《反放大器》PPT课件.ppt

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1、第四章 负反馈放大器,4.1 反馈的基本概念,4.2 负反馈放大器的分类,4.3 负反馈对放大器性能的影响,4.4 负反馈方框图分析方法,小结,4.1 反馈的基本概念,单环反馈理想模型,基本反馈方程式,反馈的定义,反馈的分类,反馈的定义,放大电路A,输入信号（Ui或Ii）,输出信号（Uo或Io）,反馈网络B,反馈信号（Uf或If）,将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的 输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。,+,正向传输,反向传输,放大电路有反馈也称闭环,放大电路无反馈也称开环，,反馈,稳定工作点的过程：,T,UBE ICBO,ICQ,IEQ,UE=IEQRe,UB

2、E=UB-UE,IBQ,ICQ,基本放大电路,反馈网络,直流反馈,反馈的分类,反馈信号的极性,正反馈：,负反馈：,反馈信号使放大器的净输入信号增强,反馈信号使放大器的净输入信号减小,反馈信号的属性,直流反馈,交流反馈,混合反馈,反馈的取样信号,电压反馈,电流反馈,反馈在输入端的引入方式,并联反馈,串联反馈,单环反馈的理想模型,放大电路A,反馈网络B,+,反馈环,正向传输,反向传输,1.正向传输信号只经过放大电路A;2.反向传输信号只经过反馈网络B.,基本反馈方程式,开环增益,反馈系数,闭环增益,基本反馈方程式,Af A,反馈深度,AB 环路增益,在深度反馈的情况下：,F1或AB1,在深度负反馈

3、条件下，闭环放大倍数近似等反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定,反馈放大器方框图,4.2 负反馈的放大器的分类,电流并联负反馈,电压并联负反馈,电流串联负反馈,电压串联负反馈,电流串联负反馈放大电路,判断反馈的类型,1.找出反馈网络,即与输入回路有关，又与输出回路有关的网络。,Re,2.判断反馈的类型,判断是电压反馈还是电流反馈,电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例；电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例。,由电路知Uf=IoRe，与输出电流Io成正比，因此是电流反馈,简单的判断方法：将输出电压短

4、路，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,反馈信号与输出电压和电流的关系来判断,电流串联负反馈,判断反馈的类型,2.判断反馈的类型,反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。,反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。,对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反馈。,电路中输入信号Ui加在基极，反馈信号Uf加在发射极，因此是串联反馈,瞬时极性法：在放大电路的输入端，假

5、设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”。按信号传输方向经基本放大器反馈网络判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,电流串联负反馈,判断反馈的类型,2.判断反馈的类型,+,+,Udi=Ui-Uf,Ui,即由于反馈的引入削弱了净输入信号，因此是负反馈,电流串联负反馈,判断反馈的类型,2.判断反馈的类型,电容观察法：反馈通路如存在隔直电容，则为交流反馈反馈通路如存在旁路电容，则为直流反馈反馈通路不存在电容，则为交直流混合反馈,显然，反馈为交直流混合反馈,综合前面分析可知：,该电路反馈元件Re引入的是交直流、电流串联

6、负反馈,电流串联负反馈,方框图,由交流通路得到,增益及反馈系数,电流串联负反馈是利用输出电流Io取得反馈，在输入端以电压的形式来调节输入，因此采用输出电流Io和输入电压来描述该反馈组态的增益为佳。,电流串联负反馈,增益及反馈系数,开环增益,具有电导的量纲称互导增益,闭环增益,反馈系数,具有电阻的量纲称互阻反馈系数,反馈方程式,反馈深度,电压增益,无量纲,电压串联负反馈放大电路,判断反馈的类型,1.找出反馈网络,Rf 和Re1,2.判断反馈的类型,将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈。,输入信号和反馈信号加在三极管的两个输入端，故为串联反馈,假定输入电压的瞬时极性为正，反馈电压的瞬时极性也为

7、正，Udi=Ui-UfUi,因此是负反馈。,+,-,-,+,+,电路中无电容，因此是交直流反馈,电压串联负反馈放大电路,判断反馈的类型,Rf和Re1组成两极放大电路的交直流电压串联负反馈。,Re1又是T1本级的电流串联负反馈,Re2是T2本级的电流串联负反馈,称为极间反馈,电路中存在三个反馈环，分析时以极间反馈作为主要反馈环。,电压串联负反馈,方框图,电压串联负反馈,增益及反馈系数,开环增益,闭环增益,反馈系数,反馈方程式,反馈深度,无量纲,电流并联负反馈放大电路,判断反馈的类型,1.找出反馈网络,Rf 和Re2,2.判断反馈的类型,将输出对地短路，反馈仍存在，因此是电流反馈。,输入信号和反馈

8、信号加在三极管的同一输入端，故为并联反馈,由瞬时极性法可判断：If的方向由输入流入Rf，Idi=Ii-If Ii，因此是负反馈。,+,-,-,-,电路中无电容，因此是交直流反馈,反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,电流并联负反馈,增益及反馈系数,开环增益,无量纲,闭环增益,反馈系数,反馈方程式,反馈深度,电压并联负反馈放大电路,判断反馈的类型,1.找出反馈网络,Rf,2.判断反馈的类型,将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈。,输入信号和反馈信号加在三极管的同一输入端，故为并联反馈,由瞬时极性法可判断：If的方向由输入流入Rf，Idi=Ii-If Ii，因此是负反馈。,+,-,电路中无电

9、容，因此是交直流反馈,反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,电压并联负反馈,增益及反馈系数,开环增益,闭环增益,反馈系数,反馈方程式,反馈深度,具有电导的量纲称互导反馈系数,具有电阻的量纲称互阻增益,4.3 负反馈对放大器性能的影响,负反馈对非线性失真的影响,负反馈对输入输出阻抗的影响,负反馈对增益的影响,负反馈对通频带的影响,信号源内阻对负反馈放大器性能的影响,负反馈对增益的影响,根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降1+AB倍，只不过不同的反馈组态AB的量纲不同而已。,反馈放大器的增益,由于某种原因，使基本放大器的增益由AA,深度反馈情况下1+AB1，可得：,加深度反

10、馈后，放大器的稳定性更高。,注：在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高，这里增益应该与反馈组态相对应,负反馈对通频带的影响,幅频特性曲线：,放大器的增益AU与频率f的关系曲线,低频截止频率,高频截止频率,BW=fh-fl,通频带,引入反馈后,增益下降,通频带加宽BWf=(1+AUB)BW,由此可知：负反馈的引入使放大电路的通频带得到展宽,负反馈对非线性失真的影响,结 论1.负反馈改善波形失真的实质是利用失真减小失真，但不能完全消除失真。2.负反馈只能减小反馈环内的失真，如输入信号本身就是失真的，负反馈则不能改善失真。,负反馈对输入输出阻抗的影响,负反馈对输入阻抗的影响,负反馈对输入电阻的影响与

11、反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关；而与输出取样无直接关系，即与电压或电流反馈无关。,1.串联负反馈使输入阻抗增加,无反馈时：,ri=Udi/Ii,有反馈时：,rif=Ui/Ii,电压串联负反馈,输入输出阻抗的影响,负反馈对输入阻抗的影响,1.串联负反馈使输入阻抗增加,电压串联负反馈,电流串联负反馈,串联负反馈使输入阻抗增加，增大的倍数等于反馈深度,输入输出阻抗的影响,负反馈对输入阻抗的影响,2.并联负反馈使输入阻抗减小,电流并联负反馈,无反馈时：,ri=Ui/Idi,有反馈时：,rif=Ui/Ii,Ii=If+Idi,If=BIIo,Io=AIIdi,电压并联负反馈,并联负反馈使输入

12、阻抗减小，减小的倍数等于反馈深度,输入输出阻抗的影响,负反馈对输入阻抗的影响,1.负反馈对输入阻抗的影响只取决于反馈在输入端的连接方式即串联反馈和并联反馈有关，而与输出取样信号即电压反馈和电流反馈无关。输出的取样信号只影响A和B的下标内容。2.串联负反馈使输入阻抗增大，并联负反馈使输入阻抗减小。增大或减小的倍数等于反馈的深度。,输入输出阻抗的影响,负反馈对输出阻抗的影响,负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关，即与电压或电流反馈有关；而与输入端的连接方式无直接关系，即与串联或并联反馈无关。,分析输出阻抗的方法：1.将输入电压源短路，或将输入电流源开路，但电源的内阻必须保留。2.摘去负载RL

13、,并在输出端外加激励电压Uos,此时产生的电流为Ios.3.输出阻抗 rof=Uos/Ios4.当考虑集电极负载Rc的影响时，输出阻抗rof=rof/Rc,输入输出阻抗的影响,负反馈对输出阻抗的影响,1.电压负反馈使输出阻抗减小,电压串联负反馈,基本放大器输出电阻,AUo输出开路电压增益,考虑Rs后基本放大器的开路电压增益,Uf=BUUos,rof=rof/Rc,输入输出阻抗的影响,负反馈对输出阻抗的影响,1.电压负反馈使输出阻抗减小,电压并联负反馈,ARo输出开路互阻增益,考虑Rs后基本放大器的开路互阻增益,If=BGUos,rof=rof/Rc,，稳定输出电压,输入输出阻抗的影响,负反馈对

14、输出阻抗的影响,2.电流负反馈使输出阻抗增加,电流并联负反馈,，稳定输出电流,AIo输出短路电流增益,考虑Rs后基本放大器的开路互阻增益,If=BIIo,rof=rof/Rc,Io=-Ios,输入输出阻抗的影响,负反馈对输出阻抗的影响,2.电流负反馈使输出阻抗增加,电流串联负反馈,，稳定输出电流,AGo输出短路互导增益,用类似的方法可推出：,rof=rof/Rc,输入输出阻抗的影响,负反馈对输出阻抗的影响,1.负反馈对输出阻抗的影响只取决于输出取样是电压还是电流，与输入端的连接方式无直接关系。2.电压负反馈使输出阻抗减小，电流负反馈使输出阻抗增加。3.电压负反馈可以稳定输出电压，电流负反馈可以

15、稳定输出电流。,信号源内阻对负反馈放大器性能的影响,输入应采用电压源Us，Rs影响归入基本放大器。,当Rs时，,AUs0,对于串联负反馈，信号源应采用低内阻Rs才能得到好的反馈效果,失去负反馈的作用,信号源内阻对负反馈放大器性能的影响,输入应采用电流源Is，Rs影响归入基本放大器。,当Rs0时，,AIs0,对于并联负反馈，信号源应采用高内阻Rs才能得到好的反馈效果,失去负反馈的作用,4.4 负反馈放大器的方框图分析方法,方框图分析法,具体反馈放大器的分析计算,负反馈放大器的方框图分析方法,方框图分析法,将反馈放大器划分为基本放大器和反馈网络两部分，分别求出基本放大器的放大增益A和反馈网络的反馈

16、系数B，然后利用反馈方程式求Auf。分析流程图,注意：求基本放大电路的放大增益时必须考虑反馈网络的负载作用,确定输出信号量电压反馈：Xo=Uo电流反馈：Xo=Io,确定输入信号量和反馈信号量 串联反馈：Xi、Xf均为电压信号 并联反馈：Xi、Xf均为电流信号,求反馈系数B=Xf/Xo和基本放大器的放大增益A=Xo/Xi,求反馈深度F=1+AB,根据反馈方程式求Af,继续求其他指标如rif、rof等,方框图分析方法,画基本放大电路的原则,为了考虑反馈网络对基本放大器输入端和输出端的负载效应，在画基本放大电路时，应遵循以下两条原则：,1.求输入电路如果是电压反馈，则令Uo=0，即将输出端对地短路；

17、如果是电流反馈，则令Io=0，即将输出回路开路。,2.求输出电路如果是并联反馈，则令Ui=0，即将输入端对地短路；如果是串联反馈，则令Ii=0，即将输入回路开路。,具体反馈放大器的分析计算,电压并联负反馈放大器的计算,1.判断反馈类型,反馈元件：Rf反馈类型：电压并联负反馈,2.画基本放大器电路,反馈网络对输入回路的负载作用,反馈网络对输出回路的负载作用,3.基本放大器的计算,（1）输入电阻,ri=Rf/hie,（2）输出电阻,ro=Rf,反馈放大器的计算,电压并联负反馈放大器的计算,3.基本放大器的计算,（3）开环互阻增益的计算,考虑RS的影响：,（1）输入电阻,ri=Rf/hie,（2）输

18、出电阻,ro=Rf,反馈放大器的计算,电压并联负反馈放大器的计算,4.反馈放大器的计算,并联反馈使输入阻抗减小，减小的倍数等于F,（5）如考虑Rs的影响,(7)输出电阻,考虑Rc的影响，,具体反馈放大器的分析计算,电流串联负反馈放大器的计算,例：,1.判断反馈类型,反馈元件：Re反馈类型：电流串联负反馈,解：,晶体管的参数：hfe=100,hie=1K,hrehoe 0Rs 0,Re=100 Rb1=100K,Rb2=50K，Rc=2K，RL=2K 试求：AGf,rif,rof 和AUf,已知单级电流负反馈电路，,2.画基本放大器电路,反馈网络对输入回路的负载作用,反馈网络对输出回路的负载作用

19、,反馈放大器的计算,电流串联负反馈放大器的计算,3.基本放大器计算,反馈放大器的计算,电流串联负反馈放大器的计算,ri=hie+Re,=1.1K,ro=1/hoe+Re,4.反馈放大器计算,反馈放大器的计算,电流串联负反馈放大器的计算,4.反馈放大器计算,具体反馈放大器的分析步骤,判断反馈类型,画出基本放大器电路分别考虑反馈网络的负载作用,基本放大器的参数计算A、ri、ro,反馈放大器的计算BF Af rif和 rof rif 和rof,继续求其它指标,方框图分析方法,画基本放大电路的原则,为了考虑反馈网络对基本放大器输入端和输出端的负载效应，在画基本放大电路时，应遵循以下两条原则：,1.求输

20、入电路如果是电压反馈，则令Uo=0，即将输出端对地短路；如果是电流反馈，则令Io=0，即将输出回路开路。,2.求输出电路如果是并联反馈，则令Ui=0，即将输入端对地短路；如果是串联反馈，则令Ii=0，即将输入回路开路。,小 结,1）找出反馈网络与输入回路有关，又与输出回路有关的网络。,2）判断反馈的类型,判断是电压反馈还是电流反馈,简单的判断方法：将输出电压短路，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,小 结,反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。,判断是正反馈还是负反馈,瞬时极

21、性法：在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”，按信号传输方向经基本放大器反馈网络判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,判断是直流反馈还是交流反馈,电容观察法：反馈通路如存在隔直电容，则为交流反馈反馈通路如存在旁路电容，则为直流反馈反馈通路不存在电容，则为交直流混合反馈,小 结,2.无论何种类型的负反馈可用统一形式的反馈方程来描述，即Af=1/(1+AB).反馈的类型不同将影响A、Af和B的下标和量纲。反馈深度F=1+AB将影响反馈放大器的性能。,小 结,3.负反馈是改善放大器性能的重要

22、手段。对放大器的主要影响有：提高增益的稳定性，电压负反馈可稳定输出电压，电流负反馈可稳定输出电流。改善非线性失真，减小内部噪声和干扰 改变放大器的输入和输出阻抗。串联负反馈可使输入阻抗增加，并联负反馈可使输入阻抗减小；电压负反馈可使输出阻抗减小，电流负反馈可使输出阻抗增加。展宽放大器的频带宽度。,4.方框图分析法可用于分析各种类型的负反馈放大器。具体分析步骤为：,具体反馈放大器的分析步骤,判断反馈类型,画出基本放大器电路分别考虑反馈网络的负载作用,基本放大器的参数计算A、ri、ro,反馈放大器的计算BF Af rif和 rof rif 和rof,继续求其它指标,方框图分析方法,画基本放大电路的原则,为了考虑反馈网络对基本放大器输入端和输出端的负载效应，在画基本放大电路时，应遵循以下两条原则：,1.求输入电路如果是电压反馈，则令Uo=0，即将输出端对地短路；如果是电流反馈，则令Io=0，即将输出回路开路。,2.求输出电路如果是并联反馈，则令Ui=0，即将输入端对地短路；如果是串联反馈，则令Ii=0，即将输入回路开路。,重点难点,重点：负反馈对放大器性能的影响；难点：1.负反馈放大器的组态判别 2.方框图分析法,