电子技术基础(第五版)康华光07反馈放大电路.ppt

1,7 反馈放大电路,7.1 反馈的基本概念与分类,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,7.5 深度负反馈条件下的近似计算,7.2 负反馈放大电路的四种组态,2,7.1 反馈的基本概念与分类,7.1.2 直流反馈与交流反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,7.1.1 什么是反馈,7.1.5 电压反馈与电流反馈,3,输出信号,输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,反馈放大电路的一般框图,7.1.1 基本概念,一、什么是反馈,将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入回路，以影响输入电量的过程。,4,7.1.1 基本概念,一、什么是反馈,将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入回路，以影响输入电量的过程。,内部反馈,外部反馈,5,判断电路是否存在反馈通路,反馈通路（本级）,反馈通路（本级）,反馈通路（级间）,开环,6,直流反馈：存在于放大电路直流通路中的反馈，对直流分量起作用。直流负反馈的目的是稳定静态工作点。,交流反馈：存在于放大电路交流通路中的反馈。交流负反馈的目的是改善放大电路的动态性能。,1、交流反馈与直流反馈,在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，按反馈信号来分，有直流反馈和交流反馈。,二、电路中的反馈形式,7,直流反馈,交、直流反馈,例：找出反馈元件，并判断该反馈是直流反馈还是交流反馈。,8,正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。,负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。,从输出端看,从输入端看,正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。,负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。,2、正反馈与负反馈,按反馈的作用效果来分，有负反馈与正反馈,9,判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压的极性，或有关支路电流的瞬时流向。,反馈元件,净输入量减小,负反馈,10,净输入量增大,正反馈,反馈通路,11,3、负反馈的类型,串联,串联反馈：反馈信号与输入信号以串联形式作用于净输入端，输入以电压形式求和 vid=vi- vf,并联反馈：反馈信号与输入信号以并联形式作用于净输入端，输入以电流形式求和 iid=ii-if,并联,(1) 按反馈信号与输入信号在输入端的连接方式来分，有串联反馈与并联反馈 。,12,判断方法,13,例：判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,并联反馈,级间反馈通路,xf (if),14,例：判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,串联反馈,级间反馈通路,xf (vf),15,电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fvo 电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio,并联结构,串联结构,(2) 按反馈信号在输出端的取样方式来分，有电压反馈与电流反馈,判断方法：负载短路法,将负载短路，反馈量仍然存在电流反馈。,将负载短路，反馈量为零电压反馈。,或者： #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。,17,电流反馈,+ vf ,vf = ie RE ic RE vf 取自输出电流,+ vbe ,反馈通路,例：判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈,#从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈。,18,反馈通路,电压反馈,#反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈,例：判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈,19,7.2 负反馈放大电路的四种组态,负反馈的组态,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,负反馈组态的判别步骤：,1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。 2) 判别是交流反馈还是直流反馈。 3) 判断反馈的组态。 4) 判断是否负反馈（瞬时极性法）。,20,1、电压串联负反馈,净输入信号：,瞬时极性法：,vID = vI - vF,反馈信号vF削弱了净输入信号负反馈,在输入端，输入信号与 反馈信号接不同的输入端 串联反馈,vF取自输出电压电压反馈,21,稳定输出电压,特点：,电压控制的电压源,1、电压串联负反馈,22,2、电压并联负反馈,净输入信号：,iID = iI - iF,反馈信号iF削弱了净输入信号负反馈,在输入端，输入信号与 反馈信号接相同的输入端 并联反馈,反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈 电压反馈,23,稳定输出电压,电流控制的电压源,特点：,2、电压并联负反馈,24,3、电流串联负反馈,净输入信号：,vID = vI - vF,反馈信号vF削弱了净输入信号负反馈,在输入端，输入信号与 反馈信号接不同的输入端 串联反馈,vF取自输出电流电流反馈,25,稳定输出电流,电压控制的电流源,3、电流串联负反馈,特点：,26,4、电流并联负反馈,净输入信号：,iID = iI - iF,反馈信号iF削弱了净输入信号负反馈,在输入端，输入信号与 反馈信号接相同的输入端 并联反馈,iF取自输出电流电流反馈,27,稳定输出电流,电流控制的电流源,特点：,4、电流并联负反馈,28,图 (c),级间反馈通路,电流并联负反馈,交、直流反馈,习题7.1.1,29,级间反馈通路,图 (d),电压串联负反馈,交、直流反馈,图 (e),本级反馈通路,电压并联负反馈,交、直流反馈,30,级间反馈通路,图 (f),电压串联负反馈,交、直流反馈,31,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,反馈深度的讨论,表达式推导,32,输出信号,输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,反馈放大电路的一般框图,33,信号 在四种反馈组态中的具体形式,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,34,1. 闭环增益表达式推导,开环增益,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,即,闭环增益的一般表达式,35,例：已知某电压串联负反馈放大电路在中频区的开环电压增益为Av =104，反馈系数Fv = 0.01，输入信号vi = 10mV。求该电路的闭环电压增益Avf 、反馈电压vf和净输入电压vid 。,解:,36,2. 反馈深度的讨论,负反馈,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,37,7.4 负反馈对放大电路性能的改善,提高增益的稳定性,减少非线性失真,扩展频带,对输入电阻和输出电阻的影响,为改善性能引入负反馈的一般原则,38,7.4.1 提高增益的稳定性,闭环增益,对该式子求导，整理得：,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍,另一方面,在深度负反馈条件下,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,39,例：某放大电路的 | A| =1 000，由于某一原因, 使其变化率为 ，若电路的反馈系数 | F | = 0.009，则闭环电压放大倍数的变化率？,= 2%,解,负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）,40,7.4.2 减少非线性失真,加入 负反馈,无负反馈,F,vf,略小,略大,接近正弦波,略大,略小,41,开环幅频响应,7.4.3 扩展通频带,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环幅频响应,42,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈 增大输入电阻,并联负反馈 减小输入电阻,电压负反馈 减小输出电阻，稳定输出电压,电流负反馈 增大输出电阻，稳定输出电流,负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。,负反馈对放大电路性能的影响程度都与反馈深度(1+AF)有关： 增大某项指标就是对应的开环指标乘以反馈深度(1+AF)； 减小某项指标就是对应的开环指标除以反馈深度(1+AF)。,43,小结：为改善放大电路性能引入负反馈的一般原则,要稳定静态工作点,引入直流负反馈,要稳定交流分量,引入交流负反馈,要稳定输出电压,引入电压负反馈,要稳定输出电流,引入电流负反馈,要增大输入电阻,引入串联负反馈,要减小输入电阻,引入并联负反馈,44,7.5 负反馈放大电路的分析方法, 深度负反馈的特点, 举例,深度负反馈条件下的近似计算,45,1. 深度负反馈的特点,则,反馈深度,注意： 负反馈的组态不同，求得的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）,即深度负反馈条件下，闭环增益可用公式 估算,46,因为,代入上式,得,输入量近似等于反馈量,净输入量近似等于零,1. 深度负反馈的特点,47,串联负反馈，输入端电压求和。,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈，输入端电流求和。,即深度负反馈条件下，可根据基本放大电路“虚短”、“虚断”估算闭环增益。,1. 深度负反馈的特点,48,例1：,电路如图所示，设电路满足深度负反馈条件，试求出该电路的闭环电压增益。,解：,电路为电压串联负反馈,又有，深度负反馈条件下,2. 举例,49,2. 举例,例2：,电路如图所示，设电路满足深度负反馈条件，试求出该电路的闭环电压增益。,解：,忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。,电路为电流串联负反馈,利用虚短可知,闭环电压增益,注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论,50,小结：分析负反馈放大电路的一般步骤,(1) 找出基本放大电路和反馈通路；,(2) 判断交、直流反馈；,(3) 判断是否负反馈及反馈组态；,(4) 标出输入量、输出量及反馈量；,(5) 估算深度负反馈条件下电路的闭环增益。,51,本 章 小 结,1、几乎所有实用的放大电路中都要引入负反馈。反馈是指把输出