电工学电子电路中的反馈.ppt

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1、电子电路中的负反馈,17.1 反馈的基本概念,17.2 放大电路中的负反馈,17.3 振荡电路中的正反馈,第17章 电子电路中的负反馈,本章要求：1.能判别反馈类型2.了解负反馈对放大电路工作性能的影响3.了解正弦波振荡电路自激振荡的条件4.了解RC振荡电路和LC振荡电路的工作原理,负反馈与正反馈,17.1 反馈的基本概念,通过RE将输出电压反馈到输入,通过RE将输出电流反馈到输入,反馈放大电路的三个环节：,基本放大电路,比较环节,反馈放大电路的方框图,反馈电路,输出信号,输入信号,反馈信号,反馈系数,净输入信号,放大倍数,反馈放大电路的方框图,净输入信号,若三者同相，则 Xd=Xi Xf,可

2、见 Xd Xi，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用（负反馈）。,直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。,负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。,交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。,正反馈：反馈增强净输入信号，使放大倍数提高。,负反馈与正反馈的判别方法,1.反馈的分类,2.判断正负反馈的瞬时极性法,(1)设接“地”参考点的电位为零，在某点对“地”电压（即电位）的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；在负半周则为负。,+,+,+,(2)设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电容时)瞬时极性与基极相同的原则

3、，标出相关各点的瞬时极性。,反馈到基极为并联反馈,反馈到发射极为串联反馈,判断串、并联反馈,ib=ii if,ube=ui uf,共发射极电路,从集电极引出为电压反馈,从发射极引出为电流反馈,(3)若反馈信号与输入信号加在同一电极上，两者极性相反为负反馈；极性相同为正反馈。,(4)若反馈信号与输入信号加在两个电极上，两者极性相同为负反馈；极性相反为正反馈。,判断反馈类型的口诀：,共发射极电路,集出为压，射出为流，基入为并，射入为串。,共集电极电路为典型的电压串联负反馈。,负反馈,交流反馈,直流反馈,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,稳定静态工作点,17.2 放大电

4、路中的负反馈,负反馈的类型,负反馈类型的判别步骤,3)判别是否负反馈？,2)判别是交流反馈还是直流反馈？,4)是负反馈！判断是何种类型的负反馈？,1)找出反馈网络（一般是电阻、电容）。,例1：判断图示电路中的负反馈类型。,（1）,RE1对本级引入串联电流负反馈。,RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。,+,+,电流并联负反馈,正反馈,运算放大器电路中的负反馈,并联电压负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id=i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流)负反馈,反馈电流,取自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较并联反馈,

5、特点：输入电阻低、输出电阻低,串联电压负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud=ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压)负反馈,反馈电压,取自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈,特点：输入电阻高、输出电阻低,串联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud=ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压)负反馈,反馈电压,取自输出电流 电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈,uf=Rio,特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路,并

6、联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id=i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流)负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈,并联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id=i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流)负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 反相输入恒流源电路,运算放大器电路反馈类型的判别方法：,1.反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈；2.输入信号和反馈信号分别

7、加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；3.对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；4.对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。,例1：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈；,因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所以是串联反馈；因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是负反馈。,串联电压负反馈,先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；,例2：,试判

8、别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；,因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以是并联反馈;,因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，所以是负反馈。,并联电流负反馈,17.2.2 负反馈对放大电路性能的影响,反馈放大电路的基本方程,反馈系数,净输入信号,开环放大倍数,闭环放大倍数,降低放大倍数,负反馈使放大倍数下降。,则有：,|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。,射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电

9、路中引入了负反馈。,引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。,放大倍数下降至1/(1+|AF|)倍，其稳定性提高1+|AF|倍。,若|AF|1，称为深度负反馈，此时：,在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。,2.提高放大倍数的稳定性,3.改善波形失真,加反馈前,加反馈后,大,略小,略大,略小,略大,负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。,小,接近正弦波,正弦波,uo,4.展宽通频带,引入负反馈使电路的通频带宽度增加,无负反馈,有负反馈,5.对输入电阻的影响,在同样的 ib下，ui=ube+uf ube，所以 rif 提高。,1)串联负反馈,

10、无负反馈时：,有负反馈时：,使电路的输入电阻提高,无负反馈时：,有负反馈时：,在同样的ube下，ii=ib+if ib，所以 rif 降低。,2)并联负反馈,使电路的输入电阻降低,电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。,电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。,1)电压负反馈使电路的输出电阻降低,2)电流负反馈使电路的输出电阻提高,6.对输出电阻的影响,17.3 振荡电路中的正反馈,17.3.1 自激振荡,放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。,开关合在“1”为无反馈放大电路。,开关合在“2”为有反馈放大

11、电路，,自激振荡状态,自激振荡的条件,(1)幅度条件：,(2)相位条件：,n 是整数,相位条件意味着振荡电路必须是正反馈；幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到)。,自激振荡的条件,17.3.2 正弦波振荡电路,1 正弦波振荡电路的组成,(1)放大电路:放大信号,(2)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号,(3)选频网络:保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满 足自激振 荡条件,(4)稳幅环节:使电路能从AuF 1，过渡到 AuF=1，从而达到稳幅振荡。,RC选频网络正反馈网络,用正反馈信号u

12、f作为输入信号,选出单一频率的信号,2.电路结构,正反馈,放大电路,反馈网络,LC选频网络正反馈网络,在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列现象：（1）对调反馈线圈的两个接头后就能起振；（2）调RB1、RB2或 RE的阻值后即可起振；（3）改用较大的晶体管后就能起振；（4）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；（5）适当增加L值或减小C值后就能起振；（6）反馈太强，波形变坏；（7）调整RB1、RB2或 RE的阻值后可使波形变好；（8）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能 起振。,例1：,解:,(2)调RB1、RB2或 RE的阻 值后即可起振；,原反馈线圈接反，对调两个接头后满足相位条件；,(1

13、)对调反馈线圈的两个接 头后就能起振；,调阻值后使静态工作点合适，以满足幅度条件；,(3)改用较大的晶体管后就能起振；,改用较大的晶体管，以满足幅度条件；,解:,(5)适当增加L值或减小 C值后就能起振；,增加反馈线圈的圈数，即增大反馈量，以满足幅度条件；,(4)适当增加反馈线圈的 圈数后就能起振；,当适当增加L 值或减小C 值后,等效阻抗|Zo|增大，因而就增大了反馈量，容易起振；,LC并联电路在谐振时的等效阻抗,解:,(7)调整RB1、RB2或 RE 的阻值可使波形变好；,反馈线圈的圈数过多或管子的太大使反馈太强而进入非线性区，使波形变坏。,(6)反馈太强，波形变坏；,调阻值,使静态工作点

14、在线性区，使波形变好；,(8)负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。,负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻R。R的增大,一方面使|Zo|减小,因而反馈幅度减小,不易起振;也使品质因数Q减小,选频特性变坏,使波形变坏。,LC振荡器,开关电路,射极输出器,继电器,例2：半导体接近开关,变压器反馈式振荡器是接近 开关的核心部分，L1、L2及 L3绕在右图所示的的磁芯上（又称感应头）,例2：半导体接近开关,当某金属被测物体移近感应头时，金属体内感应出涡流，由于涡流的消磁作用，破坏了线圈之间的磁耦合，使 L1上的反馈电压显著降低，破坏了自激振荡的幅值条件，振荡器停振，使L3上输出交流电压为零。,例2：半导体接近开关,当L3上输出交流电压为零时，二极管的整流输出电压也为零，因此T2截止，T3饱和导通，继电器KA通电。继电器KA的常闭触点接在电动机的控制回路内，可在被测金属体接近危险位置时，立即断电使电动机停转；也可将KA的常开触点接在报警电路上，同时发出声光报警。,例2：半导体接近开关,当金属被测物体离开感应头后，振荡电路立即起振，在L3上输出正弦电压，经二极管的整流后，使T2饱和导通，T3截止，继电器KA断电，常闭触点重新闭合，电动机运转。RP1用来调节振荡输出幅度，RP2可使振荡电路迅速而可靠的停振，也能促使振荡电路在被测金属物体离开感应头时迅速恢复振荡。,