03助听器的设计与制作2.ppt

1 电子电路调试与应用 项目二 助听器的设计与制作 模拟电路部分 2 电子电路调试与应用 助听器电路结构图 声音调节 3 什么是反馈 放大电路输出量的一部分或全部通过某一电路或元件送回到输入回路 影响输入 称为反馈 反馈 将电子系统输出回路的电量 电压或电流 以一定的方式送回到输入回路的过程 课前导读 4 反馈例子 输入量 ui ube ib 输出量 uo uce ic 稳定工作点电路 UB一定 课前导读 5 课前导读 在电子系统中 反馈有着广泛的应用 它是放大电路中重要的概念之一 只要有放大电路出现的地方几乎都有反馈 在放大电路中采用负反馈 可以改善电路的性能指标 采用正反馈则构成各种振荡电路 可以产生各种波形信号 6 2 6 1反馈的基本概念 2 6 3负反馈对放大电路性能的影响 2 6 4深度负反馈电路分析计算 2 6 2反馈类型及判断 7 1 开环与闭环的概念 电路中只有正向传输 没有反向传输 称为开环状态 2 正向传输 信号从输入端到输出端的传输 3 反向传输 信号从输出端到输入端的传输 既有正向传输 又有反馈称为闭环状态 信号的正向传输 信号的正向传输 反馈传输 通路 反馈网络 8 5 反馈电路的三个环节 放大 反馈 叠加 输出信号 输入信号 反馈信号 净输入信号 4 带有反馈的闭环系统方框图 9 开环放大倍数 闭环放大倍数 反馈系数 10 负反馈放大器的一般关系 6 负反馈放大电路闭环增益表达式 11 若 4 负反馈放大电路闭环增益表达式 12 负反馈放大器的闭环放大倍数 当Ao很大时 AoF 1 结论 当Ao很大时 负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关 只与反馈网络有关 即负反馈可以稳定放大倍数 13 例 Rf RE1组成反馈网络 反馈系数 14 反馈的类型 1 正反馈和负反馈 2 电压反馈和电流反馈 3 并联反馈和串联反馈 4 直流反馈和交流反馈 5 本级反馈和级间反馈 15 1 正反馈和负反馈 从反馈的输出量来判断 凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈 否则为正反馈 引入反馈后其变化是增大 还是减小 引入反馈后其变化是增大 还是减小 或者 凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈 否则为正反馈 16 例 基本放大器 无反馈 净输入量ube ui 电压放大倍数为 引入反馈后 净输入量ube ui uf 电压放大倍数为 可见 净输入量减小 放大倍数减小 所以是负反馈 1 正反馈和负反馈 17 2 直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈称为直流反馈 交流通路中存在的反馈称为交流反馈 引入交直流负反馈 18 3 本级反馈和级间反馈 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为本级反馈 将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈 通过R3引入的是局部反馈 通过R4引入的是级间反馈 本级反馈是改善本级的性能 级间反馈作用是改善放大电路的整体性能 19 集成运放是一个高增益直接耦合放大电路 20 集成运放内部结构 21 运算放大器的符号 同相输入端 反相输入端 输出端 国内符号 国际符号 22 4 电压反馈与电流反馈 电压反馈 反馈信号是输出电压的部分或全部 电流反馈 反馈信号取自输出电流 根据反馈量在放大电路输出端取样方式不同 可以分为电压反馈和电流反馈 23 5 串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在输入端的叠加方式不同 可以分为串联反馈和并联反馈 24 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系 串联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的不同电极 有 ud ui uf ud ube ui uf 25 因为反馈信号与输入信号加的一个电极 无法区分输入电压和反馈电压 所以根据基尔霍夫电流定理 有 并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极 有 id ii if 此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系 i if ib 26 1 判断电压反馈与电流反馈的方法 反馈元件直接与输出端相连的是电压反馈 否则是电流反馈 判断方法看输出 27 a 电压反馈 b 电流反馈 例题 试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈 28 例题 试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈 29 判断方法看输入 观察反馈信号与原输入信号是否接到同一输入端 2 判断串联反馈和并联反馈的方法 接在同一端 则为并联反馈 接在不同端 则为串联反馈 30 a 并联反馈 b 串联反馈 例题 试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈 31 瞬时极性法就是在放大电路的输入端 假设一个输入信号对地的瞬时极性 瞬时电压增加可用 或 表示 瞬时电压下降可用 或 表示 按信号正向传输方向依次判断放大电路中相关点的瞬时极性 直至反馈网络与放大电路相连接的输出端 或放大电路中间取出反馈信号处 再沿反馈网络反向传输 判断信号的瞬时极性 直至放大电路的输入端 确定反馈信号的瞬时极性的正负 注意 需继续判断 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 3 判断正反馈与负反馈 判定方法 瞬时极性法 32 例题 试判断下列电路中反馈支路的反馈极性 b 负反馈 a 正反馈 33 例题 试判断下列电路中反馈支路的反馈极性 b 负反馈 a 正反馈 34 例题 试判断下列电路中反馈支路的反馈极性 负反馈 负反馈 35 例题 试判断下列电路中引入的是正反馈还是负反馈 36 极性判别法 1 首先判断反馈信号极性 2 判断串并联 反馈信号和输入信号是否连到同一个输入端 37 交 直流反馈可通过画出反馈电路的交 直流通路来判断 反馈回路存在于直流通路中为直流反馈 反馈回路存在于交流通路中为交流反馈 反馈回路即存在于直流通路中 又存在于交流通路里 则为交直流反馈 4 交 直流反馈的判断 38 交 直流反馈可通过画出反馈电路的交 直流通路来判断 反馈回路存在于直流通路中为直流反馈 反馈回路存在于交流通路中为交流反馈 反馈回路即存在于直流通路中 又存在于交流通路里 则为交直流反馈 4 交 直流反馈的判断 39 总结 判断电压反馈还是电流反馈 判断方法 反馈元件接在输出端上 则为电压反馈 反馈元件没有接在输出端上 则为电流反馈 40 总结 判断串联反馈还是并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极 则为并联反馈 反之 加在放大电路输入回路的两个电极 则为串联反馈 对于三极管来说 反馈信号同时加在基极或发射极时 为并联反馈 如果一个加在基极 一个加在发射极 则为串联反馈 41 总结 判断正反馈还是负反馈 判别法 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 分串联和并联反馈来判断 极性判别法 首先判断反馈信号和输入信号是否作用于同一极性上 是则为并联 不是则为串联 若是串联 则反馈信号和输入信号极性相反为负反馈 若是并联 则反馈信号和输入信号极性相同为负反馈 42 习题 判断正反馈还是负反馈 43 1 判断图电路的反馈极性与组态 5分 请在图上标出瞬时极性 该反馈组态是 电压串联负反馈 44 负反馈 交流反馈 直流反馈 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 作用 稳定静态工作点 负反馈的分类小结 作用是什么 45 4 负反馈类型有四种组态 电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈 46 电流串联负反馈 47 电压串联负反馈 48 电流并联负反馈 49 电压并联负反馈 50 例1 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 uo uf ube ui uf uc1 ub2 uc2 uo 此电路是电压串联负反馈 重要特点 稳定输出电压 51 电压串联负反馈作用 1 稳定输出电压 2 减小输出电阻 3 增大输入电阻 电压反馈的作用 串联反馈的作用 52 例2 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 iB i iF uo ui i iB iF iRE2 RE2 Rf RE1 RC1 RC2 UCC iE2 特点 输出电流恒定 53 电流并联负反馈作用 1 稳定输出电流 2 增大输出电阻 3 减小输入电阻 电流反馈的作用 54 负反馈放大器的闭环放大倍数 当 1 AoF 1时 称为深度负反馈 结论 当深度负反馈时 负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关 只与反馈网络有关 即负反馈可以提高增益的稳定性 1 稳定闭环增益 55 微分的方法分析讨论 对反馈放大电路的一般表达式 求微分 可得 对上式两边同时除以Af 得 上式表明 引入负反馈后 闭环放大电路增益的相对变化量是开环放大电路增益相对变化量的 1 AF 分之一 即负反馈电路的反馈越深 放大电路的增益也就越稳定 1 稳定闭环增益 56 例 已知某开环放大电路的放大倍数A 1000 由于某种原因 其变化率为 若引入负反馈 反馈系数F 0 009 这时电路放大倍数的变化率为多少 说明引入反馈后 电路的稳定性明显提高 1 稳定闭环增益 57 加反馈前 加反馈后 改善 2 减少非线性失真 58 3 扩展通频带 引入负反馈使电路的通频带宽度增加 59 4 改变输入 输出电阻 a 串联负反馈使电路的输入电阻增加 b 并联负反馈使电路的输入电阻减小 例如 射极输出器 理解 串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻 故输入电阻增加 理解 并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路 故输入电阻减小 60 c 电压负反馈使电路的输出电阻减小 例如 射极输出器 理解 电压负反馈目的是阻止 uo的变化 稳定输出电压 放大电路空载时可等效右图框中为电压源 输出电阻越小 输出电压越稳定 反之亦然 4 改变输入 输出电阻 61 理解 电流负反馈目的是阻止 io的变化 稳定输出电流 放大电路空载时可等效为右图框中电流源 输出电阻越大 输出电流越稳定 反之亦然 d 电流负反馈使电路的输出电阻增加 4 改变输入 输出电阻 62 小结 负反馈是改善放大器性能的重要手段 对放大器的主要影响有 提高增益的稳定性 电压负反馈可稳定输出电压 电流负反馈可稳定输出电流 改善非线性失真 改变放大器的输入和输出阻抗 串联负反馈可使输入阻抗增加 并联负反馈可使输入阻抗减小 电压负反馈可使输出阻抗减小 电流负反馈可使输出阻抗增加 展宽放大器的频带宽度 63 电子电路调试与应用 助听器电路结构图 电压串联负反馈 64 本节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算 1 估算的依据 深度负反馈 深度负反馈条件下 闭环增益只与反馈系数有关 由 得 估算电压增益 65 根据 将 代入上式 得 即 输入量近似等于反馈量 净输入量近似等于零 或 由此可得深度负反馈条件下 基本放大电路 虚短 虚断 的概念 66 深度负反馈条件下 Xid Xi Xf 0 u u 运放电路 ue ub 三极管电路 1 串联反馈 虚短 uid 0 2 并联反馈 虚断 iid 0 ii ii 0 运放电路 ib 0 三极管电路 2 虚短 与 虚断 的概念 67 实际上 在深度负反馈条件下 放大电路输入端 虚短 和输入端 虚断 是同时出现的 对串联负反馈 净输入电压 当然导致输入电流 因此分析深度负反馈放大电路时可同时利用 虚短 和 虚断 的概念 2 虚短 与 虚断 的概念 68 1 电压串联负反馈 例估算下图所示电路的闭环电压放大倍数 并说明此反馈的引入对输入电阻和输出电阻的影响 69 2 电压并联负反馈 例利用深度负反馈的近似条件 估算下图所示集电极 基极偏置反相放大电路的闭环电压放大倍数 虚短 虚断 Ub 0 70 3 电流串联负反馈 例利用深度负反馈的近似条件估算下图所示电路的闭环电压放大倍数 71 4 电流并联负反馈 例估算下图所示电路的闭环电压放大倍数 72 Task6 本章小结 1 将放大电路的输出量 电压或电流 的部分或全部 通过电路或元件送回到放大电路的输入端 从而使放大电路的输入量不仅受到输入信号的控制 而且受到放大电路输出量的影响 这种连接方式叫做反馈 反馈信号增强了外加输入信号的作用 使放大电路的净输入信号增加 这种反馈称为正反馈 正反馈主要用于振荡电路 信号产生电路 其他电路中则很少用正反馈 反馈信号削弱了外加输入信号的作用 使放大电路的净输入信号减小 这种反馈称为负反馈 2 负反馈是实际放大电路中必须采用的技术 它可以提高和改善放大器的性能 负反馈电路可以用方框图表示 其闭环增益的一般表达式为 73 Task6 3 判断正 负反馈的方法是瞬时极性法 要注意将反馈信号和输入信号在同一点上进行相位比较才有意义 同相为正反馈 反相为负反馈 4 按照不同的分类方法 反馈有正反馈 负反馈 交流反馈 直流反馈 交流反馈中有电压反馈 电流反馈 串联反馈 并联反馈 常用的交流负反馈有四种组态 电压并联负反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈 5 直流负反馈的作用是稳定工作点 交流负反馈的作用是改善放大电路的性能 如减小非线性失真 抑制噪声干扰 扩展通频带改变输入和输出电阻等 6 根据电路的要求 在电路中正确地引入负反馈 电压串联负反馈可以稳定电路输出电压 使输入电阻增大 输出电阻减小 电压并联负反馈可以稳定电路输出电压 使输入电阻减小 输出电阻减小 电流串联负反馈可以稳定电路输出电流 使输入电阻增大 输出电阻增大 74 Task6 电流并联负反馈可以稳定电路输出电流 使输入电阻减小 输出电阻增大 7 判断电压负反馈和电流负反馈的方法是负载短路法 判断串联负反馈和并联负反馈的方法是同点区分法 8 在电路中引入负反馈的原则 一是放大器的开环增益要足够大 二是级间反馈的级数要尽量少于三级 如果反馈过深 电路有可能产生自激振荡 三是根据电路要求选择合适的组态 9 深度负反馈的分析计算 10 反馈深度过大会产生自激震荡 对产生自激振荡的电路 可以采用频率补偿技术加以消除 但会使电路的频带变窄 75 习题一 选择判断题 1 对于放大电路 所谓开环是指 无负载B 无信号源C 无反馈通路D 无电源2 在反馈放大电路中 基本放大电路的输入信号称为 信号 它不但决定于 信号 还与反馈信号有关 而反馈网络的输出信号称为 信号 它仅仅由 信号决定 请按顺序选择 1 A 输入B 净输入C 反馈D 输出 2 A 输入B 净输入C 反馈D 输出 3 A 输入B 净输入C 反馈D 输出 4 A 输入B 净输入C 反馈D 输出 C B A C D 76 3 在放大电路中 为了稳定静态工作点 可以引入 A 交流负反馈和直流负反馈B 直流负反馈C 交流负反馈D