模拟电子技术CH07第.ppt

第七章反馈放大电路 7 1反馈的基本概念与分类 一 反馈的基本概念 将输出信号 电压或电流 馈送到输入回路 与输入信号进行运算 一般是加减 得到净输入信号 电压或电流 从而改变净输入信号 最终实现控制输出的目的 是否存在反馈通路 反馈通路 本级 反馈通路 本级 反馈通路 级间 无反馈 反馈的方框图 反馈Xf AXi FXo 净输入Xid AXi AXid Xo Xf Xi Xid可以是电压信号 也可以是电流信号 Xf Xi Xid都是电压或都是电流信号 直流反馈 交 直流反馈 二 直流反馈与交流反馈 三 正反馈与负反馈 正反馈 负反馈 净输入信号大于输入信号 净输入信号小于输入信号 判别方法 瞬时极性法在电路中 从输入端开始 沿着信号流向 标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 正斜率或负斜率 用 号表示 净输入减少 负反馈 净输入增加 正反馈 Vf与Vi极性相反 级间反馈通路 净输入量减小 级间负反馈 反馈通路 净输入量减小 本级负反馈 输入端的连接方式 串联反馈 并联反馈 四 串联反馈与并联反馈 串联 串联 输入以电压形式求和 KVL vi vid vf 0即vid vi vf 并联 输入以电流形式求和 KCL ii iid if 0即iid ii if 并联 并联反馈 级间反馈通路 xf if 串联反馈 级间反馈 xf vf 输出端的连接方式 电压反馈 电流反馈 五 电压反馈与电流反馈 电压反馈 反馈信号xf和输出电压成比例 即xf Fvo电流反馈 反馈信号xf与输出电流成比例 即xf Fio 并联结构 串联结构 电压负反馈 RL 电压负反馈稳定输出电压 xf Fvo xid xi xf 负反馈对输出信号的稳定作用 电流负反馈 RL 电流负反馈稳定输出电流 xf Fio xid xi xf 电压反馈与电流反馈判断方法 负载短路法 将负载短路 反馈量仍然存在 电流反馈 将负载短路 未接负载时输出对地短路 反馈量为零 电压反馈 电压反馈 电流反馈 反馈通路 反馈通路 电压反馈 反馈通路 7 2负反馈放大电路的四种组态 电压串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电流串联负反馈 电压串联反馈 电压并联反馈 电流串联反馈 电流并联反馈 反馈电压Uf与输出电压Uo成正比 Uf与Ui串联叠加得净输入电压Uid Uid Ui Uf 反馈使净输入信号减小 负反馈 电压串联负反馈 Uf与Uo成正比 电压反馈 Uid Ui Uf Uf与Ui串联叠加得Uid 负反馈 电压串连负反馈 电流并联负反馈 即使Uo 0 反馈仍然存在 反馈不是与Uo成正比 而是与输出电流成正比 0 电流反馈 0 F与A的输入端并联 并联反馈 iS iid ii if 净输入电流减小 负反馈 Uo 0 反馈仍然存在 电流反馈 iid ii if 负反馈 F与A的输入端并联 并联反馈 电流并联负反馈 电压并联负反馈 Uo 0 Uo 0时 Rf仅接在输入回路 反馈消失 电压反馈 Uo 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流反馈 串联反馈 电压并联负反馈 反馈组态判断举例 电流串联负反馈 Uf Uid Ui Uf 电压串联负反馈 电压负反馈 稳定输出电压 具有恒压特性 串联反馈 输入端电压求和 KVL 电流负反馈 稳定输出电流 具有恒流特性 并联反馈 输入端电流求和 KCL 小结 串联负反馈 vid vi vf 则vi最好为恒压源 即信号源内阻RS越小越好 要想反馈效果明显 就要求vf变化能有效引起vid的变化 信号源对反馈效果的影响 并联负反馈 iid ii if 则ii最好为恒流源 即信号源内阻RS越大越好 要想反馈效果明显 就要求if变化能有效引起iid的变化 7 3负反馈放大电路增益的一般表达式 一 负反馈放大电路的方框图 二 负反馈放大电路增益的一般表达式 负反馈 正反馈 自激振荡 负反馈放大电路中各种信号量的含义 7 4负反馈对放大电路性能的影响 一 提高增益的稳定性 放大器加负反馈的最主要目的 核心是BJT 其参数随温度变化 导致A不稳定 一般为无源元件 参数稳定 F稳定 深度负反馈 负反馈放大器以牺牲增益为代价获得增益的稳定 与不稳定的A无关 一般情况 闭环增益相对变化量 开环增益相对变化量 Xoh cXfh cXid Xi Xf i cX0i i i h h 负反馈具有抑制输出波动的能力 为了使稳定效果更好 Xi应该稳定不变 与反馈无关 并联反馈 Xi为电流 希望信号源内阻大一些 串联反馈 Xi为电压 希望信号源内阻小一些 负反馈稳定输出的过程 二 减小非线性失真 开环时的传输特性 闭环时的传输特性 BJT非线性 深度负反馈 输入电阻增加 三 改变输入输出电阻 串联负反馈 电压负反馈 输出电压更加稳定 电流负反馈 输出电流更加稳定 并联负反馈 输入电阻减小 输出电阻减小 输出电阻增加 四 抑制反馈环内噪声 负反馈使增益降低 为了使输出信号不变必然要增加输入信号 信噪比增加 比原有的信噪比提高了倍 电压的信噪比 新的信噪比 注意 负反馈只能降低反馈环内的噪声 对输入信号中已有的噪声负反馈并不能改善信噪比 要增加输入信号 必然要增加前置级 要求前置级必须是低噪声放大电路 开环增益 闭环增益 对高频响应的影响 五 扩展频带 同理 对低频响应的影响 7 5深度负反馈条件下的近似计算 电压串联负反馈 深度负反馈的特点 即 深度负反馈条件下 闭环增益只与反馈网络有关 由于 则 又因为 代入上式 得 也常写为xf xi 净输入量近似等于零 由此可得深度负反馈条件下 基本放大电路 两虚 的概念 输入量近似等于反馈量 xid 0 串联负反馈 输入端电压求和 深度负反馈条件下xid xi xf 0 虚短 虚断 虚短 虚断 并联负反馈 输入端电流求和 vid iidri 0 电压串联负反馈 设电路满足深度负反馈条件 试写出该电路的闭环电压增益表达式 解 根据虚短 虚断 闭环电压增益 举例 电流并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件 试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式 解 根据虚短 虚断 闭环增益 闭环源电压增益 电流串联负反馈 Uf Ui3 Ui3 电压串联负反馈 7 6 1设计负反馈放大电路的一般步骤 7 6 2设计举例 7 6负反馈放大电路设计 7 6 1设计负反馈放大电路的一般步骤 1 选定需要的反馈类型 2 确定反馈系数的大小 3 适当选择反馈网络中的电阻阻值 信号源性质 对输出信号的要求 对输入 输出电阻的要求 对信号变换的要求 V V V I I V I I 深度负反馈时 7 6 2设计举例 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路 设vs的变化范围为0 5V 内阻Rs 500 要求LED的io1 10 3vs A 已知运放的Avo 104 Ri 5k Ro 100 解 驱动电路需要将电压vs转换为电流io1 已知LED的光强度与流过LED的电流io1成正比 要求LED的光强度与电压信号vs成正比 选用电流串联负反馈电路 选用电流串联负反馈电路 所以Rf 1k 又因为根据虚断有 深度负反馈时 7 8负反馈放大电路的稳定问题 负反馈可以使放大器工作更稳定 正反馈将使放大器工作更加不稳定 甚至在没有输入信号时也会有输出信号 自激振荡 自激振荡条件 当时 经过一次反馈循环之后的输出与原来的输出相同 自激振荡条件 自激振荡条件 幅度条件与相位条件同时满足时 才会产生自激振荡 消除自激振荡的措施 消除自激振荡的措施 相位裕度 增益裕度 相位裕度与增益裕度越大 说明电路越不容易出现自激振荡