[理学]模拟电路线性 第5章51放大器中的负反馈.ppt

5.2 负反馈对放大器性能的影响,5.4 深度负反馈,5.3 负反馈放大器的性能分析,5.1 反馈放大器的基本概念,第五章 放大器中的负反馈,5.5 负反馈放大器的稳定性#,5.1 反馈放大器的基本概念,5.1.1反馈放大器的组成,反馈：将输出信号(输出电压或电流)的一部分或全部，通过一定的电路(反馈网络)回送到(反向传递到)电路输入端的过程。形成的闭合回路即反馈放大器。,反馈放大器组成框图,Since 1928年,(5-1-3),又叫闭环放大器。,反馈放大器的组成方框图,迭加：,Af称为闭环放大倍数,输出量,输入量,净输入量,kf称为反馈系数,5.1 反馈放大电路的基本概念,反馈量,、 、 、 分别表示放大器的输入量、输出量、反馈量及净输入量,可以是电压，或是电流。即XO:io、vo，Xi:vi 、ii,A称为开环放大倍数,5.1 反馈放大器的基本概念,一、反馈的概念,2、反馈网络：与反馈系数有关的所有元件构成。由一个或几个串并联的电阻、电容构成的无源网络。 3、反馈网络作用：从输出回路取出电压（或电流）送回输入端，并与输入端原信号相叠加，从而影响放大器性能。,1、基本放大电路：断开反馈网络，且考虑反馈网络的负载效应，所构成的放大电路；,电路设计中，常引入负反馈来改善放大器的性能；或用正反馈构成各种振荡器，产生各种波形信号。两种反馈广泛应用于各种放大电路中。,反馈放大器增益一般表达式,开环增益,反馈系数增益,闭环增益,反馈深度,其中：环路增益,反馈深度F（或环路增益T）是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。,(5-1-4),(5-1-5),(5-1-6),(5-1-1),(5-1-2),闭环放大倍数,即反馈放大器的基本关系式。,单向化,二、信号的单向化（传输）条件,信号的正向传输,信号的反向传输,信号在反馈网络中的正向传输,信号在基本放大电路中的反向传输,5.1反馈放大电路的基本概念,二、信号的单向化（传输）条件,信号的正向传输,信号的反向传输,5.1反馈放大电路的基本概念,反馈极性,净输入信号,若 xf 0削弱了xi，使 xi xi,负反馈,若 xf 0增强了xi，使 xi xi,正反馈,例：某原因,正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。,负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。,正反馈：反馈信号使净输入量增大(强)；输出量的变化增大。 负反馈：反馈信号使净输入量减小(弱)；输出量的变化减小。,(5-1-3),负反馈有自动调节作用，可改善放大器性能。,(1) 若|1 |1， 则| | |， 说明引入反馈后，放大倍数减小了。 为负反馈。,(2) 若|1 |1， 则| | |。 为正反馈，反馈的引入加强了净输入信号。 (3) 若|1 |=0， 则| |。即：没有输入信号，放大电路也有信号输出。这时，放大电路处于“自激”状态。除振荡电路外，自激状态一般情况下是应当避免或消除的。 ,(4) 若| |1， 则 放大器闭环放大倍数仅由反馈系数决定，与开环放大倍数几乎无关。称为“深度负反馈”。,(5-1-4),三、直流反馈与交流反馈,按反馈量本身的交、直流性质(按成分)分,直流反馈 交流反馈 交直流反馈,直流反馈：反馈量只含直流成分或只在直流通路中存在。,交流反馈：反馈量只含交流成分或只在交流通路中存在。,注意,直流负反馈的作用：,交流负反馈的作用：,本章重点讨论交流负反馈。,主要是稳定Q点。,改善放大电路的动态性能。,交直流反馈交直流信号均可通过的反馈。,如：典型的Q点稳定电路。,5.1 反馈放大器的基本概念,反馈电阻,1、分压式偏置电路，可稳定Q点。 Re作用：通过电路的自动调节稳定了ICQ，即将放大器输出量的一部分送回输入端，并与输入量相叠加，即反馈；,2、负反馈。,5.1反馈放大器的基本概念,图（a）,题427 Re1是交直流反馈； Re2是直流反馈。,例：电路中的反馈形式,交流反馈与直流反馈,根据反馈到输入端的信号是交流还是直流，或是否同时存在，来进行判别。,取决于反馈通路。,例1,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),R1C2:交流反馈,例2：,(+),(+),(-),(-),净输入量增大,正反馈,反馈通路,信号的正向传输,(+),(+),(+),(+),净输入量减小,负反馈,5.1 负反馈放大器的特点,1、负反馈使放大器的放大倍数下降。,1、稳定输出，并提高放大倍数(增益)的稳定性。,3、扩展通频带。,4.按需要，改变放大器输入、输出电阻。,2、抑制环内噪声,缺点：,2. 减少非线性失真。,5.1.2 四种类型负反馈放大器 P149,根据输出端连接方式,电压负反馈,在输出端，反馈网络与基本放大器并接(节点)，反馈信号取自负载上输出电压，为电压反馈。,输出量 xo = vo,在输出端，反馈网络与基本放大器，三个端口串接(回路),反馈信号取自负载中的输出电流，为电流反馈。,电流负反馈,输出量 xo = io,按反馈量在输出端的取样对象。,根据输入端连接方式,串联负反馈,在输入端，反馈网络与基本放大器串接(回路)，反馈输出信号以电压vf 的形式出现，并在输入端以电压相减，即vi= vi- vf 。,在输入端，反馈网络与基本放大器并接(节点)，反馈输出信号以电流if 的形式出现，并在输入端进行电流相减，即ii = ii- if 。,并联负反馈,按反馈输出与输入量的叠加形式。,反馈输出与输入，三个端口串联,反馈输出必定与输入电路并联。,P149,5.1.2 四种组态电路的方块图：P274,（c）电压串联负反馈,(b)电流串联负反馈,(a)电压并联负反馈,(d)电流并联负反馈,io,io,vo,vo,四种类型负反馈放大器增益表达式,电压串联负反馈图（C）,开环电压增益,电压反馈系数,闭环电压增益,电压并联负反馈(a),开环互阻增益,互导反馈系数,闭环互阻增益,三个端口之间是串联，回路,节点,电流串联负反馈(b),开环互导增益,互阻反馈系数,闭环互导增益,电流并联负反馈,开环电流增益,电流反馈系数,闭环电流增益,节点,三个端口之间是串联，回路,图5-1-2 四种负反馈放大电路,P274:(c)(a)(b)(d),(a)电压并联负反馈,(c)电压串联负反馈,(b)电流串联负反馈,P274 表5-1-1四种负反馈放大电路比较,闭环源增益;P275,即反馈放大器的基本关系式。 单向化,5.1.3 反馈极性与类型的判别,先判断有无反馈电路,看电路输出与输入之间是否有接元件，若有,则为反馈电路(网络)，所有元件即为反馈元件。(几个？),例1,Rf为反馈元件。,例2,RE为反馈元件。,回路,节点,观察电路中是否有反馈通路，且有无反馈量。,无反馈通路,有反馈通路,假反馈通路,有反馈量,无反馈量,先判断有无反馈电路,题5-3(g)：T1,判断反馈类型方法1：短路试验法。P279,输出端RL交流短路(VO=0)，若反馈信号Xf消失(不存在),则为电压反馈；反之，还存在Xf ，为电流反馈。,判断电压与电流负反馈：,判断串联与并联负反馈：,输入端交流短路(Vi=0),若反馈信号Xf加不到输入端,则为并联反馈；反之，Xf能加到输入端，为串联反馈。,节点,回路,P275方法2：定义法、方块图分析法、AB分离法。 在P274的图5-1-2中看8个点。,判断反馈极性与反馈类型,（1）看输出端的取样对象。在输出端，反馈输入信号取自负载上输出电压（并接） ，为电压反馈。三个端口之间是串联（回路），反馈信号取自负载中的输出电流，为电流反馈。,（2）看输入端的叠加方式。反馈输出信号与输入信号以电流在输入端叠加，是并联反馈。以电压在输入端叠加（三个端口间是串联），是串联反馈。,（3）确定反馈的极性（瞬时极性法）：根据Xi= Xi- Xf，若反馈信号削弱输入信号，是负反馈。反之，增强，是正反馈。,判断反馈极性方法2之(3):瞬时极性法,交流通路中，用正、负号表示电路中各点对地电压的瞬时极性，或用箭头表示各节点电流的瞬时流向。看xf的极性或流向，是增强还是削弱了Xi来判断。称为瞬时极性法。,比较xf 与xi 的极性 （ xi= xi- xf ）如下：,若xf 与xi同相，使xi减小的，为负反馈；,若xf 与xi反相，使xi增大的，为正反馈。,设Vi在某一时刻的瞬时极性为“”按闭环基本放大器的信号传递方向，逐级传递至输出端，判断VO瞬时极性为“”或“”？ 再经过反馈网络传递回输入回路，判断xf的瞬时极性为“”或“”？即：增强还是削弱了原信号Xi ？来判断反馈极性。,判断反馈极性方法2之(3):瞬时极性法,非线性元件（BG、FET）放大电路，P162。如共射（E、S）组态是反相放大，其余两种组态是同相放大等。,1）线性元件电路，传递时不改变极性。,2）集成放大电路。两个输入端，一个输入V+:同相(它与VO同极性)，另一输入V-:它与VO极性相反。,小结： 定义法：类型、极性； 短路试验法：类型。 瞬时极性法：极性。,判断反馈极性方法2之(3):瞬时极性法,用瞬时极性法比较xf 与xi 极性时：,并联反馈：则根据电压的瞬时极性，标出相关支路的电流流向，然后用电流比较（ii= ii - if）。,串联反馈：直接用电压比较（vi= vi - vf）。,多级放大器中的负反馈：,局部反馈：,越级反馈：,反馈由本级输出信号产生，可忽略（本书）。,XO跨越一个以上放大级向输入端传送信号Xf的，称为级间(或越级)反馈。,例：判断电路的反馈极性、反馈类型。,设输出端交流短路，,Rf引入的反馈消失,电压反馈。,输入端交流短路,Rf 的反馈作用消失,加不到输入端,并联反馈。,分析1：方法1：短路法。,形成的if 方向如图示。,ii,if,ib,因净输入电流 ib= ii- if ii,负反馈。,结论：Rf引入电压并联负反馈。,P276例1,分析2：定义法。,电压,并联,用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。,正反馈,输出端： 反馈信号取自输出电压 电压反馈。,输入端：三个端口之间并联 并联反馈。,分析2：定义法。,方法1：短路法。,判别反馈类型,输入端，电流相加减,Vo=0时，无反馈。,电压并联负,方法2：定义法。P274图5-1-2（方块图分析法）,方法1：短路法。,P276例2(a) 判断图示电路反馈极性和反馈类型,分析：方法1：短路法。,设输出端交流短路，,RE上的反馈依然存在,电流反馈。,输入端交流短路,RE上的反馈没消失，能加到输入端,串联反馈。,因净输入电压 vbe= vi- vf vi,负反馈。,结论：RE引入电流串联负反馈。,分析2：定义法。,电流,串联,用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。,负反馈,输出端：反馈信号取自输出电流电流反馈。,输入端：三个端口之间串联串联反馈。,判别反馈类型,P276例2(b) 判断图示电路反馈极性和反馈类型,分析：方法1：短路法。,设输出端交流短路，,RE上的反馈不存在,电压反馈。,串联反馈,因净输入电压 vbe= vi- vf vi,负反馈。,结论：RE1引入电压串联负反馈。,分析2：定义法。,输入端交流短路,RE1上的反馈没消失，能加到输入端,输入端，电压相加减，,Vo=0时，反馈仍存在。,电流串联负,方法2：定义法。P274图5-1-2（方块图分析法）,分析：方法1：短路法。,例3 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,电流并联负反馈,电流串联正反馈,例4a:电压并联负反馈,例4b:电压串联负反馈,P279,例4 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,(a)电流串联负反馈,虚线:电流串联正,(b)Rf改接T1的B极: 电流并联负反馈,(C)电流并联负反馈,Rf改接T1的B极、PNP,P277,(b)电压并联 正反馈,(d)电压串联 负反馈,例4 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,P279,用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。,电压,串联,负反馈,输出端： 反馈信号取自VO电压反馈。,输入端：三个端口之间串联串联反馈。,判别反馈类型,电流,并联,用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。,负反馈,输出端： 反馈信号取自iO电流反馈。,输入端：三个端口之间并联 并联反馈。,判别反馈类型,输入端，电压相加减。,分析：方法1：短路法。,Vo=0时，无反馈。,电压串联负,方法2：定义法。P274图5-1-2（方块图分析法）,方法2：定义法。P274图5-1-2（方块图分析法）,输入端，电流相加减,分析：方法1：短路法。,Vo=0时，反馈仍存在。,电流并联负,(a)电压串联,(b)电流串联,(c)电压并联,(d)电流并联,方法2：定义法。P274图5-1-2（方块图分析法）,分析负反馈放大电路的一般步骤,(2) 找出信号放大通路和反馈通路；,(5) 用瞬时极性法判断正、负反馈；,(3) 判断交流、直流反馈；,(4) 判断反馈类型；,(1) 标出输入量、输出量及反馈量。,负反馈类型判断方法列表如下：,小结,1. 反馈的概念;,2. 反馈的类型（正反馈与负反馈、直流反馈与交流反馈、电压反馈与电流反馈、串联反馈与并联反馈）,3. 反馈的判断;,4. 交流负反馈的四种组态,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,作 业,第5章: 思考题：5-1、5-2、5-