反馈；,终点为反相输入端，而输入是同相输入端输入的，不在同一点，故为串联反馈。,瞬时极性法如图所示,在输入回路，由KVL可得,电流串联正反馈,正反馈,3.电流串联负反馈,36,稳定输出电流,电压控制的电流源,特点：,串

12、联反馈，故Rs阻值越小，反馈效果越明显,RLiouf（=ioR1)uid（ui-uf),io,4.电流并联负反馈,37,反馈通路,起始点,终点,起始点，反馈和输出支路串联，故为电流反馈；,终点和输入同位于反相输入端，并形成节点，故为并联反馈。,4.电流并联负反馈,38,由瞬时极性法标出反馈电流if的流向,虚短Rf与R形成并联，总电流为io,负号是因为习惯标注的io参考方向与现在的瞬时方向相反,在节点用KCL,负反馈,电流并联负反馈,4.电流并联负反馈,39,输入以电流形式求和（KCL）：iid=ii-if,稳定输出电流,电流控制的电流源,特点：,并联反馈，Rs阻值越大，反馈效果越明显,-并联负

13、反馈,RLiOifiid=(iiif)iO,例：有无反馈的判断,40,“找联系”：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。,有反馈吗？,将输出电压全部反馈回去,无反馈,既在输入回路又在输出回路,41,“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。,设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。,仅有直流反馈,交、直流反馈共存,例：直流反馈和交流反馈的判断,42,“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。,设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。,仅有直流反馈,仅有交流反馈,例：直流反馈和交流反馈的判断,43,“看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。,设以下

14、电路中所有电容对交流信号均可视为短路。,交、直流反馈共存,仅有直流反馈,例：直流反馈和交流反馈的判断,例：判断图所示电路的反馈组态,44,电流,电压,串联,负反馈,并联,负反馈,例：反馈组态判断举例,45,引入电压负反馈稳定输出电压，引入电流负反馈稳定输出电流！,电流,并联,负反馈,直流,例：反馈组态判断举例,46,级间,电压,串联,负反馈,例：反馈组态判断举例,47,负反馈,交流还是直流反馈？,电流,串联,交直流,例：反馈组态判断举例,48,交直流,电压,并联,KCL:iB1=iIiF,负反馈,例：图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种

15、？,49,1.若从第三级射极输出，则电路引入了哪种组态的交流负反馈？,2.若在第三级的射极加旁路电容，则反馈的性质有何变化？,例：反馈组态判断举例,交直流电流串联,负反馈,电压,直流,例：图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？,50,3.若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻，则反馈的性质有何变化？,例：反馈组态判断举例,交直流电压并联,负反馈,9.2.1负反馈放大电路的一般表达式,51,决定反馈量和输出量关系的所有元件所组成的网络,负反馈放大电路的基本放大电路,反馈网络,方框图中信号是单向流通的。,反馈系数,反馈放大

16、电路的放大倍数,基本放大电路的放大倍数,1.方框图,9.2负反馈放大电路的方框图及一般表达式,9.2.1负反馈放大电路放大倍数的一般表达式,52,1.一般表达式,称为反馈深度,9.2.1负反馈放大电路放大倍数的一般表达式,53,1.一般表达式,一般负反馈,深度负反馈,正反馈,自激振荡,称为反馈深度,9.2.2 四种组态负反馈放大电路的增益和反馈系数的表达式,54,为什么在并联负反馈电路中不加恒压源信号？为什么在串联负反馈电路中不加恒流源信号？,(a)电压串联负反馈,(b)电压并联负反馈,(c)电流串联负反馈,(d)电流并联负反馈,9.2.2 四种组态负反馈放大电路的增益和反馈系数的表达式,55

17、,注意量纲,四种组态反馈放大电路的信号与增益表达式,56,9.3.1 提高放大倍数的稳定性,57,放大倍数的稳定性是基本放大电路的(1+AF)倍。,在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。,说明放大倍数减小到基本放大电路的，,9.3负反馈对放大器性能的改善,设基本放大电路的输出信号与输入信号同相,58,可以证明，在引入负反馈前后输出量基波幅值相同的情况下，非线性失真减小到基本放大电路的1/(1AF)。,9.3.2 减小非线性失真,设反馈网络是纯电阻网络,59,引入负反馈后的幅频特性,可推导出引入负反馈后的截止频率、通频带,9.3.3展宽通频带,1.对输入电阻的影响,60,引入串联负反馈时,对输

18、入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。,9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响,引入并联负反馈时,61,串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。,9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响,1.对输入电阻的影响,2、对输出电阻的影响,62,对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。,引入电压负反馈时,引入电流负反馈时,电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而输出电阻减小。,电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而输出电阻增大。,9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响,2、

19、对输出电阻的影响,63,9.3.4负反馈对输入、输出电阻的影响,引入负反馈的一般原则,稳定Q点应引入直流负反馈，改善动态性能应引入交流负反馈；根据信号源特点，增大输入电阻应引入串联负反馈，减小输入电阻应引入并联负反馈；根据负载需要，需输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入电压负反馈，需输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈；,64,引入负反馈的一般原则,从信号转换关系上看，将输入电压转换为输出电压应引入电压串联负反馈，将输入电流转换为输出电压引入电压并联负反馈，将输入电压转换为输出电流应引入电流串联负反馈，将输入电流转换为输出电流应引入电流并联负反馈；当(1AF)1时，它们的转换系数

20、均约为1/F。,65,讨论一：,66,为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？,根据需求在放大电路中引入合适的负反馈。,讨论二,67,试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈。,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,讨论三,68,在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？,电流串联,负反馈,电流并联,负反馈？,

21、正反馈,电压并联,负反馈,电压串联,负反馈？,正反馈,此图只能引入两组交流负反馈,讨论四,69,设所有的电容对交流信号均可视为短路。试说明电路中是否引入了交流负反馈；如引入了，则说明其组态。,电流串联,负反馈,9.4.1 深度负反馈条件,70,净输入量忽略不计,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,虚短,虚断,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,1.电压串联负反馈电路,71,虚短,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,1.电压串联负反馈电路,72,虚短,或者：,2.电压并联负反馈电路,73,Rif很小,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,为什么?,2.电压并联负反馈电路,74,Rif很小,9.4深

22、度负反馈放大电路的分析计算,或者：,虚断,3.电流串联负反馈电路,75,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,3.电流串联负反馈电路,76,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,虚短,分立元件电路中，不是负载电阻上的电流,4.电流并联负反馈电路,77,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,4.电流并联负反馈电路,78,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数,79,与负载无关,与总负载成线性关系,求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。,80,讨论一,(“”号是因为io的瞬时方向与io的参考方向(与uo成关联参考方向)相反),求解在深度负反馈条件下电

23、路的电压放大倍数。,81,比较两电路,讨论一,求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。,82,1.第三级从射极输出；2.若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻。,讨论二,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,83,【例9.4.1】在满足深度负反馈条件下，计算图示电路的电压增益。运放增益A=105，电阻Rf=1.8k,R1=200。,解：图示电路为电压串联负反馈,其反馈系数为,注意到,所以,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,84,【例9.4.2】计算图示电路在深度负反馈条件下的电压增益。,(a),解：该电路为电压并联负反馈,虚短虚地,虚断,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,85,【例9.4.3】计算图示电路在深度负反馈条件下的电压增益。,(b),解：该电路为电压串联,负反馈,深度负反馈,9.4深度负反馈放大电路的分析计算,86,【例9.4.5】计算图示电路在深度负反馈条件下的电压增益。,(c),解：该电路为电流串联,负反馈,深度负反馈,第6章的结果,