第六章 放大电路中的反馈.doc
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1、1第六章第六章放大电路中的反馈放大电路中的反馈 2讨论问题:讨论问题:1、什么是反馈?为什么要引入负反馈?2、如何判断反馈组态?(交流)3、不同反馈组态对放大电路性能有什么影响?4、深度负反馈放大倍数如何估算?5、负反馈深度越深越好吗?36.1 反馈的基本概念反馈的基本概念在电子线路中将输出信号(电压或电流)的一部分或全部在电子线路中将输出信号(电压或电流)的一部分或全部通过一定的电路环节(反馈网络)引回到输入端,与输入信号叠通过一定的电路环节(反馈网络)引回到输入端,与输入信号叠加从而加从而影响净输入影响净输入的措施称为的措施称为反馈反馈。一、反馈的定义一、反馈的定义 page260若引回的
2、信号削弱了净输入信号,就称为若引回的信号削弱了净输入信号,就称为负反馈负反馈。若引回的。若引回的信号增强了净输入信号,就称为信号增强了净输入信号,就称为正反馈正反馈。直流反馈直流反馈如果信号是如果信号是交流信号交流信号,判断正负反馈,就要,判断正负反馈,就要判断反馈信号与判断反馈信号与输入信号的相位关系输入信号的相位关系,同相是,同相是正反馈正反馈,反相是,反相是负反馈负反馈。4RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+esRB+UCCC1C2RE ERLui+uo+RS通过通过通过通过R RE E将输出电压将输出电压将输出电压将输出电压反馈到输入反馈到输入反馈到输入反馈到输入通过通过
3、通过通过R RE E将输出电流将输出电流将输出电流将输出电流反馈到输入反馈到输入反馈到输入反馈到输入ui负反馈的作用:负反馈的作用:1.稳定静态工作点稳定静态工作点(直直流流);2.稳定放大倍数;稳定放大倍数;3.改善输入电阻和输改善输入电阻和输出电阻;出电阻;4.扩展通频带扩展通频带;5.改善非线性失真改善非线性失真。56.2 6.2 负反馈的四种基本组态负反馈的四种基本组态一、一、反馈的类型(分类)反馈的类型(分类)按极性分:按极性分:正反馈:正反馈:引入反馈后使净输入量增大的反馈。负反馈:负反馈:引入反馈后使净输入量减小的反馈。按反馈性质分:按反馈性质分:直流反馈:直流反馈:只对直流信号
4、起反馈作用的反馈。交流反馈:交流反馈:只对交流信号起反馈作用的反馈。按采样方式分:按采样方式分:电压反馈:电压反馈:反馈信号取自于输出电压的反馈。电流反馈:电流反馈:反馈信号取自于输出电流的反馈。按求和方式分:按求和方式分:串联反馈:串联反馈:在输入端以电压方式叠加,影响净输入电压的反馈。并联反馈:并联反馈:在输入端以电流方式叠加,影响净输入电流的反馈。按反馈范围分:按反馈范围分:本级反馈:本级反馈:只在本级放大电路之内的反馈。级间反馈:级间反馈:多级放大电路之间的反馈。6负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联
5、负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点Q负反馈的分类负反馈的分类用于改善放大电路性能用于改善放大电路性能反馈组态:反馈组态:电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈7(一)分析步骤:(一)分析步骤:3.是否负反馈?是否负反馈?可用瞬时极性法可用瞬时极性法!1.找出反馈网络找出反馈网络(通常为电阻网络通常为电阻网络)。2.分析是交流反馈还是直流反馈?分析是交流反馈还是直流反馈?看有无串联看有无串联C二、反馈类型的判断二、反馈类型的判断4.是负反馈,那么是何种类型的负反馈?是负反馈,那么是何种类型的负反
6、馈?即即判断反馈组态判断反馈组态包括判断是电压、电流反包括判断是电压、电流反馈,串联、并联反馈。馈,串联、并联反馈。(二)(二)电压电流反馈判断方法:电压电流反馈判断方法:将输出电压对地交流短接,将输出电压对地交流短接,若反馈作用消失,则是若反馈作用消失,则是电压反馈电压反馈;若反馈作用仍然存在,则是若反馈作用仍然存在,则是电流反馈电流反馈。8电压反馈:电压反馈:反馈信号取自输出电压信号反馈信号取自输出电压信号可以稳可以稳定输出电压、减小输出电阻。定输出电压、减小输出电阻。电流反馈:电流反馈:反馈信号取自输出电流信号反馈信号取自输出电流信号可以稳可以稳定输出电流、增大输出电阻。定输出电流、增大
7、输出电阻。(三)(三)并联反馈与串联反馈判别方法:并联反馈与串联反馈判别方法:看输入端的连接方式:看输入端的连接方式:串联反馈串联反馈:反馈信号与输入信号以电压方式叠加,即反馈信号反馈信号与输入信号以电压方式叠加,即反馈信号电压与输入信号电压比较产生净输入电压。电压与输入信号电压比较产生净输入电压。对于分对于分立元件电路反馈网络常接于晶体管发射极。立元件电路反馈网络常接于晶体管发射极。并联反馈并联反馈:反馈信号与输入信号以电流方式叠加,即反馈信号反馈信号与输入信号以电流方式叠加,即反馈信号电流与输入信号电流比较电流与输入信号电流比较产生净输入电流。产生净输入电流。对于分立对于分立元件电路反馈网
8、络常接于晶体管基极。元件电路反馈网络常接于晶体管基极。9电压负反馈例子:电压负反馈例子:Page263 图6.1.4Page267 图6.2.210电流负反馈例子:电流负反馈例子:Page267 图6.2.3uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2还有还有:Page316(d)、319(f)、321(a)11反馈到基极为并联反馈反馈到基极为并联反馈反馈到发射极为串联反馈反馈到发射极为串联反馈判断串、并联反馈判断串、并联反馈判断串、并联反馈判断串、并联反馈ib=ii ifibiiifube=ui uf+uiube+ufPage267 图6.2.212Rf引入引入交流交流级
9、间反馈;级间反馈;负反馈负反馈;组态为;组态为电压串联负反馈电压串联负反馈+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1CRE2引入引入直流直流本级反馈;本级反馈;负反馈负反馈C增加旁路电容增加旁路电容C后,后,Rf不起反馈作用。不起反馈作用。例如下图:例如下图:类似于类似于page278例例6.4.2:13(四)(四)正、负反馈的判别方法正、负反馈的判别方法瞬时极性法瞬时极性法假设输入信号有正极性的瞬时变化,依次经过放假设输入信号有正极性的瞬时变化,依次经过放大、反馈、比较后,再回到输入端,若反馈信号与原大、反馈、比较后,再回到输入端,若反馈信号
10、与原输入信号的变化极性相反(使净输入减小),则为负输入信号的变化极性相反(使净输入减小),则为负反馈。反之为正反馈。反馈。反之为正反馈。14例例1:判断:判断Rf的反馈极性,若是负反馈,判断反馈组态。的反馈极性,若是负反馈,判断反馈组态。和和page263图图6.1.4相似相似uiuc1ube=ui-ufuc2负反馈负反馈ube此电路是电压串联负反此电路是电压串联负反馈,对直流不起作用。馈,对直流不起作用。ufufuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf 这里分析的是交流信号,不要与直流信号混淆。这里分析的是交流信号,不要与
11、直流信号混淆。15例例2:判断判断Rf是否构成负反馈,若是,判断反馈的组态。是否构成负反馈,若是,判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uoifib=i-ifuo此电路是电压并联负反馈,对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈,对直流也起作用。Rf 的的作用:作用:1.提供静态工作点。提供静态工作点。2.直流负反馈,稳定直流负反馈,稳定静态工作点。静态工作点。3.交流负反馈,稳定交流负反馈,稳定放大倍数。放大倍数。思考:思考:三极管的静态工作点如何提供?能否在反馈回路三极管的静态工作点如何提供?能否在反馈回路加隔直电容?加隔直电容?16例例3:
12、判断有无负反馈,若有,判断反馈的组态。:判断有无负反馈,若有,判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2电流并联负反馈。对直流也起作用,可以稳定静态工作点。电流并联负反馈。对直流也起作用,可以稳定静态工作点。17例例4:判断如图电路中:判断如图电路中RE3的负反馈组态。的负反馈组态。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3电流串联负反馈。电流串联负反馈。181920(五)含运放电路的反馈组态判断:(五)含运放电路的反馈组态判断:ubeufuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21
13、RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRfRE1+AuouiubeufR是负反馈,是负反馈,电压串联负反馈。电压串联负反馈。21电压并联负反馈电压并联负反馈Page269 图6.2.622电流并联负反馈电流并联负反馈Page269 图6.2.723图6.2.8 例图6.2.1 电路图电流串联负反馈电流串联负反馈Page269 图6.2.824电流串联负反馈电路电流串联负反馈电路电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路Page267 图6.2.2Page267 图6.2.325电压串联负反馈电压串联负反馈Page270图6.2.926小结:小结:1、反馈类型:正反馈与负反
14、馈;电压反馈与电流反馈;串联反馈与并联反馈;直流反馈与交流反馈。2、用瞬时极性法判别正反馈和负反馈。3、按采样形式、电路结构、输出短路法判别电压反馈和电流反馈。4、按电路结构、比较形式、反馈信号性质判别串联反馈和并联反馈。5、负反馈放大电路的四种基本组态: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;27放大器放大器A输出输出输入输入取取+加强输入信号加强输入信号正反馈正反馈用于振荡器用于振荡器取取-削弱输入信号削弱输入信号负反馈负反馈用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环任何负反馈放大电路均可用方块图表示。任何负反馈放大电路均可用方块图表示。方块图:方块图:用表示电路单元的矩
15、形方块和表示信息流的箭头组用表示电路单元的矩形方块和表示信息流的箭头组成的图形成的图形。包含四个环节。包含四个环节。一、负反馈电路的方块图一、负反馈电路的方块图反馈网络反馈网络F叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号6.3 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式负反馈放大电路的方块图及一般表达式28基本放大环节:基本放大环节:ioXXA反馈网络:反馈网络:ofXXF求和网络:求和网络:fiiXXX基本放大基本放大电路电路 AiXoX反馈回路反馈回路FfXiX+输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号净输入信号或差值信号净输入信号或差值信号开环放大倍数开环放大倍数反馈系
16、数反馈系数ioFXXA闭环放大倍数闭环放大倍数取样网络:取样网络:0X29图6.3.2 四种反馈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电流并联负反馈30273页表6.3.131二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式:二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式:AFXXXXXXXXXAoiofifoioF111FAA1AFFA11反馈深度反馈深度定义:定义:基本放大基本放大电路电路 AiXoX反馈回路反馈回路FfXiX+AFAAF1引入负反馈时放大倍数引入负反馈时放大倍数Af 减小为减小为基本放大倍数基本放大倍数A的的1/(1+AF)32当当 AF 1,即引入深度负反馈时,有:,
17、即引入深度负反馈时,有:AF几乎与几乎与A无关。无关。结论:结论:当当 AF 1时,即引入深度负反馈时,负反馈时,即引入深度负反馈时,负反馈放大器的放大器的闭环放大倍数与基本放大电路放大倍数无闭环放大倍数与基本放大电路放大倍数无关,只与反馈网络有关关,只与反馈网络有关。即负反馈放大电路的放大。即负反馈放大电路的放大倍数可以很稳定,也倍数可以很稳定,也即负反馈可以稳定放大倍数即负反馈可以稳定放大倍数。FAF10 1 iififoioFXXXXXXFXXA深度负反馈的实质:深度负反馈的实质:深度负反馈的实质是忽略了净输入量,认为反馈量和输入量近似相等。33小结小结:1、Xi、Xo、Xi、Xf可以是
18、电压量,也可以是电流量。因为Xi、Xf同量纲,由知,AF无量纲。由于F通常为电阻网络,所以不同反馈组态下A有不同的量纲。2、反馈放大电路是基本放大器和反馈网络组成的闭环电路。当深度负反馈时,。3、负反馈电路,Af=,用于放大电路,正反馈电路,Af=,用于振荡器等。A1+AFA1-AFifXFAXFAF134FAAAooF16.4 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析1.估算的依据估算的依据FAF1即,深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈系数有关。即,深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈系数有关。FAAA 1FFFAA1 深度负反馈:深度负反馈:11 FA 11
19、FA由由得得方法一:方法一:一一.估算电压增益估算电压增益35方法二:方法二:根据根据可得可得:深度负反馈下,基本放大电路深度负反馈下,基本放大电路“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念的概念即:输入量近似等于反馈量即:输入量近似等于反馈量ifXX净输入量近似等于零净输入量近似等于零或或0fidiXXXX36深度负反馈条件下:深度负反馈条件下:Xi=Xi-Xf0u+=u-(运放电路)运放电路)ue=ub(三极管电路)三极管电路)(1)“虚短虚短”ud0(2)“虚断虚断”id0ii+=ii-=0(运放电路)运放电路)ib=0(三极管电路)三极管电路)“虚短虚短”与与“虚断虚断”-u-R+fu+R-u+
20、1fAd+i+-u+fui+-TfR+u-du+A+ifRiifiii+i-i+T-i+ufRiiibif37(1 1)电压串联负反馈电压串联负反馈-page278page278例例6.4.16.4.1例例1.1.分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈2.举例举例解:解:用方法一。用方法一。求反馈系数:电压串联负反馈,求反馈系数:电压串联负反馈,求闭环电压放大倍数:求闭环电压放大倍数:feeofuuRRRuuF 11e1fe1fe1uuiouf11RRRRRFuuAVVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re138例例2 2.运放
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- 第六章 放大电路中的反馈 第六 放大 电路 中的 反馈
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