模电 第六章 负反馈放大电路.ppt.ppt

第六章放大电路中的反馈 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基本组态 6 3负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6 4深度负反馈放大电路放大倍数的分析 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 6 1反馈的基本概念及判断方法 反馈 在电子电路中 将输出量 输出电压或输出电流 的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路 用来影响其输入量 输入电压或电流 的措施 一 反馈的定义 反馈放大电路的组成 基本放大电路 反馈网络 输入求和网络 电路有无反馈的判断 若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路 反馈通路 并由此影响了放大电路的净输入 则表明电路引入了反馈 否则电路中没有反馈 二 内部反馈与外部反馈 内部反馈 产生在器件内部的反馈 外部反馈 通过外接电路元件来实现的反馈 内部反馈 外部反馈 三 直流反馈和交流反馈 在放大电路同时包含直流和交流分量 所以反馈有直流和交流反馈 反馈信号中只含有直流分量的称为直流反馈 或者说存在于放大电路的直流通路中的反馈 直流反馈影响电路的直流性能 如静态工作点 反馈信号中只含有交流分量的称为交流反馈 或者说存在于交流通路中的反馈 交流反馈影响电路的交流性能 四 反馈的极性 正反馈与负反馈 反馈的极性可以根据反馈的效果分为正反馈和负反馈 正反馈 使放大电路净输入量增大的反馈 输出也增加 负反馈 使放大电路净输入量减小的反馈 输出也减小 反馈极性判断 瞬时极性法 方法 规定电路输入信号在某一时刻对地的极性 并以此为依据 逐级判断电路各相关点电流流向和电位的极性 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 若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大 则说明引入了正反馈 若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小 则说明引入了负反馈 五 电压反馈和电流反馈 电压反馈 反馈量取自输出电压 即反馈信号与输出电压成正比 电流反馈 反馈量取自输出电流 即反馈信号与输出电流成正比 在反馈放大电路中 反馈网络把输出电量 电压或电流 的一部分或全部取出来送回到输入回路 因此 在放大电路输出端的取样方式有两种 电压反馈和电流反馈判断方法 输出短路法 假设负载短路 rl 0 使输出电压uo 0 看反馈信号是否还存在 若反馈信号不存在了 则说明反馈信号与输出电压成比例 是电压反馈 若存在 则说明反馈信号不是与输出电压成比例 而是和输出电流成比例 是电流反馈 六 串联反馈和并联反馈 串联与并联反馈是以基本放大电路的输入回路与反馈网络的连接方式不同来区分的 串联反馈 反馈信号为电压量 与输入电压求差而获得净输入电压 并联反馈 反馈信号为电流量 与输入电流求差而获得净输入电流 ud ui uf id ii if 对于三极管来说 反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极 则为并联反馈 一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈 对于运算放大器来说 反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端 则为并联反馈 一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈 对于差放 反馈信号与输入信号分别从两输入端加入 为串联反馈 同时加在一个输入端 则为并联反馈 串联反馈和并联反馈判断方法 从输入端连接方式判断下列电路中的反馈是串联反馈还是并联反馈 6 2负反馈放大电路的四种基本组态 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 由于反馈网络在放大电路输出端有电压和电流两种取样方式 在放大电路输入端有串联和并联两种方式 因此可以构成四种组态 或称类型 的负反馈放大电路 一 电压串联负反馈 结论 电路引入电压串联负反馈后 一旦r1和r2的取值确定 输出uo仅仅取决于输入ui 与负载无关 因此可以将电路的输出看成输入电压控制的电压源 且输出电阻ro为零 电压反馈可以稳定输出电压 二 电流串联负反馈 结论 电路引入电流串联负反馈后 一旦r1取值确定 io仅仅取决于输入ui 因此可以将电路的输出看成输入电压控制的电流源 与负载无关 电路输出电阻ro趋于无穷大 电流反馈可以稳定输出电流 串联负反馈电路的输入电流很小 适用于输入信号为恒压源或近似恒压源 电路的输入电阻较大 三 电压并联负反馈 结论 电路引入电压并联负反馈后 一旦r取值确定 uo仅仅取决于输入电流ii 因此可以将电路的输出看成输入电流控制的电压源 与负载无关 电路输出电阻ro趋于零 四 电流并联负反馈 结论 电路引入电流并联负反馈后 一旦r1和r2取值确定 io仅仅取决于输入电流ii 因此可以将电路的输出看成输入电流控制的电流源 与负载无关 电路输出电阻ro趋于无穷大 并联负反馈电路适用于输入信号为恒流源或近似恒流源 电路的输入电阻较小 小结 电路引入不同组态的交流负反馈就可以实现不同的控制关系 故各种组态的负反馈放大电路的放大倍数具有不同的物理意义 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 练习 判断下列放大电路的反馈类型 6 3负反馈放大电路的方块图及一般表达式 一 负反馈放大电路的方块图表示 在信号中频段 上述各量均为实数 有 基本放大电路的放大倍数 反馈系数 反馈放大电路的放大倍数 闭环放大倍数 电路的环路放大倍数 二 四种组态电路的方块图 三 负反馈放大电路的一般表达式 反馈放大电路的放大倍数 闭环放大倍数 中频段 四 负反馈放大电路的基本放大电路 方法 考虑反馈网络在输入端的负载效应时 令输出量作用为零 考虑反馈网络在输出端的负载效应时 令输入量作用为零 1 电压串联负反馈 输入 输出 2 电流串联负反馈 输入 输出 3 电压并联负反馈 输入 输出 4 电流并联负反馈 输入 输出 负反馈放大电路的基本放大电路的求法 找出反馈网络 求解反馈网络在放大电路输入端的等效电阻 电压反馈 令输出电压为0 输出短路 电流反馈 令输出电流为0 输出开路 求解反馈网络在放大电路输出端的等效电阻 串联反馈 令输入电流为0 输入断开 并联反馈 令输入电压为0 输入接地 6 4深度负反馈放大电路放大倍数的分析 一 深度负反馈的实质 当 负反馈放大电路的放大倍数 二 反馈网络的分析 反馈系数的求解 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 三 放大倍数的分析 电压串联负反馈 电流串联负反馈 电压并联负反馈 通常信号源为非理想的电流源 即有内阻 此时根据诺顿定理换成电压源 根据虚短 虚断 可得 电流并联负反馈 6 5负反馈对放大电路性能的影响 一 稳定放大倍数 在引入深度负反馈时 放大倍数几乎仅决定于反馈网络 反馈网络一般由电阻组成 有较好的稳定性 在一般情况下 负反馈放大电路放大倍数的相对变化量为基本放大电路放大倍数相对变化量的 1 af 分之一 二 改变输入输出电阻 1 对输入电阻的影响 取决于输入端的连接方式 串联 并联反馈 串联负反馈增大输入电阻 并联负反馈减小输入电阻 2 对输出电阻的影响 取决于输出端取样方式 电压 电流反馈 电压负反馈减小输出电阻 电流负反馈增大输出电阻 三 展宽频带 基本放大电路的高频响应 引入负反馈后 同理 四 减小非线性失真 五 放大电路引入负反馈的一般原则 1 为了稳定静态工作点 应引入直流负反馈 为了改善电路的动态特性 应引入交流负反馈 2 根据信号源的性质决定引入串联或并联反馈 当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时 引入串联负反馈 当信号源为恒流源或内阻较大的电流源时 引入并联负反馈 3 根据负载对放大电路的要求决定引入电压或电流反馈 当负载需要稳定的电压信号时 引入电压负反馈 当负载需要稳定的电流信号时 引入电流负反馈 4 根据四种组态反馈电路的功能 在需要进行信号变换时 选择合适的组态 例6 5 1 6 6负反馈放大电路的稳定性 一 自激振荡 1 原因 负反馈时 当 存在附加相移 自激振荡 2 平衡条件 二 负反馈放大电路稳定性分析 每一级rc环节最大可以产生一个90度的相移 要满足180度的相移至少需要两个rc环节 但是当相移达到180度时幅值增益已经为零 故单级和两级放大电路中不会产生自激振荡 三级以上放大器有三个以上的rc环节 存在相移180度的可能 故可能产生自激振荡 三 负反馈放大电路稳定性判断 略 四 负