第六章放大电路中的反馈课件.ppt

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1、重点掌握:负反馈放大电路组态的判别方法;正确理解深度负反馈条件下放大倍数的含义及估算方法;掌握各种负反馈对放大电路性能的影响，并能根据需要正确引入合适的交流负反馈。,Home,内容简介,第六章 放大电路中的反馈,6.1反馈的基本概念及判别方法,6.1.1 反馈的基本概念,一、什么是反馈,在电子电路中，将输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量(放大电路的输入电压或输入电流)的措施。,图6.1.1 反馈放大电路的方框图,Xi,Xf,Xo,Xi,闭环放大电路,A,F,二、正反馈与负反馈,使放大电路净输入量增大的反馈。,使放大电路净输入量减小的反馈

2、。,正反馈:,负反馈:,根据净输入量的变化区分反馈的极性：,由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响输出量。所以:,根据输出量的变化区分反馈的极性：,正反馈的结果使输出量的变化增大;负反馈的结果使输出量的变化减小。,例如：,三、直流反馈与交流反馈,直流反馈：反馈量只含有直流量；或者说，仅在直流通路中存在的反馈。,在很多放大电路中，常常是交、直流反馈兼而有之。,交流反馈：反馈量只含有交流量；或者说，仅在交流通路中存在的反馈。,6.1.2 反馈的判别,一、有无反馈的判别,若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，即反馈通路，并由此影响了放大电路的净输入，则表明电路引入了反馈；否则电路中便

3、没有反馈。,反馈元件：反馈通路中影响反馈量的元件。,反馈通路：自输出端至输入端的通道。,图6.1.2 有无反馈的判断,判断方法：是否有从输出至输入的逆行通路。,(b)有反馈通道：uO uN，反馈元件：R2,负载,瞬时极性法是判断电路中反馈极性的基本方法。具体步骤是：,二、反馈极性的判断,规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；,+,+,-,+,+,+,净输入变小,净输入变大,净输入变小,+,+,uD=uI-uF,uD=uI(uF),iN=iI-iF,根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；,若反馈信号使基本放大电

4、路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入了负反馈。,B 输入，C 反相，E同相(跟随),E 输入，C 同相,三极管的瞬时极性：,也适用于场效应管，E-S，C-D，B-G,uI,uf,uI,集电极反相，发射极跟随,共基电路输入输出同相,图6.1.4 分立元件放大电路反馈极性的判断,反馈通道：T2c T1e，反馈元件R6 R3,+,+,+,输出取样点,反馈元件,反馈通道,使用瞬时极性法,反馈加入点,反馈元件,图6.1.5 直流反馈与交流反馈的判断（一）,直流、交流反馈看通路。,直流通路,交流通路,三、直流反馈与交流反馈的判断,图6.1.6 直流反

5、馈与交流反馈的判断（二）,直流通路，电容器开路,无直流反馈,判断图示电路的反馈性质。,解：反馈通路，反馈元件。,+,-,+,uD=uI-uF,引入了直流、交流负反馈通路。,uouf，反馈元件R4、R1。,例6.1.1 电路图,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,6.2.1 负反馈放大电路分析要点,起稳定uo作用,当：Aod=时，uD0 uO=uN uI,uO,uN,uD(ui-uN),uO,（负反馈）,结 论,交流负反馈使放大电路的输出量与输入量之间具有稳定的比例关系，任何因素引起的输出量的变化均将得到抑制。由于输入量的变化也同样会受到抑制，因此交流负反馈使电路的放大能力下降。(2)反馈量实

6、质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比。(3)负反馈的基本作用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和输出量。,对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，进而进行定量分析。,(1)从输出端看，反馈量是取自,(2)从输入端看，反馈量与输入量,输出电流,输出电压,电流方式叠加,电压方式叠加,电压反馈,电流反馈,串联反馈,并联反馈,当反馈量取自输出电压时称为电压反馈，取自输出电流时称为电流反馈；,交流负反馈的四种组态:,当反馈量与输入量以电压方式相叠加串联反馈，以电流方式相叠加并联反馈；,交流负反馈有四种组态或四种方式,电流串联,电压串联,电流并联,电压并联,图6.2.2 电压

7、串联负反馈电路,一、电压串联负反馈,电压串联负反馈：若从输出电压取样，通过反馈网络得到反馈电压，然后与输入电压相比较，求得差值作为净输入电压进行放大。,6.2.2 有集成运放组成的四种组态负反馈放大电路,（6.2.1）,二、电流串联负反馈,三、电压并联负反馈,（6.2.3）,电压并联负反馈：若从输出电压取样，通过反馈网络得到反馈电流，然后与输入电流相比较，求得差值作为净输入电流进行放大。,四、电流并联负反馈,电流并联负反馈：若从输出电流取样，通过反馈网络得到反馈电流，然后与输入电流相比较，求得差值作为净输入电流进行放大。,（6.2.4）,结论：,(2)电压负反馈能够稳定输出电压；电流负反馈能够

8、稳定输出电流。,(1)串联负反馈电路适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况；,并联负反馈电路适用于输入信号为恒流源或近似恒流源的情况。,从输出端看,从输入端看,图6.2.6 电压反馈与电流反馈的判断（一）,一、电压负反馈与电流负反馈的判断,令 UO=0，若反馈不存在了，则为电压反馈。,6.2.3 反馈组态的判别,图6.2.7 电压反馈与电流反馈的判断（二）,令 UO=0，若反馈仍存在，则为电流反馈。,二、串联负反馈与并联负反馈的判断,uD=uI uF,并联负反馈：输入信号与反馈信号接在相同的输入端上。,iD=ii if,串联负反馈：输入信号与反馈信号接在不同的输入端上。,Ui,Uf,Ube,

9、当输入信号与反馈信号不是接在同一极上时，为串联电压叠加形式。,净输入信号：（一）串联叠加,净输入信号：三极管电路为 Ube Ube=Ui-Uf,运放电路的差模输入电压 Ud=Ui-Uf,净输入信号：（二）并联叠加,当输入信号与反馈信号接在同一极上时，为并联电流叠加形式。净输入信号：三极管电路为 Ib IB=Ii+If 运放电路是输入电流 ib Ib=Ii+If,返回,为电流串联负反馈。,【例6.2.1】,【例6.2.2】,返回,为电压串联负反馈。,+,-,+,6.2.3 反馈组态的判别,串联、并联看输入；电压、电流看输出。,串联反馈:反馈信号与输入信号在不同节点上;并联反馈:反馈信号与输入信号

10、在同一个节点上。,电压反馈:反馈取自输出端Uo(或输出分压端);电流反馈:反馈取自非输出端Uo。,规 律：,作业,P317 6.1、6.3、6.4,6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式,6.3.1 负反馈放大电路的方块图表示法,图6.3.1 负反馈放大电路的方框图,方块图意义：为了研究负反馈放大电路的共同规律。,Xi,Xf,Xo,Xi,A,F,-,(6.3.1),之间的关系：,基本放大电路放大倍数:,反馈系数:,闭环放大倍数:,(6.3.4),(6.3.3),(6.3.5),环路放大倍数:,(6.3.6),6.3.2 四种组态电路的方框图,电压串联负反馈,电流串联负反馈,电压并联负反馈,

11、电流并联负反馈,+,+,表6.3.1 四种组态负反馈放大电路的比较,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,无量纲,电导量纲,电阻量纲,无量纲,(6.3.7）,(6.3.8）,在中频段时：,6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式,当电路引入负反馈时：,0,AfA 减小,(6.3.8）,当引入深度负反馈时，,1+AF1,（6.3.9）,表明当电路引入深度负反馈(即1+AF1)时，放大倍数几乎仅仅决定于反馈网络，而与基本放大电路无关。从深度负反馈的条件可知，反馈网络的参数确定后，基本放大电路的放大能力愈强，即A的数值愈大，反馈愈深，Af 与 1F 的

12、近似程度愈好。,作业,P318 6.6(dg)、6.8(dg),6.4 深度负反馈放大电路的放大倍数分析,6.4.1 深度负反馈的实质,深度负反馈闭环放大倍数:,串联负反馈：,并联负反馈：,（6.4.1）,（6.4.2）,（6.4.3）,6.4.2 反馈网络的分析,（6.4.4）,（6.4.5）,电压串联负反馈,电流串联负反馈,6.4.2 反馈网络的分析,（6.4.6）,（6.4.7）,电压并联负反馈,电流并联负反馈,深度负反馈，,（虚短）,ui uf,反馈系数：,（6.4.4）,（6.4.8）,一、电压串联负反馈,6.4.3 基于反馈系数的放大倍数分析,深度负反馈时，,反馈系数：,（6.4.

13、5）,（6.4.10）,二、电流串联负反馈,并联负反馈,三、电压并联负反馈：,（6.4.13）,戴维宁定理,并联负反馈,四、电流并联负反馈：,（6.4.15）,戴维宁定理,(2).找出反馈网络,求解F并决定F的量纲.,求出各种组态的Af,(4).转换出通常所关心的Auf(或Ausf),深度负反馈放大电路增益计算步骤：,(1).正确判断反馈极性与反馈组态。,(3).利用,深度负反馈时以下关系成立：,串联负反馈时：并联负反馈时：,1.从输入端看：,电流负反馈时：电压负反馈时：,2.从输出端看：,4）电压并联负反馈:,2）电流串联负反馈:,3）电流并联负反馈:,1）电压串联负反馈:,（6.4.13）

14、,（6.4.8）,（6.4.10）,（6.4.15）,结果：,图6.4.3 例6.4.3 电路图,（1）判断交流负反馈组态；,（2）求出深度负反馈Af和Auf.,+,-,+,+,uf,例.4.2,电压串联负反馈,电压串联负反馈,例6.4.3电路图,（1）判断交流负反馈组态,（2）在深度负反馈下，|Ai|=10,则Rf=?Ausf=?,+,-,+,Io,-,Io,Ii,1k,1k,1k,10k,10k,?,电流并联负反馈,6.4.4 基于理想运放的放大倍数分析,两个工作区：线性区、非线性区,1、理想运放的性能指标：,集成运放的理想化参数是：(1)开环差模增益(放大倍数)Aod=，105(2)差模

15、输入电阻 Rid=；2M(3)输出电阻 ro=0；0(4)共模抑制比 KCMR=；105(5)上限截止频率 fH=；(6)失调电压 UOI、失调电流 IOI 和它们的温漂均为零，且无任何内部噪声。,一、理想运放的线性工作区,2.理想运放在线性区的特点,（1）uP=uN 虚短,（2）iP=iN=0 虚断,3.集成运放工作在线性区的电路特征：,电路中必须引入负反馈。,uO=Aod(up-uN),Aod=,运放的同相输入端和反相输入端的电位“无穷”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。,运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0，好象断路一样，但却不是真正的断路。,反之，集成运放将工作在非线性区。,

16、例6.4.4 求Auf?,IR2,IO,X,电流串联负反馈,Ue,10k,100k,5k,代入已知数得：,6.5 负反馈对放大电路性能的影响,放大电路中引入交流负反馈后，其性能会得到多方面的改善：1）稳定放大倍数；2）改变输入电阻和输出电阻；3）展宽频带；4）减小非线性失真等。,6.5.1 稳定放大倍数,（6.5.1）,（6.5.2）,当 A 改变时，Af 的相对变化两是A 的1(1+AF),在中频段：,Rif=(1+AF)Ri,（6.5.4）,一、对输入电阻的影响,1、串联负反馈增大输入电阻,6.5.2 改变输入电阻和输出电阻,图6.5.2 Rb在反馈环之外时串联 负反馈电路的方框图,图6.

17、4.3 电路图,Rif=(1+AF)Ri,Rif=Rb/Rif,图6.5.3 并联负反馈电路的方框图,（6.5.5）,2、并联负反馈减小输入电阻,图6.5.4 电压负反馈电路的方框图,二、对输出电阻的影响,1、电压负反馈减小输出电阻,Rof=Ro/(1+AF),（6.5.7）,Rof=Uo/Io,图6.5.5 电流负反馈电路的方框图,2、电流负反馈增大输出电阻,Rof=(1+AF)Ro,（6.5.4）,Rof=Uo/Io,串联负反馈使输入电阻增大。,并联负反馈使输入电阻减小。,电压负反馈使输出电阻减小。,电流负反馈使输出电阻增大。,对输入电阻影响,对输出电阻影响,6.5.3 展宽频带,加入负反

18、馈将展宽频带。,fbwf=(1+AF)fbw,图6.5.6 消除 ib失真的方法,6.5.4 减小非线性失真,图6.5.7 引入负反馈使非线性失真减小,6.5.5 放大电路中引入反馈的一般原则,结论：负反馈对放大电路性能方面的影响，均与反馈深度(1+AF)有关。,设计放大电路时，应根据需要和目的，引入合适负反馈，其一般原则为：,(1)为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；,为了改善电路的动态性能，应引入交流负反馈。,当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路的输入电阻，以减小信号源的输出电流和内阻上的压降，应引入串联负反馈。,(2)根据信号源的性质决定引入串联负反馈或者并联负反馈：,

19、当信号源为恒流源或内阻较大的电压源时，为减小放大电路的输入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入并联负反馈。,(3)根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈:,当负载需要稳定的电压信号时，应引人电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。,(4)根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信号变换时，选择合适的组态:,电流信号,电压信号：,电压并联负反馈,电流信号：,电压信号,电流串联负反馈,电压信号,电压信号：,电压串联负反馈,电流信号：,电流信号,电流并联负反馈,(1)减小电路从信号源索取的电流并增强带负载能力,+,+,-,+,-,+,应引入电压串联负反馈。,

20、例6.5.1 电路如图,(2)输入电流转换成稳定线性关系的输出电流,-,-,+,-,+,应引入电流并联负反馈。,例6.5.1 电路如图,(3)输入电流转换为稳定的输出电压uo,+,+,-,+,-,应引入电压并联负反馈。,例6.5.1 电路如图,作业,P319 6.10 6.12、6.14,什么是自激振荡的现象？,6.6.1负反馈放大电路自激振荡的原因和条件,一、自激振荡产生的原因,6.6 负反馈放大电路的稳定性,二、自激振荡的平衡条件,附加相移 AF 使负反馈 正反馈,6.6.2负反馈放大电路稳定性的定性分析,单管共射放大电路等效电路图,单管共射放大电路的波特图,图6.6.2 两个不同负反馈电

21、路环路增益的频率特性,6.6.3 负反馈电路稳定性的判定,电路不稳定,电路稳定,fc,满足幅值条件,满足相位条件,6.6.4.负反馈放大电路自激振荡的消除方法 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,RC 滞后补偿,图6.6.6 RC滞后补偿前后基本放大电路的幅频特性,图6.6.7 密勒效应补偿电路,图6.6.8 超前补偿电路,小 结 本讲主要介绍了以下基本内容：反馈的基本概念。反馈的判别和负反馈放大电路组态的判别。负反馈放大电路的计算，特别是深度负反馈 放大电路的计算。负反馈对放大电路性能的影响，以及如何引入负反馈，改善放大电路的性能。负反馈放大电路的自激及其稳定性分析。,Home,