放大电路中的反馈-负反馈放大电路稳定性与补偿.ppt

模拟电子技术基础,北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,主讲 ：赵建辉,第六章 放大电路中的反馈 (4.反馈放大电路稳定性分析),6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.2 负反馈放大电路的四种组态 6.3 负反馈放大电路方块图与表达式 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数分析 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.6 负反馈放大电路的稳定性 6.7 放大电路中其它形式的反馈(了解),第6章 放大电路中的反馈,本节课内容,6. 放大电路中的反馈,重点：反馈放大电路频率补偿与估算 难点：1.稳定性分析与判据 2.负反馈频率补偿方法(分析思路) 3.正反馈在改善性能中的应用(了解),本节重点难点,？,问题提出,1.反馈放大电路的自激振荡(稳定性问题)? 2.自激振荡的条件？ 3.如改善反馈放大电路的稳定性能频率补偿？ 4.负反馈放大电路中可以引入部分正反馈吗? 有何好处?,复习：负反馈改善放大电路性能,通过牺牲放大倍数（缺点）,达到: 稳定输出 稳定放大倍数 改善输入输出电阻(重点理解) 展宽频带 减小器件本身非线性,改善倍数:,引入负反馈的一般原则,类型：稳定工作点Q：直流负反馈 改善动态特性：交流负反馈,极性：振荡电路：正反馈 改善特性：负反馈,组态： 串联反馈:增大Ri，适合电压信号源输入,减小对信号源的负载 并联反馈:减小Ri，适合电流信号源输入,减小对信号源的负载 电压反馈:减小Ro，适合电压输出,增大电压带负载(驱动)能力. 电流反馈:增大Ro，适合电流输出,增大电流带负载(驱动)能力.,6.6 负反馈放大电路的稳定性,自激振荡： 负反馈改善放大电路性能,与反馈深度有关. 但是: 多级放大,反馈过深,可能引起电路自激振荡。现象： 输入为零，输出不为零，电路不稳定。,？,原因何在？ 定量分析？ 如何消除？,6.6.1负反馈放大电路自激振荡原因及条件,一、产生原因：,中频段：,本质：耦合/极间电容导致附加相移=180度（负反馈正反馈）,低频段：,高频段：,频段： 环路倍数 环路附加相移 净输入量 结果,负反馈,正反馈,正反馈,自激振荡定性分析：,振荡过程：,稳定！,(1),(2),(3)=-(1),二、自激振荡平衡条件,本质：反馈维持输入,即：,注意：起振条件：,6.6.2 负反馈放大电路稳定性定性分析,假设条件： 直接耦合（无低频响应问题） 纯电阻反馈网络（ ）,结果：极间电容引起的高频特性（低通滞后相移） 可能引起自激振荡。,一级放大：稳定（-180o）,反馈越深(AF越大)，自激振荡可能性越大!,？,如何消除,6.6.3 负反馈放大电路稳定性判据,一、判断方法：反馈环路AF的频率响应,f0为满足相位条件频率，fc为满足幅值条件频率 1.不存在f0(不满足相位条件)，则电路稳定 2.存在f0,f0fc，稳定,定性判断举例,f0处附加相移:-180度 fc处,AF=1(0dB) 存在f0，f0fc，不稳定,f0处附加相移:-180度 fc处AF=1(0dB) 存在f0，f0fc，稳定,二、稳定裕度：,幅值裕度：,相位裕度：,一般要求：,6.6.4 负反馈放大电路自激振荡消除方法,振荡原因：反馈环路AF的频率响应,（1）减少放大级数(减小附加相移) （2）减小反馈深度（AF1） （3）频率补偿（第5章类似）,消除方法：改善反馈环路AF的频率响应 （超前滞后补偿），破坏自激条件,具体措施：,一.滞后补偿,（1）简单滞后补偿牺牲带宽,减小附加相移,补偿电路图6.6.4,（2）RC滞后补偿不牺牲带宽,减小附加相移,补偿电路图6.6.5,零极点对消（减少1个拐点）,（3）密勒效应滞后补偿牺牲带宽,减小附加相移,密勒效应：等效到输入：增加(1+A2)倍 （P215) 等效到输出：基本不变 特点：采用小电容达到大电容补偿效果！,二.超前补偿增加带宽,减小附加相移,补偿前：,补偿后：,滞后环节,超前环节,超前环补偿fH1处多级滞后带来附加相移,R1,超前环节补偿作用,带宽：超前补偿 RC滞后补偿 简单滞后补偿,例：6.6.2 纯电阻负反馈网络， 1.f=103Hz,增益/相移？ 2.反馈F=1，是否会自激？ 3.电路稳定的反馈系数 FMax= ?,解： 1.f=103Hz,A=60dB(103倍)，相移=45o+45o+45o*2180o？ 2.f0=103时附加相移180o，F=1，AF=103，肯定自激！ 3.f0=103时(相移180o)，AF1，F10-3，Fmax=0.001,2个拐点重合（-60dB!）,6.7 放大电路的其它形式的反馈,基本负反馈： 4种负反馈组态(电压/电流/串联/并联) 其它反馈： 部分正反馈，改善性能 电流反馈电路：电流模电路(CFA).,6.7.1 放大电路中的正反馈,一.电压-电流转化电路,电压并联 负反馈,电流串联 正反馈,电压并联 负反馈,目的：实现电压-电流稳定的比例关系（如温度控制）,如何分析,虚短：iP=iN0 虚断：uP uN=uRL,io,uI,u0,思路：,时,两种转换电路比较 优点：（负反馈+正反馈） 负载接地（“实地”）实用需求 缺点：（负反馈） 电路复杂。换取：电流驱动能力增强！Ro 但是需要电阻严格比例关系。,二.自举电路,电压串联 负反馈 （R4）,电压并联 正反馈 （R4+C2）,自举：通过反馈使输入端动态电位升高,输入端UI 等效输入电阻增加,6