第四部分负反馈放大电路教学课件.ppt

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1、第四章负反馈放大电路,4.1反馈的基本概念,4.2负反馈放大电路,4.3深度负反馈放大电路的计算,4.4负反馈对放大电路性能的影响,本章重点和考点：,1.负反馈组态的正确判断,2.深度负反馈放大电路放大倍数的计算,3.负反馈的作用,4.1反馈的基本概念,4.1.1反馈的基本概念,一、什么是反馈,在电子设备中经常采用反馈的方法来改善电路的性能，以达到预定的指标。,放大电路中的反馈，是指将放大电路输出电量(输出电压或输出电流)的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。,反馈放大电路的方框图,二、正反馈和负反馈,反馈信号增强了外加净输入信号，使放大电路的放大倍数提高,正反馈,反馈信号削弱了外

2、加净输入信号，使放大电路的放大倍数降低,负反馈,负反馈稳定静态工作点,三、直流反馈和交流反馈,(a)直流负反馈,(b)交流负反馈,交流负反馈：反馈量只含有交流量。用以改善放大电路的性能。,可稳定静态工作点。,4.1.2反馈的分类和判断,一、有无反馈的判断,是否有联系输入、输出回路的反馈通路；是否影响放大电路的净输入。,(a)没引入反馈的放大电路,(b)引入反馈的放大电路,(c)R的接入没引入反馈,反馈极性的判断方法：瞬时极性法。,先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用，判断出反馈的极性。,二、反馈极性的判断,

3、对分立元件而言，C与B极性相反，E与B极性相同。对集成运放而言，uO与uN极性相反，uO与uP极性相同。,例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。,因为差模输入电压等于输入电压与反馈电压之差，反馈增强了输入电压，所以为正反馈。,反馈信号削弱了输入信号，因此为负反馈。,(a)正反馈,(b)负反馈,例,(+),(+),(-),(-),净输入量减小,(+),(+),(-),(-),净输入量增加,a负反馈,b正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),净输入量减小,c级间负反馈,分立元件电路反馈极性的判断,分立元件放大电路反馈极性的判断,负反馈,原则：对分立元件而言

4、，C与B极性相反，E与B极性相同。,净输入量减小,反馈通路,三、直流反馈与交流反馈的判断,直流负反馈：反馈量只含有直流量。,交流负反馈：反馈量只含有交流量。,直流反馈与交流反馈的判断（一）,(a)电路,(b)直流通路,(c)交流通路,直流反馈,无交流反馈,4.2负反馈放大电路,负反馈放大电路分析要点,（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。,（1）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）反馈量实质上是对输出量的取样，

5、其数值与输出量成正比。,（2）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。,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，反馈量是取自于输出电压，还是取自于输出电流。,反馈信号取自输出电压，则为电压反馈,反馈信号取自输出电流，则为电流反馈,反馈量与输入量以电压形式求和，为串联反馈,反馈量与输入量以电流形式求和，为并联反馈,4.2.1四种负反馈组态,一、电压串联负反馈,电压串联负反馈电路,反馈信号与输出电压成正比，集成运放的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，,电压串联、电压并联、电流串联、电流并联负反馈,二、电流串联负反馈,电流串

6、联负反馈电路,反馈信号与输出电流成正比，净输入电压等于外加输入信号与反馈信号之差,（2）串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况。,（1）电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈能够稳定输出电流。,小结,三、电压并联负反馈,电压并联负反馈电路,反馈信号与输出电压成正比，净输入电流等于外加输入电流与反馈电流之差,四、电流并联负反馈,电流并联负反馈电路,反馈信号与输出电流成正比，净输入电流等于外加输入信号与反馈信号之差：,四种负反馈组态的放大倍数,电压串联负反馈电路,电流串联负反馈电路,电压并联负反馈电路,电流并联负反馈电路,电压放大倍数,转移电阻,转移电导,电流放大倍

7、数,五、反馈组态的判断,电流：将负载短路，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈量为零。,例判断反馈的组态。,例题电路图,反馈通路：T3、R4与R2,交、直流反馈,瞬时极性法判断：负反馈,输出端看：电压负反馈,输入端看：串联负反馈,电路引入交、直流电压串联负反馈,4.2.2负反馈放大电路的一般关系式,反馈放大电路方框图,分别为输入信号、输出信号和反馈信号；,开环放大倍数,无反馈时放大网络的放大倍数；,因为：,所以：,闭环放大倍数：,电路的环路放大倍数：,反馈系数：,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,表4.2.1四种组态负反馈放大电路的比

8、较,电压放大倍数,转移电阻,转移电导,电流放大倍数,若,深度负反馈,结论：深度负反馈放大电路的放大倍数主要由反馈网络的反馈系数决定，能保持稳定。,若,则,自激振荡,4.3深度负反馈放大电路的计算,闭环放大倍数：,4.3.1 深度负反馈的实质,放大电路的闭环电压放大倍数：,深度负反馈放大电路的闭环电压放大倍数：,对于串联负反馈：,并联负反馈：,结论：根据负反馈组态，选择适当的公式；再根据放大电路的实际情况，列出关系式后，直接估算闭环电压放大倍数。,反馈网络的分析,反馈网络的分析,(a)电压串联,(b)电流串联,(c)电压并联,(d)电流并联,4.3.2 深度负反馈放大倍数的计算,一、电压串联负反

9、馈,放大倍数则为电压放大倍数,二、电流串联负反馈,放大倍数为转移电导,电压放大倍数,三、电压并联负反馈,放大倍数为转移电阻,源电压放大倍数,并联负反馈电路的信号源,对于并联负反馈电路，信号源内阻是必不可少的。,四、电流并联负反馈,放大倍数为电流放大倍数,电压放大倍数,小结：,（1）正确判断反馈组态；,（2）求解反馈系数；,复习：,1.正、负反馈的判断(瞬时极性法),对分立元件而言，C与B极性相反，E与B极性相同。对集成运放而言，uO与uN极性相反，uO与uP极性相同。以电压求和或以电流求和判断净输入信号是增加或减小。,2.交、直流负反馈的判断,直流负反馈：反馈量只含有直流量。,交流负反馈：反馈

10、量只含有交流量。,3.四种负反馈阻态的判断,电流：将负载短路，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈量为零。,5、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算,4、负反馈的几个概念,若,深度负反馈,例1 如图6.2.8，已知R110K，R2100 K，R32 K，RL5 K。求解在深度负反馈条件下的AUf.,解：反馈通路：T、R3、R2与R1电路引入电流串联负反馈,例2在图示电路中，已知R210K，R4100 K，求解在深度负反馈条件下的AUF,例题2电路图,反馈通路：T3、R4与R2,电路引入电压串联负反馈,电压放大倍数,例3 估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。,解：,该电路为电压并联 负反馈，

11、在深度负反馈条件下：,则闭环电压放大倍数为：,例 3电路图,该电路为电压串联负反馈,在深度负反馈条件下,例 4电路图,例4：,例 5电路图,该电路为电流并联负反馈，在深度负反馈条件下：,故：,闭环电压放大倍数为：,例5,4.4负反馈对放大电路性能的影响,4.4.1稳定放大倍数,引入负反馈后，在输入信号一定的情况下，当电路参数变化、电源电压波动或负载发生变化时，放大电路输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高。放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。,在中频范围内，,放大倍数的相对变化量：,结论：引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了(1+AF)倍。,例：在电压串联负反馈放大电路中，,估算反馈系

12、数和反馈深度,估算放大电路的闭环电压放大倍数,如果开环差模电压放大倍数 A 的相对变化量为10%，此时闭环电压放大倍数 Af 的相对变化量等于多少？,解：,反馈系数,反馈深度,闭环放大倍数,Af 的相对变化量,结论：当开环差模电压放大倍数变化 10%时，电压放大倍数的相对变化量只有 0.00 1%，而稳定性提高了一万倍。,4.4.2展宽频带,由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，因而对于 频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。,设无反馈时放大电路在中、高频段的放大倍数分别为，上限频率为 f；,引入反馈系数为的负反馈后，放大电路在中、高频段的放大倍数分别为，上限频率为 fHf。,所以：,可见，

13、引入负反馈后，放大电路的中频放大倍数减小为无反馈时的1/；而上限频率提高到无反馈时的倍。,同理，可推导出引入负反馈后，放大电路的下限频率降低为无反馈时的 1/。,结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率提高，下限频率降低，因而通频带展宽。,fbwf=fHf-fLffHf,fbw=fH-fLfH,基本放大电路的通频带,反馈放大电路的通频带,fL,fH,fLf,fHf,负反馈对通频带和放大倍数的影响,f,负反馈减小了波形失真,加入负反馈,无负反馈,F,xf,xo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,预失真,4.4.3减小非线性失真和抑制干扰,同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。,4.4.4改变输

14、入电阻和输出电阻,不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。,一、对输入电阻的影响,1.串联负反馈增大输入电阻,得：,结论：引入串联负反馈后，输入电阻增大为无反馈时的 倍。,2.并联负反馈减小输入电阻,得：,结论：引入并联负反馈后，输入电阻减小为无负反馈时的 1/。,并联负反馈对 Ri 的影响,二、负反馈对输出电阻的影响,1.电压负反馈减小输出电阻,放大电路的输出电阻定义为：,得：,结论：引入电压负反馈后，放大电路的输出电阻减小到无反馈时的。,2.电流负反馈增大输出电阻,结论：引入电流负反馈后，放大电路的输出电阻增大到无反馈时的 倍。,综上所述,(1).反馈信号与外加输入信号的求和方式

15、只对放大电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小。(2).反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。(3).串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电流负反馈只增大反馈环路内的输出电阻。(4).负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有关。,放大电路中引入负反馈的一般原则,负反馈对放大电路性能方面的影响，均与反馈深度有关。负反馈放大电路的分析以定性分析为主，定量分析为辅。,定性分析常用EDA软件（EWB/PSPICE）进行分析。,电路设计时，引入负反馈的一般原则,（1）为了稳定静态工作点，应

16、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。,（2）根据信号源的性质引入串联负反馈，或者并联负反馈。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。,（4）根据表4.2.1所示的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。例如，若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入电流串联负反馈，等等。,当信号源为恒流源或内阻较大的电压源时，为减小电路的输入电阻，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，即负载对其信号源的要求，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，应引入电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。,电路设计时，引入负反馈的一般原则,