电子科大课堂讲义模拟电路第7章.PPT

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1、第七章 负反馈技术7-1 反馈的基本概念1、反馈：将输出量（Uo、Io）的一部分或全部通过一定 方式送回到放大电路的输入回路中。,反馈放大电路的组成框图：,反馈放大电路由两部分组成：基本放大电路（A）反馈网络（B）Xi：原输入信号（反馈放大器的输入信号）；Xf：反馈信号；Xi：净输入信号（基本放大电路的输入信号）Xf与Xi共同控制放大器的输入信号Xi=Xi-Xf 或Xi=Xi+Xf,信号流向：对A：输入输出（正向传输）；对B：输出输入（反向传输）。反馈放大器必然存在反馈通路（联系输入与输出的信号通路）。,2、正反馈、负反馈：由加入反馈后使净输入信号Xi 或来定义。3、直流反馈(如(a)电路)、

2、交流反馈(如(b)电路),本级反馈：反馈电路B联系本级的输出、输入。单级负反馈放大电路是本级反馈。级间反馈：反馈电路B联系总输出、输入。多级负反馈放大电路一般包含有本级反馈和级间反馈。,4、四种组态的交流负反馈（1）A和B在输入端以求和（比较）方式连接两种求和方式 电压求和串联连接（串联反馈）电流求和并联连接（并联反馈）,(2)A、B在输出端以取样方式相连有两种取样方式取出输出电压Uo：并联连接（电压反馈）取出输出电流Io：串联连接（电流反馈）,A、B共有四种连接方式（组态）输入 串联反馈 电流反馈 输出 并联反馈 电压反馈即电流取样、电压求和（电流串联）电压取样、电压求和（电压串联）电流取样

3、、电流求和（电流并联）电压取样、电流求和（电压并联）,四种组态A、B连接关系示意图如下：,7-2 反馈的判别1、反馈极性的判别：采用瞬时极性法（1）找出反馈网络（连接输出输入的通路)（2）假定原输入信号在某一时刻极性,以此为依据 由输入A输出B输入，逐点确定各对应极性；若净输入信号，为正反馈，为负反馈。（3）判别时，Uc与Ub反相，Ue与Ub同相（对BJT电路）；Ud与Ug反相，Us与Ug同相（对FET电路）。,例：,（1）串联、并联反馈的判别（只判输入端）a、串联反馈：当Xi、Xi、Xf以电压形式相联系时。b、并联反馈：当Xi、Xi、Xf以电流形式相联系时。对分立元件放大电路，第一级为共e电

4、路时，反馈引到输入级的b极，为并联反馈：Xi=Ii=Ib e极，为串联反馈：Xi=Ui=Ube,2、反馈类型（组态）的判别,例：,又例：,特殊：第一级为单端输入差放电路时，反馈引到连接输入信号的基极端，为并联反馈 Ib1=Ii不接输入信号的基极端，为串联反馈 Ui=Uid例7-3电路,为串联反馈。,例：,电路为并联反馈,（2）电压、电流反馈的判别（只判输出端）,a、电压反馈：将输出端短路(Uo=0),若Xf=0(反馈消失)，则为电压反馈。b、电流反馈：当Uo=0时，Xf0(反馈仍存在)则为电流反馈。,例：,又例：,综合练习：判断各电路中反馈极性和组态。,7-3 反馈放大电路的一般表达式及反馈方

5、程,开环：B网络断开时（无反馈）闭环：B网络接入（构成负反馈放大器）,定义：开环增益（基本放大器增益）,闭环增益（负反馈放大器增益）,1+AB：反馈深度。负反馈对放大电路交流性能的改善程度，均与反馈深度有关。,反馈网络反馈系数,四种不同的反馈组态，其 Xo、Xi、Xi、Xf含义不同，对应的 A、Af、B的量纲也不同。（1）A与Af的量纲相同；（2）A B无量纲。,而Xi、Xf、Xi量纲必然相同（同为电压或同为电流）。,反馈组态 Xo Xi A B Af电压串联 Uo Ui 电压并联 Uo Ii电流串联 Io Ui电流并联 Io Ii,AuAuu BuBuu AufAuuf ARAui BGBi

6、u ARfAuif AGAiu BRBui AGfAiuf AiAii BiBii AifAiif,例:填空：电路反馈组态和极性为（）反馈系数B=（）。,电压串联负反馈,练习2 多项选择题：负反馈放大电路方框图如图，其参数有()。,解：为电流串联组态；选（2）（4）。,引入交流负反馈可以改善放大电路的交流性能：提高增益的稳定性展宽通频带减小非线性失真及干扰改变输入、输出电阻要求：能根椐电路的需要，引入适当的反馈类型。,7-4 负反馈对放大器性能的影响,一、提高增益的稳定性增益的绝对变化量 dA dAf,相对变化量,结论：,两边同除,推导：,结论：引入交流负反馈后，当负载RL不变时，Uo、Io均

7、可稳定；当RL可变时，电压反馈只能稳定Uo；电流反馈只能稳定Io。故可根据需要稳定的量来确定输出端的反馈类型。,二、展宽通频带结论：负反馈将通频带展宽了（1+AoF）倍。BWf=（1+AoB）BW,例：一个阻容耦合放大电路在无反馈时，Aum=-100，fL=30HZ，fH=3kHZ，若B=-10%，问闭环后Auf=？fLf=？fHf=？,解：,负反馈对通频带和增益的影响,三、减小非线性失真及抑制干扰、噪声 结论：引入反馈后，可使非线性失真及内部噪声减 小到原来的1/(1+AB)倍。,三极管输入特性的非线性使ui为正弦波时，ib出现非线性失真。,利用负反馈的“预失真”减小非线性失真。,例：选择负

8、反馈所能抑制的干扰和噪声是（）（1）输入信号所包含的干扰和噪声（2）反馈环内的干扰和噪声（3）反馈环外的干扰和噪声,应选（2）。负反馈仅能改善反馈放大电路自身产生的非线性失真，对输入信号的非线性失真，则无能为力。,四、改变输入电阻和输出电阻,1、负反馈对输入电阻的影响只取决于输入端反馈方式a、串联负反馈使输入电阻增大引入串联负反馈后，输入电阻增大为原来的（1+AB）倍。,（2）反馈放大电路输入电阻（Uf0）,说明：计入RS（RS0）时，从US看入的输入电阻（1）基本放大电路输入电阻（Uf=0）,b、并联负反馈使输入电阻减小,引入并联负反馈后，输入电阻减小到原来的1/1+AB倍。当Rs时，即考虑

9、信号源内阻时，,（2）反馈放大电路输入电导,说明：计入RS（RS）时，从IS看入的输入电导（1）基本放大电路输入电导（If=0）,2、负反馈对输出电阻的影响（取决输出反馈类型）,a、电压负反馈使输出电阻减小,当RL=时，,当RL时，,当RL=时，,当RL 时，,b、电流负反馈使输出电阻增大,当需改变放大电路的输入或输出电阻时，可采取不同的输入反馈类型或输出反馈类型实现。,根据放大电路性能改善的不同要求，引入适当形式的反馈。1、为稳定放大电路的静态Q点，应引入直流负反馈；2、为改善放大器的动态性能，应引入交流负反馈；3、当负载变化时，为稳定输出电压、降低输出电阻，应引入电压负反馈;为稳定输出电流

10、、增大输出电 阻，应引入电流负反馈；4、为提高输入电阻，应引入串联负反馈，为降低输 入电阻，应引入并联负反馈；,归纳：,练习：1、填空当负载变化，为稳定放大器输出电流，并希望提高输入电阻，应引入（）负反馈。若要同时提高输入、输出电阻，应选（）组态的负反馈，它将具有稳定（）的功能，若同时要使输出电压稳定，则要求（）不变。,5、为提高负反馈效果，在信号源内阻RS小时应引入 串联反馈，在RS大时应引入并联反馈。,2、选择反馈放大电路中，若更换了较大的管子后，输出级Ic基本不变，原因是采用了（）。（1）电流负反馈（2）电流正反馈（3）电压负反馈（4）电压正反馈放大器加入（）和（）负反馈，可增大输入电阻

11、。（1）电流串联（2）电流并联（3）电压串联（4）电压并联,例：某电压串联负反馈放大电路，当开环Au 变化20%时，要求闭环 Auf 变化不超过1%，设Auf=100，（1）求Au、B（2）描述该电路特点、作用。,解（1）：先求出反馈深度,则,（2）输入电阻高；输出电阻低；负载变化时具有稳定输出电压作用。,例：将如图两级放大器中四个点中的两个点连接起来构成级间反馈，分别实现以下功能：（1）电路向信号源索取的电流小；（2）负载变化时，输出电流变化很小。,解：（1）应引入串联负反馈，点相连。,（2）应引入电流负反馈，点相连。,例21、应哪两点相连构成负反馈？2、反馈组态？,例3 分别引入反馈以满足

12、：（1）提高从b1看入的输入电阻（2）减小输出电阻,(1)应引串联负反馈(2)应引电压负反馈,7-5 反馈放大电路的分析方法一、简单负反馈放大电路，利用小信号等效电路直接计算,例：求如图电路的Auf、Rif、Rof,Rb=Rb1/Rb2,反馈类型：电流串联负反馈,二、方框图法（AB网络法）将反馈放大电路划分成A、B两部分，按不同反馈组态A、B定义，分别求出开环增益A、反馈系数B,再求出反馈深度1+AB，即可求出闭环增益及闭环输入、输出电阻。步骤（1）判断反馈极性及类型，确定A、B的量纲；（2）电压求和反馈，信号源用戴维南电路形式，电流求和反馈，信号源用诺顿电路形式；（3）构成A放大器要计入B对

13、A的负载效应，不能简单的断开B网络。按“并联短路，串联开路”的原则构成。,求A输入端电路：输出端电压取样则该端口短路；输出端电流取样则该端口开路；求A输出端电路：输入端电压求和则该端口开路；输入端电流求和则该端口开路。（4）在A放大器中求B、A、Ri、Ro（5）由反馈方程求Af，由反馈类型求Rif、Rof（6）可进一步求出Asf=Uo/Ui,三、深度负反馈放大电路Auf的计算（估算）1、深度负反馈特点 特点(1)：特点(2)：XiXf 2、深度负反馈电路的电压放大倍数Auf估算 分别利用深负反馈两个特点，对应两种估算法。,a.判断电路反馈组态 b.写出对应的反馈系数B的定义式,电压串联：电压并

14、联：电流串联：电流并联：,c.求解 B：单独画出反馈网络求解。串联反馈：将反馈网络输入端开路，并标出Uf（上正下负）；并联反馈：将反馈网络输入端短路，并标出If（流入为正）。由反馈网络写出B的表达式并求出B。应用方法1求解时：对电压串联组态，利用Af1/B 直接求出Auf；对其余三种反馈组态，由Af1/B只能求出相应的Af，求Auf需经过转换求出。,例1 计算,解：反馈网络为Re1、Rf；电压串联型。,例2 求Auf,解：Rf是反馈电阻，构成电压并联反馈。,需经转换求出Auf。,例3（例7-8）电路满足深负反馈条件，求Ausf。,仍需经过转换求出Auf。,例4（例7-9）如图电路满足深负反馈条

15、件，估算 Uo/US的值。,解：反馈网络由R2、R3、R1组成。反馈类形为电压并联。,（2）利用关系式 XiXf 求解 对串联反馈，上式成为：UiUf 对并联反馈，上式成为：IiIf 先由输入端反馈类型确定Xi、Xf并写出对应的表达式，利用上述近似关系可直接求出Auf。例5 将例2电路用方法2求解,解：输入为并联反馈，IiIf,例6 将例4电路用方法2求解,解：,例7（97级）求电路的Auf,例8（98级）求Auf=Uo/US,例9（99级）求Auf,2000级：电路是两级CE组态级联的深负反馈放大器，（1）判反馈类型（2）说明此反馈类型对Rif和Rof的影响（3）求中频段Auf=Uo/Ui,

16、练习：各放大电路的级间反馈均满足深度负反馈条件，估算各电路的闭环电压放大倍数。,7-7 负反馈放大器的自激振荡一、产生自激振荡的原因及条件1、产生原因放大电路负反馈是对中频段而言，随着频率的升高和降低，放大电路的附加相移增大，当达到180o时，反馈信号与输入信号由反相变成同相，正反馈；又当反馈很强时，不需输入仍有输出。产生自激振荡的关键为两条：（1）附加相移使反馈极性由负变正；（2）反馈信号要足够大（反馈足够强）。其中，放大电路中的附加相移是导致负反馈放大器可能自激的最基本原因。,由放大电路的频率特性可知，单级放大电路最大附加相移是90o，故单级反馈放大电路不会产生自激振荡；两级放大电路最大附

17、加相移是180o，此时对应的增益已趋于零，故一般不会产生自激；三级或多级放大电路则当反馈到一定程度，可能满足自激条件而自激。,2、自激振荡条件,自激振荡的幅度条件自激振荡的相位条件,临界自激条件：增幅振荡条件：即,当：,二、反馈放大器稳定性判别（波特图法）当反馈放大器自激振荡的幅度条件、相位条件同时满足时，反馈放大器自激。只有一个条件满足，则是稳定的（不自激）。,首先作出 的幅频、相频特性曲线。,1.在增益交叉频率fg处，,若 稳定；,不稳定（自激）,2.在相位交叉频率fp处，,不稳定,若 稳定；,该图对应的电路不自激,1.由幅度满足自激条件，看相位是否满足自激条件例：,2.由相位满足自激条件，看幅度是否满足自激条件例：,三、负反馈放大电路的稳定裕度1、幅度裕度Gm：稳定的放大器，Gm应为负值，要求Gm-10dB2、相位裕度稳定的放大器，相位裕度为正值，要求,