《模电反馈放大电路》PPT课件.ppt

第七章 反馈放大电路,基本要求,1、熟悉反馈基本概念，掌握基本类型判别； 熟悉反馈方框图；,2、掌握负反馈对放大器性能的影响；,3、掌握深度负反馈条件下放大倍数的计算；,4、能根据要求为电路引入适当的反馈；,5、了解反馈放大电路的自激；,第七章 反馈放大电路,7.1 基本概念及分类,7.2 框图及增益一般表达式,7.3 负反馈对放大电路性能的改善,7.4 负反馈放大电路的分析方法,7.5 负反馈放大电路的稳定问题,7.1 反馈的基本概念与分类, 反馈, 反馈网络, 类型, 四种阻态的判断方法,7.1.1 基本概念,7.1.2 四种类型的反馈阻态, 各种反馈类型的特点, 信号源对反馈效果的影响, 交、直流反馈, 正、负反馈, 串、并联反馈, 电压、电流反馈,7.1.1 基本概念,1. 反馈,将输出量（电压或电流）的全部或一部分按一定方式馈送到输入回路并影响输入的过程。,7.1.1 基本概念,2. 反馈网络,反馈通路（反馈网络）信号反向传输的渠道,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,反馈通路 （反馈网络）,信号的正向传输,7.1.1 基本概念,反馈通路 （反馈网络）,信号的正向传输,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。,交流反馈：,交、直流反馈,3、交流反馈、直流反馈与交直流反馈,7.1.1 基本概念,存在于交流通路中的反馈,直流反馈：,存在于直流通路中的反馈,4. 反馈极性,正反馈与负反馈,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。,另一角度,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。,判别方法：瞬时极性法。假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。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。,7.1.1 基本概念,例,(+),(+),(-),(-),(-),净输入量,(+),(+),(-),(-),净输入量,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量,级间负反馈,7.1.1 基本概念,5. 串联反馈、并联反馈,输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。,7.1.1 基本概念,6. 电压反馈、电流反馈,输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。,电流：将负载短路，反馈网络存在，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈网络不存在，反馈量为零。,判断方法,6.1.2. 反馈的判断,直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。,直流反馈与交流反馈,直流反馈,交流反馈,直流通路,交流通路,7.1.2 四种类型的负反馈阻态,1、四种基本阻态,串联,并联,四种连接方式: (1)电流串联负反馈 (2)电压串联负反馈 (3)电流并联负反馈 (4)电压并联负反馈,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电压串联负反馈,有反馈？,交流、直流反馈？,正、负反馈？,电压、电流反馈？,串联、并联反馈？,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电压串联负反馈,有反馈？,交、直流反馈？,正、负反馈？,电压、电流反馈？,串联、并联反馈？,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电流并联负反馈,有反馈？,交流、直流反馈？,正、负反馈？,电压、电流反馈？,串联、并联反馈？,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电流并联负反馈,有反馈？,交流、直流反馈？,正、负反馈？,电压、电流反馈？,串联、并联反馈？,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电压并联负反馈,有反馈？,交流、直流反馈？,正、负反馈？,电压、电流反馈？,串联、并联反馈？,7.1.2 四种类型的反馈阻态,A. 电压串联,RL,电压负反馈：稳定输出电压,串联反馈：输入端电压叠加,3. 各种反馈类型的特点,7.1.2 四种类型的反馈阻态,3. 各种反馈类型的特点,B. 电流并联,RL ,电流负反馈：稳定输出电流,并联反馈：输入端电流叠加,其他两种阻态有类似的结论,7.1.2 四种类型的反馈阻态,串联反馈,4. 信号源对反馈效果的影响,vID = vI -vF,则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。,要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。,7.1.2 四种类型的反馈阻态,并联反馈,4. 信号源对反馈效果的影响,iID = iI -iF,则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。,要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。,例题: 回答下列问题。,若要实现串联电压负反馈, Rf 应接向何处? 运放的输入端极性如何确定？,7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,环路增益,反馈深度的讨论,表达式推导,构成,信号的单向化传输,开环时反馈网络的负载效应,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,1. 构成,信号源,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,2. 表达式推导,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,又因为,所以,对信号源的增益,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,2. 表达式推导,3. 反馈深度的讨论,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,称为反馈深度,一般负反馈,深度负反馈,正反馈,自激振荡,环路增益,7.3 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,分析负反馈放大电路的一般步骤,引入负反馈,降低了放大倍数,使放大器的性能得以改善：,7.3.1 提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,闭环增益相对变化量比开环减小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。,提高增益的稳定性,开环,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。,7.3.2 减少非线性失真,减少非线性失真,加反馈前,加反馈后,失真,改善,利用失真改善失真,7.3.4 扩展频带,扩展频带,放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。,无反馈时放大器的通频带： fbw= f HfL f H 有反馈时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf,7.3.5 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,P349表7.4.1,（自看）,7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,(1) 串联负反馈使输入电阻增加,无反馈时：,有反馈时：,7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,(2)并联负反馈使输入电阻减小,无反馈时：,有反馈时：,7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）恒压源输出电阻小。,(3) 电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）恒流源输出电阻大。,(4) 电流负反馈使输出电阻提高,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引直流负反馈,要稳定交流量,引交流负反馈,要稳定输出电压,引电压负反馈,要稳定输出电流,引电流负反馈,要增大输入电阻,引串联负反馈,要减小输入电阻,引并联负反馈,分析负反馈放大电路的一般步骤,(1) 找出信号放大通路和反馈通路,(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈,(3) 判断交、直流反馈,(4) 判断反馈阻态,(5) 标出输入量、输出量及反馈量,例. 为稳定输出电压、增加输入电阻，应用引入何种类型反馈？在图中连线。,解：,电压串联负反馈,例. 为达到以下目的，分别应引入哪种组态反馈？何连线？ 1 减小电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。 2 将输入电流转换成与之成线性关系的稳定输出电流。,解：,1 电压串联负反馈 （810、39、46、）,2 电流并联负反馈 （710、29、46、）,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,1. 深度负反馈的特点,深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,方法一：公式法,反馈类型,闭环增益,电压增益,反馈网络,反馈系数,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,电压串联负反馈,解：用方法一。,求反馈系数：,求闭环电压放大倍数：,例1,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,又因为,代入上式,得,输入量近似等于反馈量,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念,方法二：两虚法,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf0,V+=V-（运放电路）,(1)“虚短”Vd0,(2)“虚断”Id0,ii+=ii-=0 （运放电路）,“虚短”与“虚断”,解：1. 电压串联负反馈,2. 电流串联负反馈,3. 电流并联负反馈,4. 电压并联负反馈,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,电压串联负反馈电路,解：用方法二。,利用虚短和虚断的概念得知,则,闭环电压增益,=,例2,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,闭环电压增益：Avf=VO/Vi,利用虚短和虚断可知,例3. 运放组成的电流并联负反馈放大器,解：用方法二。,Vi=Ii R1 Ii=If,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,例4.分立电路电压并联负反馈,反馈系数为,闭环增益,解：用方法一。,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,例5.运放组成的电压并联负反馈,利用虚短和虚断可知,V+=V-=0,Ii=If,Vi/R1=-VO/Rf,得：AVf=VO/Vi,反馈系数：,闭环增益,闭环电压增益,例6.电流并联负反馈,确定反馈网络：,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,例7.运放组成的电流串联负反馈,闭环电压增益:,利用虚短和虚断可知,解：用方法二。,闭环增益,闭环电压增益,例1. 分立元件组成的电流串联负反馈,反馈系数为,解：用方法一。,由第二章知，该电路闭环电压增益:,（4）电流串联负反馈,Uf=-