负反馈放大电路的自激振荡

,瞬时极性法,问题1：负反馈是对于什么频率的信号？,问题2：对于频率为f0的高频信号，是什么反馈？,6.4负反馈放大电路的自激振荡,6.4.1产生自激振荡原因和条件,现象：输入信号为零时，输出有一定幅值、一定频率的信号，称电路产生了自激振荡。,一、自激的表现：,如果需要放大一个外加信号，而放大器却产生它自己的信号，妨碍了对外部信号的放大，这样的自激是有害的。,如果没有提供放大器外加信号，又想产生一个信号，就应该利用自激现象，这种工作在自激状态的放大器称为振荡器。,对于f=f0的信号，净输入量是输入量与反馈量之和。,在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为f0的信号，对于f=f0的信号，产生正反馈过程,输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡。,二、原因：,在低频段或高频段，若存在一个频率f0，且当f=f0时附加相移为，则,负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段。,三、自激振荡的条件,当1+AF=0时，闭环放大倍数无穷大，也就是不需要输入,放大电路就有输出，放大电路产生了自激。,幅度条件,相位条件,比中频段多180的附加相移,结论：当满足振荡条件时，在循环过程中，净输入信号的大小和相位始终不变，因而输出信号也始终不变。,AF=A+F是放大电路和反馈电路的总相移，如果在中频条件下，放大电路有180的相移，此时的反馈为负反馈。在其它频段电路中如果出现了附加相移AF，且AF达到180，使总的相移为360，负反馈变为正反馈。如果幅度条件满足要求，放大电路产生自激。,注意：如果AF1，AF=(2n+1)放大器也是会自激的。事实上，由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程，起振条件为。随着净输入信号|Xi|的增加，放大倍数A却由于放大器的非线性而随净输入信号减小；当满足|AF|=1时，|Xi|不再改变，因而输出Xo大小不变，振荡达到稳定。,负反馈放大电路稳定性的定性分析,附加相移由放大电路决定;振荡只可能产生在高频段。,设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。,因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。,对于单管放大电路:,因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。,对于产生180附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，故引入负反馈后可能振荡。,对于两级放大电路:,对于三级放大电路:,什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？,三级或三级以上的直接耦合放大电路引入负反馈后有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为三个或三个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生低频振荡。,放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。,环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件，闭合后越容易产生自激振荡。,四、用波特图判断负反馈放大电路的自激,利用负反馈放大电路回路增益的波特图，分析是否同时满足自激振荡的幅度和相位条件。,例：有一个三级直接耦合放大电路开环的频率特性方程式如下,20lg|AV|(dB),f,f,A,o,0,-45,-90,-135,-225,-270,-180,100,60,20,f0,由于放大电路对于不同频率的信号相移不同,只要再满足振幅条件，就会产生自激振荡,对于中频信号（f)，反馈为负反馈,则对于频率为f=f0的高频信号，反馈为正反馈,对于幅度条件,例：某负反馈放大电路的波特图为：,由波特图中的相频特性可见,结论：当f=f0时，电路同时满足自激振荡的相位条件和幅度条件，将产生自激振荡。,此频率对应的对数幅频特性位于横坐标轴之上，即：,当f=f0时，相位移AF=-180，满足相位条件；,结论：该负反馈放大电路不会产生自激振荡，能够稳定工作。,例：,由负反馈放大电路的波特图可见，当f=f0时，相位移AF=-180,使环路增益下降到0dB的频率，记作fc；使AF(2n1)的频率，记作f0。,fc,f0,fc,f0,1、若不存在f0，则电路稳定；2、若存在f0，当f0fc时，电路不稳定，会产生自激振荡；当f0fc时，电路稳定，不会产生自激振荡。,2.相位裕度m,一般要求Gm10dB，m45，才具有可靠的稳定性。,五、负反馈放大电路的稳定裕度,1.幅度裕度Gm,在f=fC时的相位角AF与自激的相位条件(-180o)之差m称为相位裕度。,在f=fo时的振幅与自激的振幅条件之差Gm称为幅度裕度。,6.4.2常用的校正措施消除自激振荡,方法：破坏自激振荡的幅度条件或者相位条件,1、降低20lg|AF|，压低幅频特性，,电容校正，RC校正（滞后补偿）,2、减小附加相移，抬高相频特性，,超前补偿校正,对于高频自激，常在电路中最低上限频率所在回路接上电容或者RC网络，用频率补偿的办法来消除自激。,1.简单滞后补偿,设放大电路为直接耦合方式，反馈网络为电阻网络。,在最低的上限频率所在回路加补偿电容。,最大附加相移为-135,具有45的相位裕度，故电路稳定,补偿前,补偿后,滞后补偿法是以频带变窄为代价来消除自激振荡的。,2.RC滞后补偿：在最低的上限频率所在回路加补偿。,补偿后只有两个转折频率，最大附加相移为180，不满足起振条件，闭环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。,RC网络常加在前级输出电阻和后级输入电阻都比较大的地方。,RC滞后补偿与简单滞后补偿比较,简单补偿后的幅频特性,RC滞后补偿后的幅频特性,补偿前,滞后补偿法消振均以频带变窄为