放大电路的反馈教学课件PPT.ppt

3.1 反馈中的基本概念,3.3 负反馈对放大电路性能的影响,第3章 放大电路中的反馈,3.2 负反馈的判断,第 3章 放大电路中的反馈,反馈指在电子系统中，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过电路网络回送到输入回路，达到调节输入量（电压或电流）的连接形式。,3.1 反馈的基本概念,1. 什么是反馈,第 3章 放大电路中的反馈,从一个例子说起,输入量：ui、ube、ib,输出量：uo、uce、ic,正向传输信号从输入端到输出端的传输,稳定静态工作点的电路：,ub一定,反向传输信号从输出端到输入端的传输,第 3章 放大电路中的反馈,电阻re：引入串联电流直流负反馈,第 3章 放大电路中的反馈,反馈放大电路的方框示意图,基本放大器a：正向传输信号 反馈网络 f：反向传输信号,例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：,2.负反馈与正反馈,负反馈反馈信号削弱输入信号的作用，从而使放大器的放大倍数降低。,引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ， 电压放大倍数为：,第 3章 放大电路中的反馈,正反馈反馈信号增强输入信号的作用，从而使放大器的放大倍数提高。,可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。,负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电 阻；降低输出电阻；扩展通频带。,直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。,3.直流反馈与交流反馈,该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点q。,交流反馈若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。 （如去掉电容ce）,交流反馈，影响电路的交流工作性能。,直流反馈,交直流反馈,第 3章 放大电路中的反馈,本级反馈反馈只存在于某一级放大器中,级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中,例,4.本级反馈与级间反馈,级间反馈,本级反馈,本级反馈,第 3章 放大电路中的反馈,3.2 负反馈的判断,1.有无反馈的判断,判断电路中是否存在反馈通路,若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，并由此影响了放大电路的净输入，则表明电路存在反馈通路，电路引入了反馈；否则，电路中便没有反馈。,有无反馈的判断,判断电路是正反馈还是负反馈,瞬时极性法,2. 反馈性质的判断,用“瞬时极性法”判断反馈极性： 规定放大电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性，根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性，如果反馈信号的瞬时极性削弱了原来输入信号的作用，则为负反馈；反之为正反馈。,第 3章 放大电路中的反馈,负反馈,基极与发射极同相位。ub上升时，ib上升，ie也上升，ue随之上升。ue随ub的变化而变化。所以基极为正；发射极也为正。,基极与集电极极性相反，所以基极为正；集电极为负。,基极与集电极相位:,共射电路相位关系,基极与发射极相位:,例题: 试判断电路中反馈支路的反馈极性。（p48）,正反馈 交、直流反馈,瞬时极性法,负反馈 直流反馈,第 3章 放大电路中的反馈,负反馈,反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同为正反馈，瞬时极性相反为负反馈； 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。,第 3章 放大电路中的反馈,总 结,负反馈,负反馈,(+),(-),(+),(+),3. 直流反馈与交流反馈的判断,(1) 直流反馈：若反馈环路内,直流分量可以流通,则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静态工作点。,(2) 交流反馈：若反馈环路内,交流分量可以流通,则该反馈环可以产生交流反馈。交流负反馈主要用来改善放大器的性能；交流正反馈主要用来产生振荡。,(3)交直流反馈：若反馈环路内,直流分量和交流分量均可以流通,则该反馈环既可以产生直流反馈,又可以产生交流反馈。,交流反馈与直流反馈,交流反馈：反馈只对交流信号起作用。 直流反馈：反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。,有的反馈只对交流信号起作用； 有的反馈只对直流信号起作用； 有的反馈对交、直流信号均起作用。,由于旁路电容ce的存在，re只对直流起反馈作用。,旁路电容ce,直流反馈稳定静态工作点,静态工作点稳定电路,射极直流负反馈电阻,所有的射极电阻都有类似功能，因此所有射极电阻都是反馈电阻,增加隔直电容c后，rf只对交流起反馈作用。,注：本电路中c1、c2也起到隔直作用。,增加旁路电容c后，rf只对直流起反馈作用。,4.负反馈放大器的类型,负反馈类型有四种组态: 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,第 3章 放大电路中的反馈,（1）电压反馈和电流反馈的判断（输出端）,电压反馈 反馈网络与输出呈并联状态，反馈信号取自输出电压。,电流反馈 反馈网络与输出呈串联状态，反馈信号取自输出电流 。,第 3章 放大电路中的反馈,电压反馈与电流反馈的判断: 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；反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,方法一：短路法,(电压反馈),(电流反馈),方法二：按电路结构判定,若反馈信号和输出信号在三极管的同一个电极上,则为电压反馈；否则是电流反馈。,第 3章 放大电路中的反馈,电压交流负反馈,第 3章 放大电路中的反馈,电流交流负反馈,判断下列电路是电压的反馈组态,电压反馈,电流反馈,电流反馈,规律：若输出信号与反馈信号接在同一个输出端， 则为电压反馈。 若输出信号与反馈信号接在不同的输出端， 则为电流反馈。,（2）串联反馈和并联反馈（输入端）,串联反馈：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上，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。,uid = ui uf,第 3章 放大电路中的反馈,串联结构的特点：输入信号ui并非完全加在be结上。而是加载在be结与re上。反馈信号与净输入信号ube呈串联状态。,ui = ube+ uf,并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极上，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,iid = ii if,第 3章 放大电路中的反馈,并联结构的特征是：输入信号与反馈信号直接并联在一起，在输入端具有输入信号与反馈信号分流的特征。,ii = ib + if,从电路结构上判断：若反馈回非输入端则为串联反馈；反馈回输入端则为并联反馈。,串联反馈和并联反馈的判定,从定义判断：反馈量和输入两翼电压形式叠加为串联反馈； 以电流形式叠加为并联反馈。,从电路结构上判断：若反馈回非输入端则为串联反馈；反馈回输入端则为并联反馈。,分析步骤：,3. 是否负反馈？瞬时极性法,4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）,1. 找出反馈网络（电阻）。有无反馈,2. 是交流反馈还是直流反馈？,反馈类型的判断,四种基本反馈类型,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,第 3章 放大电路中的反馈,例 1,电压串联负反馈,反馈组态判断一,用“瞬时极性法”判断反馈极性:,从输入端看：,uid = ube=ui -uf,故为串联反馈。,从输出端看：反馈电压取自输出电压uo,反馈量与输出电压成比例，所以为电压反馈。,负反馈,第 3章 放大电路中的反馈,交流反馈,电流并联负反馈,例 2,反馈组态判断二,用“瞬时极性法”判断反馈极性:,负反馈,在输入端有:,反馈电流：,因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈,故为并联反馈,iid = ib=ii -if,第 3章 放大电路中的反馈,交直流反馈,电压并联负反馈,反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。,iid = ib=ii -if,在输入端有,故为并联反馈。,因为反馈电流：,例 3,反馈组态判断三,用“瞬时极性法”判断反馈极性:,负反馈,第 3章 放大电路中的反馈,交流反馈,电流串联负反馈,反馈电压：uf= icre= iorf,uid =ube= ui -uf,又因为在输入端有,因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈,故为串联反馈。,例 4,反馈组态判断四,第 3章 放大电路中的反馈,交直流反馈,反馈类型及判别方法总结,1.直流反馈与交流反馈注意电容的“隔直通交”作用,例题1: 试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？,第 3章 放大电路中的反馈,交直流反馈,直流反馈,直流反馈,直流反馈,交流反馈,2.反馈极性：正反馈与负反馈,判定方法“瞬时极性法”,例题2: 试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。,输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。,输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。,第 3章 放大电路中的反馈,负反馈,负反馈,3. 取样方式电压反馈与电流反馈,电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例。,判断方法输出短路法,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例。,第 3章 放大电路中的反馈,使 uo = 0 (rl 短路)， 若反馈消失则为电压反馈。,若输出信号与反馈信号接在同一个输出端，则为电压反馈。 若输出信号与反馈信号接在不同的输出端，则为电流反馈。,例题3: 试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。,第 3章 放大电路中的反馈,电流反馈,电流反馈,电压反馈,4.比较方式串联反馈和并联反馈,串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极（如一个加在基极一个加在发射极）。 有：uid = ui -uf,并联反馈：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（如同时加在三极管的基极或发射极）。 有：iid = ii -if,此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。,此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,第 3章 放大电路中的反馈,若反馈回非输入端则为串联反馈；反馈回输入端则为并联反馈。,例题4: 试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。,第 3章 放大电路中的反馈,并联反馈,串联反馈,3.3 负反馈对放大电路性能的影响,提高电压增益的稳定性,减少非线性失真,扩展通频带,改变输入电阻和输出电阻,在放大器中引入负反馈,降低了放大倍数,使放大器的性能得以改善：,第 3章 放大电路中的反馈,放大：,迭加：,a称为开环放大倍数,反馈：,af 称为闭环放大倍数,af=xo / xi,输出信号,输入信号,反馈信号,净输入信号,f称为反馈系数,负反馈放大电路的方框图,1. 放大电路的放大倍数下降,第 3章 放大电路中的反馈,负反馈放大器的一般关系,闭环放大倍数：,开环放大倍数：,反馈系数：,迭加：,1 + af 反馈深度，反映了反馈对放大电路影响的程度。,第 3章 放大电路中的反馈,为深度负反馈,2. 提高放大倍数的稳定性,闭环时,则,有反馈时，增益的的稳定性比无反馈时提高了（1+af)倍,另一方面:,在深度负反馈条件下,第 3章 放大电路中的反馈,af 的相对变化量,a 的相对变化量,在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。,3.负反馈对输入电阻的影响,(1) 串联负反馈使输入电阻增加（1+af)倍,无反馈时：,有反馈时：,第 3章 放大电路中的反馈,深度负反馈：,理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。,(2)并联负反馈使输入电阻减小（1+af）倍,无反馈时：,有反馈时：,第 3章 放大电路中的反馈,深度负反馈：,理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。,4. 负反馈对输出电阻的影响,电压负反馈稳定输出电压恒压源输出电阻减小。,(1) 电压负反馈使输出电阻减小（1+af)倍,电流负反馈稳定输出电流恒流源输出电阻增大。,(2) 电流负反馈使输出电阻提高（1+af)倍,第 3章 放大电路中的反馈,串联负反馈使输入电阻增加（1af）倍； 并联负反馈使输入电阻减小（1+af）倍； 电压负反馈使输出电阻减小（1+af）倍； 电流负反馈使输出电阻增加（1af）倍。,总之：,5. 减少非线性失真,加入 负反馈,无负反馈,f,uf,uo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,改善了波形失真,第 3章 放大电路中的反馈,失真,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量（如静态工作点）,引直流负反馈,要改善交流性能（如放大倍数、频带、失真、输入和输出电阻）,引交流负反馈,要稳定输出电压或减小输出电阻,引电压负反馈,要稳定输出电流或增大输出电阻,引电流负反馈,要增大输入电阻或减小放大器向信号源索取的电流,引串联负反馈,要减小输入电阻,引并联负反馈,第 3章 放大电路中的反馈,要反馈效果好，在信号源为电压源时引入串联负反馈，在信