放大电路的反馈.ppt

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1、放大电路中的反馈,1反馈的概念2反馈极性的判断3反馈的组态4反馈对电路的影响,反馈的概念（1）,反馈是指将系统中的输出量的一部分或全部，按一定的方式引回到系统的输入端，从而影响原系统的输入量的过程。,反馈结构示意框图,Xi,Xo,Xf,Xid,不含反馈放大,反馈网络,输入,输出,反馈信号,净输入信号,反馈基本关系,1、开环放大倍数A,2、反馈系数F,3、闭环放大倍数Af,Xid=Xi-Xf,反馈的概念（2）,反馈的分类,交流反馈,直流反馈,交直流反馈,：只对交流具有反馈作用,：只对直流具有反馈作用,：对交直流都具有反馈作用,反馈在哪？,输入回路,输入回路,Re与Ce构成反馈网络,该反馈是什么类

2、型？,判断在交、直流通路中，反馈是否存在,直流通路,交流通路,交直流反馈,交流反馈,例：判断Rf反馈类型,增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。,注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。,end,反馈极性的判断（1）,反馈极性的分类,正反馈,负反馈,：当|Af|A|时，称系统引入了正反馈。,：当|Af|A|时，称系统引入了负反馈。,反馈极性的判断,在输入信号Xi一定的条件下,若|Af|A|，则必|Xid|Xi|；,若|Af|A|，则必|Xid|Xi|；,正反馈使|Xid|增大，负反馈使|Xid|减小。,我们将采用“瞬时电位增量法”来判断反馈的极性。,为此，先介绍电位增量变化原则。,反馈极性的

3、判断（2）,电位增量变化原则,+UA,UB+,+VN,VM+,VN=UAVM=UB,可计算出P点增量为：,设UAUB，则有：VNVPVM,结论：两个增量不同的点相联后，该点的增量介于相联前两点的增量之间。,反馈极性的判断（3）,“瞬时电位增量法”判断反馈极性的步骤,断开反馈网络的输出端,以图示运算放大器构成的电路为例,反馈在哪 里？,在放大电路输入端加增量ui0,a,b,计算断开点处增量的大小,显然b点的增量Vbui,由于运放中有 u0=-Auui，则,a点的增量va=u0=-Auui,所以a、b点联接后该点增量V为,vaVVb,判断净输入Xid的变化若加入反馈后Xid增大，则为正反馈若加入反

4、馈后Xid减小，则为负反馈,对本题，未加反馈时Xid=Vb，加反馈后Xid=V，所以电路中存在负反馈。,反馈极性的判断（4）,判断图示运算放大器中反馈的极性,（1）断开反馈网络的输出端,反馈在哪 里？,b,a,（2）在放大电路输入端加增量 ui0,（3）计算断开点处增量V的大小,因为Vb=0，Va=U0=-Auui,所以，VaVVb，即V0,（4）判断净输入Xid的变化,因为未加反馈时Xid的增量xid=ui,加反馈后Xid的增量xid=ui-Vui,即加反馈后Xid增加，所以该反馈为正反馈,例：判断Rf是否负反馈,end,反馈的组态(topologies)（1）,反馈所取输出信号可以是电压或

5、电流,电压型反馈,电流型反馈,反馈在输入端的叠加信号可以是电压或电流,串联型反馈,并联型反馈,-信号以电压形式叠加,-信号以电流形式叠加,反馈的组态,电压串联型反馈(Series-shunt),电压并联型反馈(Shunt-shunt),电流串联型反馈(Series-series),电流并联型反馈(shunt-Series),反馈的组态（2）,四种反馈组态的框图如下所示,电压串联型,取输出电压为反馈信号,反馈信号在输入回路中以电压形式叠加,X0=U0,Ui=Ui-Uf,为加强反馈效果，信号源内阻要尽量小。,反馈的组态（3）,电压并联型,取输出电压为反馈信号,X0=U0,反馈信号在输入回路中以电流

6、形式叠加,Ii=Ii-If,为加强反馈效果，信号源内阻要尽量大。,反馈的组态（4）,电流串联型,取输出电流为反馈信号,X0=I0,反馈信号在输入回路中以电压形式叠加,Ui=Ui-Uf,为加强反馈效果，信号源内阻要尽量小。,反馈的组态（5）,电流并联型,取输出电流为反馈信号,X0=I0,反馈信号在输入回路中以电流形式叠加,Ii=Ii-If,为加强反馈效果，信号源内阻要尽量大。,反馈的组态（6）,反馈组态的判断方法,电压反馈与电流反馈的判断方法-输出短路法,若反馈仍存在，则为电流型反馈,若反馈消失，则为电压型反馈,串联反馈与并联反馈的判断方法-输入短路法,若反馈信号仍可加入放大器输入端，则为串联型

7、反馈,若反馈信号被短路线旁路，不能加入放大器输入端，则为并联型反馈,反馈的组态（7）,串联并联反馈的简单判断方法,当反馈信号与输入信号分别接在输入的两端，则为串联反馈,当反馈信号与输入信号接在输入的同一端，则为并联反馈,-,为并联反馈,为串联反馈,例1：判断图示放大电路的反馈组态,（1）用“瞬时电位增量法”判断反馈极性,b,a,因为未加反馈时Xid的增量xid=ui,加反馈后Xid的增量xid=ui-Vui,即加反馈后Xid减小，所以该反馈为负反馈,（2）用“输出短路法”判断反馈输出端组态,由等效电路可见，放大电路的反馈消失，则反馈为电压型。,（3）用“输入短路法”判断反馈输入端组态,由等效电

8、路可见，放大电路的反馈信号仍然可加入到电路的输入端，则反馈为串联型。,结论：图示放大电路的反馈为电压串联型负反馈,下面我们通过几个实际放大电路，介绍反馈组态的判断方法,例2：判断图示放大电路的反馈组态,（1）判断反馈极性,K,加反馈后Xid减小，所以该反馈为负反馈,（2）判断反馈输出端组态,由等效电路可见，放大电路的反馈消失，则反馈为电压型。,结论：图示放大电路的反馈为电压并联型负反馈,（3）因为反馈信号与输入信号接在输入的同一端，则为并联反馈,例3：判断图示放大电路的反馈组态,k,（1）判断反馈极性,加反馈后Xid减小，所以该反馈为负反馈,（2）判断反馈输出端组态,由等效电路可见，放大电路的

9、反馈仍然存在，则反馈为电流型。,（3）判断反馈输入端组态,由等效电路可见，放大电路的反馈信号仍然可加入到电路的输入端，则反馈为串联型。,结论：图示放大电路的反馈为电流串联型负反馈,例4：判断图示放大电路的反馈组态,结论：图示放大电路的反馈为电流并联型负反馈,级间反馈,end,例5：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,uo,uf,ube=ui-uf,uc1,ub2,uc2,uo,此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。,负反馈对放大电路性能的影响（1）,1、降低放大倍数,由反馈的基本关系可知,因为对于负反馈放大电路|1+AF|1，所以|Af|A|,定义：|1+AF|为反馈深度。当|1+A

10、F|1时，称放大电路具有深度负反馈，此时：,闭环放大倍数与开环放大倍数无关,例：已知一反馈放大电路A=104，当F=0.01时，求Af。,解：反馈深度 1+AF=1+1040.01=101，则,若采用近似关系，有,与精确计算相比，误差为1%。,负反馈对放大电路性能的影响（2）,2、提高放大倍数的稳定性,在中频条件下，对 微分，有,对上式同除Af，有,对负反馈电路，因为|1+AF|1，所以,结论：闭环放大倍数的稳定性比开环提高|1+AF|倍,例：已知放大电路A=100、F=0.05，如果A产生30%的变化，求Af的变化率。,Af的变化率为：,解：反馈深度 1+AF=1+1000.06=6，则,X

11、i,Xo,Xf,Xid,输入正弦信号,输出信号底部失真,反馈信号存在失真,净输入信号失真,输出信号改善,3、改善输出波形的非线性失真,负反馈对放大电路性能的影响（3）,负反馈对放大电路性能的影响（4）,4、展宽放大器的通频带,未加负反馈时,此时|dA/A|=1-0.707=0.293,加负反馈时,因为|dAf/Af|dA/A|所以频带展宽,可以证明，展宽倍数为|1+AF|,负反馈对放大电路性能的影响（5）,5、负反馈对输入电阻的影响,串联负反馈提高输入电阻,未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为,加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为,因为，,代入上式，则,即,结论：串联型负反馈使输入电阻提高|1

12、+AF|倍,负反馈对放大电路性能的影响（6）,并联负反馈降低输入电阻,未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为,加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为,因为，,代入上式，则,即,结论：并联型负反馈使输入电阻降低|1+AF|倍,负反馈对放大电路性能的影响（5）,5、负反馈对输入电阻的影响,结论：并联负反馈降低输入电阻,-,并联负反馈：,显然，从ui两端看过去，放大电路的输入电阻=运放的输入电阻/反馈网络两端等效电阻,结论：串联负反馈提高输入电阻,串联负反馈：,显然，从ui两端看过去，放大电路的输入电阻=运放的输入电阻+反馈网络两端等效电阻,负反馈对放大电路性能的影响（6）,负反馈对放大电路性能的影响（

13、7）,6、负反馈对输出电阻的影响,负反馈对输出电阻的影响取决于反馈是电压反馈还是电流反馈。,电压型负反馈使输出电压稳定性提高 电流型负反馈使输出电流稳定性提高,输出电压稳定性提高，意味着输出电阻减小 输出电流稳定性提高，意味着输出电阻增大,结论电压型负反馈使输出电阻减小电流型负反馈使输出电阻增大,end,射极跟随器(电压串联负反馈),ui=ube+uf,其中uf=uo,符合公式：,深度负反馈下电压放大倍数的近似估算,性能：,（1）放大倍数 1（2）输入电阻大（3）输出电阻小,放大倍数的近似计算：,在两级放大器之间接有负反馈电阻的 放大器(电压串联负反馈),ui=ube+uf,符合公式：,放大倍数的近似计算：,