电工学第六版(秦曾煌)优秀课件--第17章 电子电路中的负反馈文库.doc

本文由Hii_123456贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第17章 电子电路中的负反馈 17章 17.1 反馈的基本概念 17.2 放大电路中的负反馈 17.3 振荡电路中的正反馈 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.1 反馈的基本概念 17.1.1 负反馈与正反馈 RB1 C1 + + ui RB2 RC 通过R 通过RE C2 将输出电流 + 反馈到输入 +UCC RB C1 + RE RL + uoRS + + ui e s 通过R 通过RE 将输出电压 反馈到输入 +UCC C2 + RE RL + uo 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 反馈放大电路的方框图 净输入信号 Xi + Xd Xf 输出信号 基本放大 电路A 电路A 反馈 电路F 电路F Xo 输入信号 反馈信号 反馈系数 反馈放大电路的三个环节： 反馈放大电路的三个环节： ? Xo 基本放大电路 A= ? Xd Xf 反馈电路 F = ? Xo ? ? 放大倍数 比较环节 X = X ? X d i f 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 反馈放大电路的方框图 Xi + Xd Xf 基本放大 电路A 电路A 反馈 电路F 电路F Xo ? ? 净输入信号 X d = X i ? X f 若三者同相， 若三者同相，则 Xd = Xi Xf 可见 Xd Xi ，即反馈信号起了削弱净输入信号的 作用（负反馈）。 作用（负反馈）。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法 1. 反馈的分类 引入交流 引入直流 直流反馈： 直流反馈：反馈只对直流 负反馈的 分量起作用， 分量起作用，反馈元件只 负反馈的 目的：改 目的： 目的： 目的：稳 能传递直流信号。 能传递直流信号。 交流反馈： 交流反馈：反馈只对交流 定静态工 善放大电 分量起作用， 分量起作用，反馈元件只 作点 路的性能 能传递交流信号。 能传递交流信号。 负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。 负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。 正反馈：反馈增强净输入信号， 使放大倍数提高。 正反馈：反馈增强净输入信号， 使放大倍数提高。 2. 判断正负反馈的瞬时极性法 (1)设接“地”参考点的电位为零，在某点对 (1)设接 设接“ 参考点的电位为零， 电压（即电位）的正半周， “地”电压（即电位）的正半周，该点交流电位的 瞬时极性为正；在负半周则为负。 瞬时极性为正；在负半周则为负。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 (2)设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性 (2)设基极瞬时极性为正，根据集电极 集电极瞬时极性 设基极瞬时极性为正 与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电 与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电 瞬时极性与基极相同的原则， 与基极相同的原则 容时)瞬时极性与基极相同的原则，标出相关各点 的瞬时极性。 的瞬时极性。 + + + 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 判断串、并联反馈 判断串、 ii if ib + + ube ui + uf ib= ii if 反馈到基极为并联反馈 ube= ui uf 反馈到发射极为串联反馈 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 共发射极电路 RL + uo io iE RL 从集电极引出 为电压反馈 从发射极引出 为电流反馈 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 (3) 若反馈信号与输入信号加在同一电极上， 若反馈信号与输入信号加在同一电极上， 相反为负反馈； 相同为正反馈。 两者极性相反为负反馈 极性相同为正反馈 两者极性相反为负反馈；极性相同为正反馈。 (4) 若反馈信号与输入信号加在两个电极上， 若反馈信号与输入信号加在两个电极上， 两者极性相同为负反馈 极性相反为正反馈 相同为负反馈； 相反为正反馈。 两者极性相同为负反馈；极性相反为正反馈。 判断反馈类型的口诀： 判断反馈类型的口诀： 共发射极电路 集出为压，射出为流， 集出为压，射出为流， 基入为并，射入为串。 基入为并，射入为串。 共集电极电路为典型的电压串联负反馈。 共集电极电路为典型的电压串联负反馈。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.2 放大电路中的负反馈 负反馈的类型 电压串联负反馈 电压并联负反馈 交流反馈 负 反 馈 直流反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 稳定静态工作点 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 负反馈类型的判别步骤 1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。 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？ 判别是交流反馈还是直流反馈？ 3) 判别是否负反馈？ 判别是否负反馈？ 4) 是负反馈！判断是何种类型的负反馈？ 是负反馈！判断是何种类型的负反馈？ 判断图示电路中的负反馈类型。 例1：判断图示电路中的负反馈类型。 +UCC （1 ） R RC2 RC1 B1 C2 + C1 + T2 + T1 + RS RL uo RB2 RF RE2 RE1 + ui CE2 es 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的 对交、直流均起作用， 是交、直流反馈。 是交、直流反馈。 RE1对本级引入串联电流负反馈。 对本级引入串联电流负反馈。 (2) 3.9k? ? 470k? ? (3) 20F + +6V 3.9k? ? + 50k? ? 3k? ? 3k? ? +20V 470k? ? 20F + + 3DG6 470? ? Es + 100F 470? ? 600? ? 50F 3DG6 8k? + ? 50F 2k? ? 2k? ? + + + 50F 2k? ? 50F + 30k? 50F ? 正反馈 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 电流并联负反馈 17.2.1 运算放大器电路中的负反馈 17.2.1.1 并联电压负反馈 if R F + ui 设输入电压 ui 为正， 为正， i1 R1 id R2 + + uo RL + 各电流的实际方向如图 差值电流 id = i1 if if 削弱了净输入电流(差 削弱了净输入电流( 值电流) 值电流) 负反馈 负反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比 较并联反馈 并联反馈 特点：输入电阻低、 特点：输入电阻低、输出电阻低 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 uo 取自输出电压电压反馈 取自输出电压 电压反馈 反馈电流 if = ? Rf ? ? ? ? ? ? ? 17.2.1.2 串联电压负反馈 RF uf + 各电压的实际方向如图 + R1 u + d 差值电压 ud =ui uf + + + uo ui R RL uf 削弱了净输入电压 2 (差值电压) 负反馈 差值电压) 负反馈 R1 uo 取自输出电压 反馈电压 uf = 电压反馈 R1 + RF 取自输出电压电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈 串联反馈 特点：输入电阻高、 特点：输入电阻高、输出电阻低 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 设输入电压 ui 为正， 为正， ? ? ? ? ? ? ? 17.2.1.3 串联电流负反馈 R2 ud + + + io ? ? ? ? ? ? ? + ui 设输入电压 ui 为正， 为正， 各电压的实际方向如图 差值电压 ud =ui uf RL uo + uf 削弱了净输入电压 R uf (差值电压) 负反馈 差值电压) 负反馈 反馈电压 uf =Rio 取自输出电流 电流反馈 电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 uf ui 串联反馈 串联反馈 i = = o 特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 与负载电阻R 特点： 同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路 同相输入恒流源电路或电压同相输入恒流源电路或电压 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 R R 17.2.1.4 并联电流负反馈 if RF ? ? ? ? ? ? ? i1 R1 id + ui R2 io RL R 设输入电压 ui 为正， 为正， + + 各电流的实际方向如图 差值电流 id = i1 if if 削弱了净输入电流 (差值电流) 负反馈 差值电流) 负反馈 R 反馈电流 if = ? io 取自输出电流 自输出电流电流反馈 电流反馈 R + RF 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈 并联反馈 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.2.1.5 并联电流负反馈 if RF i1 R1 id + ui R2 设输入电压 ui 为正， 为正， io RL + + 各电流的实际方向如图 差值电流 id = i1 if if 削弱了净输入电流 (差值电流) 负反馈 差值电流) 负反馈 R R 反馈电流 if = ? io 取自输出电流 自输出电流电流反馈 电流反馈 R + RF ui 因 i1 = ，且 i1 = if R1 特点： 与负载电阻R 特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 反相输入恒流源电路 反相输入恒流源电路 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 ? ? ? ? ? ? ? 1 RF 所以 io = ? ( + 1)ui R1 R 运算放大器电路反馈类型的判别方法： 运算放大器电路反馈类型的判别方法： 1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 从负载电阻R 的靠近“ 端引出的， 从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反 馈； 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端 同相和反相）上的，是串联反馈； （同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个 输入端（同相或反相）上的，是并联反馈； 输入端（同相或反相）上的，是并联反馈； 3. 对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相 对串联反馈， 同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈； 同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈； 4. 对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反 对并联反馈， 馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈 是正反馈。 馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 例 1： 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路 输入端的是何种类型的反馈电路。 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。 串联电压负反馈 +u + + A1 o1 + A2 RL R u + f 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号； 解：先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号； 因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引 因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引 所以是电压反馈 是电压反馈； 出，所以是电压反馈； 因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端 和同相输入端上，所以是串联反馈 是串联反馈； 和同相输入端上，所以是串联反馈； 因输入信号和反馈信号的极性相同， 因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是 负反馈。 负反馈。 + ui 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 uo ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 例 2： 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 并联电流负反馈 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路 输入端的是何种类型的反馈电路。 端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。 +u + A1 o1 R id if uo ? ? ? ? ? ? ? ui i1 + A2 解： 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻 的负载电阻R 因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的 靠近“ 端引出的，所以是电流反馈 是电流反馈； 靠近“地”端引出的，所以是电流反馈； 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上， 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上， 所以是并联反馈 是并联反馈; 所以是并联反馈; 等于输入电流和反馈电流之差， 因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差， 所以是负反馈 负反馈。 所以是负反馈。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 ? ? ? ? ? ? ? + RL 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.2.2 负反馈对放大电路性能的影响 Xi + Xd Xf 基本放大 电路A 电路A 反馈 电路F 电路F Xo 开环 放大倍数 Xo A= ? Xd 反馈放大电路的基本方程 闭环 放大倍数 Xf F= ? Xo 反馈系数 ? ? Xd = Xi ? Xf 净输入信号 Xo A Af = = ? X i 1 + AF 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 1. 降低放大倍数 ? ? ? Xo Xf Xf A 在 Af = 中， AF = ? ? ? = ? Xd Xo Xd 1 + AF ? 同相， 负反馈时， ? 负反馈时，X 、X 同相，所以 AF 是正实数 f d 则有： 则有： Af 1，称为深度负反馈，此时： ，称为深度负反馈 此时： 1 Af F 在深度负反馈的情况 下，闭环放大倍数仅与反 馈电路的参数有关。 馈电路的参数有关。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 3. 改善波形失真 加反馈前 ui ui 正弦波 略小 A ud 略大 uo 大 小 加反馈后 u略大 f A F uo 接近正弦波 略小 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真， 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真， 因此只能减小失真，而不能完全消除失真。 因此只能减小失真，而不能完全消除失真。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 4.展宽通频带 4.展宽通频带 引入负反馈使电路的通频带宽度增加 BWf = (1 + AF ) BW |Au| 无负反馈 有负反馈 O BW BWf f 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 5. 对输入电阻的影响 1) 串联负反馈 使电路的输入电阻提高 rif = (1 + AF )ri ib + ui + ube + uf ui ube 无负反馈时： 无负反馈时： ri = = ib ib ui 有负反馈时： 有负反馈时：rif = ib 提高。 在同样的 ib下，ui= ube + uf ube，所以 rif 提高。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 2) 并联负反馈 使电路的输入电阻降低 ri ri f = 1 + AF ii + ib if 无负反馈时： 无负反馈时： ube ri = ib ube ube 有负反馈时： 有负反馈时： rif = ii 在同样的u 在同样的ube下，ii = ib + if ib，所以 rif 降低。 降低。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 6.对输出电阻的影响 6.对输出电阻的影响 1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低 ro rof = 1 + AF 电压负反馈具有稳定输出电压的作用， 电压负反馈具有稳定输出电压的作用， 即有恒压输出特性，故输出电阻降低。 即有恒压输出特性，故输出电阻降低。 2) 电流负反馈使电路的输出电阻提高 rof = (1 + AF )ro 电流负反馈具有稳定输出电流的作用， 电流负反馈具有稳定输出电流的作用， 即有恒流输出特性，故输出电阻提高。 即有恒流输出特性，故输出电阻提高。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.3 振荡电路中的正反馈 17.3.1 自激振荡 放大电路在无输入信号的情况下， 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定 频率和幅值的交流信号的现象。 频率和幅值的交流信号的现象。 ? 开关合在“ 开关合在“1” ? Ui 1 S Uo ? Au ? 为无反馈放大 Uf 2 电路。 电路。 F Ui 1 S 2 Uf Au Uo ? ? U o = AuU i F 如果： ? 如果： U f = U i 自激振荡状态 U o = AuU f 开关合在“2” 开关合在“ 为有反馈放大电 路 ? ， ? 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 自激振荡的条件 ? 由：U o = AuU f 自激振荡的条件 ? U f = FU o Au F = 1 Au F = 1 ? U o = Au FU o (1)幅度条件： (1)幅度条件： 幅度条件 即： Au ? A ? F ? F = 1 n 是整数 (2)相位条件： ? A + ? F = 2n (2)相位条件： 相位条件 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 意味着振荡电路必须是正反馈 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡 表明反馈放大器要产生自激振荡， 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还 必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或 反馈系数F 达到) 反馈系数F 达到) 。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 17.3.2 正弦波振荡电路 正弦波振荡电路 1 正弦波振荡电路的组成 (1) 放大电路: 放大信号 放大电路: (2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 反馈网络: 必须是正反馈， 放大电路的输入信号 (3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 选频网络: 即使电路只在某一特定频率下满 足自激振 荡条件 (4) 稳幅环节: 使电路能从?AuF ? 1 ，过渡到 稳幅环节: 使电路能从? ?AuF ? =1，从而达到稳幅振荡。 =1，从而达到稳幅振荡。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 2. 电路结构 选出单一频 率的信号 用正反馈信号u 用正反馈信号uf 作为输入信号 + uf R C R RF2 D2 RF1 D1 + + C R 1 + uO RC选频网络 RC选频网络 正反馈网络 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 +UCC 正 反 馈 反馈网络 RB1 C LC选频网络 LC选频网络 C1 正反馈网络 RB2 L +f u RL 1 f0 2 LC RE CE 放大电路 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列 在调节变压器反馈式振荡电路中， 例1 ： 现象： 现象： 对调反馈线圈的两个接头后就能起振； （1）对调反馈线圈的两个接头后就能起振； 的阻值后即可起振； （2）调RB1、 RB2或 RE的阻值后即可起振； 改用较大的晶体管后就能起振； （3）改用较大的晶体管后就能起振； 适当增加反馈线圈的圈数后就能起振； （4）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振； 适当增加L值或减小C值后就能起振； （5）适当增加L值或减小C值后就能起振； 反馈太强，波形变坏； （6）反馈太强，波形变坏； 调整R 的阻值后可使波形变好； （7）调整RB1、 RB2或 RE的阻值后可使波形变好； 负载太大不仅影响输出波形， （8）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能 起振。 起振。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 解: (1) 对调反馈线圈的两个接 头后就能起振； 头后就能起振； C L RB1 原反馈线圈接反， 原反馈线圈接反，对 C1 调两个接头后满足相 位条件； 位条件； (2) 调RB1、RB2或 RE的阻 RB2 RE CE 值后即可起振； 值后即可起振； 调阻值后使静态工作 点合适， 点合适，以满足幅度 条件； 条件； (3) 改用较大的晶体管后就能起振； 改用较大的晶体管后就能起振； 改用较大的晶体管，以满足幅度条件； 改用较大的晶体管，以满足幅度条件； +UCC RL 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 解: +UCC (4) 适当增加反馈线圈的 圈数后就能起振； 圈数后就能起振； C L 增加反馈线圈的圈数， 增加反馈线圈的圈数， RB1 即增大反馈量， 即增大反馈量，以满 RL C1 足幅度条件； 足幅度条件； (5) 适当增加L值或减小 适当增加L RB2 RE CE C值后就能起振； 值后就能起振； LC并联电路在谐振 LC并联电路在谐振 时的等效阻抗 L Zo = RC 当适当增加L 值或减小C 值后, 等效阻抗| 增大， 当适当增加L 值或减小C 值后, 等效阻抗|Zo|增大， 因而就增大了反馈量，容易起振； 因而就增大了反馈量，容易起振； 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 解: +UCC (6) 反馈太强，波形变坏； 反馈太强，波形变坏； 反馈线圈的圈数过多或 C L RB1 管子的 管子的太大使反馈太 强而进入非线性区， 强而进入非线性区，使 C1 RL 波形变坏。 波形变坏。 (7) 调整RB1、 RB2或 RE 调整R RB2 RE CE 的阻值可使波形变好； 的阻值可使波形变好； 调阻值, 调阻值, 使静态工作点 在线性区，使波形变好； 在线性区，使波形变好； (8) 负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。 负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。 负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻 并联电路的等效电阻R 负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻R。 R的增大,一方面使|Zo|减小,因而反馈幅度减小,不易 的增大,一方面使| 减小,因而反馈幅度减小, 起振; 也使品质因数Q减小, 选频特性变坏, 起振; 也使品质因数Q减小, 选频特性变坏, 使波形 变坏。 变坏。 总目录 章目录 返回 上一页 下一页 例2：半导体接近开关 UCC RP1 C2 L2 L1 T1 R2 C1 RE1 CE1 RP2 D L3 R3 RC2 T2 R4 T3 RE2 KA LC振荡器 LC振荡器 开关电路 射极输出器 继电器 移动的金属体 L1 L2 L3 感应头 变压器反馈式振荡器是接近 开关的核心部分， 开关的核心部分，L1、 L2及 L3 绕在右图所示的的磁芯上（ 绕在右图所示的的磁芯上（又 称感应头） 称感应头）