电子放大电路中的反馈.ppt

2020年3月26日星期四 1 第6章放大电路中的反馈 6 1反馈的基本概念 6 2负反馈的类型 6 4深度负反馈放大电路的分析 6 3负反馈对放大电路的影响 6 5负反馈放大电路的稳定性 2020年3月26日星期四 2 6 1负反馈的基本概念 1 静态时 若温度上升使集电极电流IC增大 发射极电流IE也随之增大 则基极与发射极之间的电压随之减小 基极电流IB减小 使得集电极电流IC也要减小 放大电路的静态工作点趋向稳定 6 1 1负反馈举例 2020年3月26日星期四 3 2 动态时 若 1 RE rbe 则放大器将获得稳定的电压增益 2020年3月26日星期四 4 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 放大电路的输入电压或输入电流 的措施称为反馈 3 什么是反馈 2020年3月26日星期四 5 6 1 2反馈的一般表达式 由基本放大电路和反馈网络两部分组成 反馈信号与输入信号在放大电路的输入端叠加 基本放大电路的净输入信号 书p260 2020年3月26日星期四 6 如Xf 0 Xd Xi 无反馈 负反馈 2020年3月26日星期四 7 1 交流反馈与直流反馈 反馈只对交流信号起作用 称为交流反馈 在反馈网络中串接隔直电容 可以隔断直流 反馈只对交流起作用 在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容 可只对直流起作用 反馈只对直流起作用 称为直流反馈 6 2负反馈的四种组态 6 2 1负反馈的类型 2020年3月26日星期四 8 如果反馈信号取自输出电压信号 叫电压反馈 如果反馈信号取自输出电流信号 叫电流反馈 2 电压反馈和电流反馈 2020年3月26日星期四 9 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同 可以分为串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号串联 即反馈电压信号与输入电压比较的 叫串联反馈 反馈信号与输入信号并联 即反馈电流信号与输入电流比较的 叫并联反馈 3 串联反馈和并联反馈 2020年3月26日星期四 10 6 2 2四种负反馈组态 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 2020年3月26日星期四 11 分析步骤 3 是否负反馈 瞬时极性法 4 是负反馈 那么是何种类型的负反馈 判断反馈的组态 1 找出反馈网络 2 是交流还是直流反馈 6 2 3负反馈组态的判断方法 2020年3月26日星期四 12 增加隔直电容C后 Rf只对交流起反馈作用 判断交 直流反馈的方法 2020年3月26日星期四 13 瞬时极性法 利用电路中各点对 地 的交流电位的瞬时极性来判断正反馈还是负反馈 1 先设输入端电位为正 而后逐级定出各点电位的瞬时极性 2 判断反馈到输入端的信号的瞬时极性是否对净输入信号起削弱作用 如果是削弱的 则为负反馈 判断负反馈的方法 2020年3月26日星期四 14 三极管的集电极与基极相位相反 三极管的发射极与基极相位相同 2020年3月26日星期四 15 例 判断负反馈 RE1 RE2是本级直流负反馈 RE1是交流负反馈 使净输入信号ube减小 2020年3月26日星期四 16 VCC 例 判断负反馈 Rf是交 直流负反馈 使净输入信号ib减小 if 2020年3月26日星期四 17 电压反馈输出取样 判断输出取样 输出端短路法 反馈信号取自输出电压信号 叫电压反馈 2020年3月26日星期四 18 电流反馈输出取样 如果反馈信号取自输出电流信号 叫电流反馈 判 u0 0 但if不等于0 if if 2020年3月26日星期四 19 ib ii if 并联反馈 ube ui uf 串联反馈 输入联接 反馈信号与输入信号串联 即反馈电压与输入电压比较的 叫串联反馈 反馈信号与输入信号并联 即反馈电流与输入电流比较的 叫并联反馈 2020年3月26日星期四 20 输出端短路法 即将放大电路的输出端短路 若反馈信号为零则为电压反馈 若反馈信号仍然存在则是电流反馈 引入电压负反馈的目的是稳定输出电压 引入电流负反馈的目的是稳定输出电流 四种组态 即电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈和电流并联负反馈 小结 2020年3月26日星期四 21 例 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 uc1 ub2 uc2 此电路是电压串联负反馈 2020年3月26日星期四 22 例 判断是否负反馈 若是 判断反馈的组态 使ib减小 是电压并联负反馈 2020年3月26日星期四 23 例 判断是否负反馈 若是 判断反馈的组态 ib减小 电流并联负反馈 2020年3月26日星期四 24 例 判断电路中RE1 RE2的负反馈作用 使ube减小 电流串联负反馈 2020年3月26日星期四 25 例 判断如图电路中RE3的负反馈作用 使ube1减小 电流串联负反馈 对直流不起作用 2020年3月26日星期四 26 因反馈信号与输入信号在一点相加 为并联反馈 根据瞬时极性法判断 为负反馈 且为电压负反馈 电压并联负反馈 例试判断电路的反馈组态 2020年3月26日星期四 27 例试判断电路的反馈组态 解 根据瞬时极性法 见图中的红色 号 可知是负反馈 因反馈信号和输入信号加在运放A1的两个输入端 故为串联反馈 因反馈信号与输出电压成比例 故为电压反馈 结论 交直流电压串联负反馈 2020年3月26日星期四 28 电压 并联 1 用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈 正反馈 课堂练习 2020年3月26日星期四 29 电压 串联 负反馈 2 用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈 2020年3月26日星期四 30 6 3负反馈对放大电路性能的影响 反馈电路的基本方程 2020年3月26日星期四 31 6 3 1对放大倍数的影响 A 开环放大倍数 Af 闭环放大倍数 Af 2020年3月26日星期四 32 有 负反馈使放大倍数下降 负反馈使放大倍数的稳定性提高 称为反馈深度 表示闭环增益与开环增益相比所变化的倍数 求微分 2020年3月26日星期四 33 若 称为深度负反馈 此时 重要结论 在深度负反馈的情况下 放大倍数只与反馈网络有关 反馈深度 2020年3月26日星期四 34 6 3 2对输入电阻的影响 1 串联反馈 提高输入电阻 2020年3月26日星期四 35 2 并联反馈 降低输入电阻 2020年3月26日星期四 36 6 3 3对输出电阻的影响 1电压反馈 降低输出电阻 2电流反馈 提高输出电阻 2020年3月26日星期四 37 6 3 4展宽通频带 无负反馈 展宽通频带 2020年3月26日星期四 38 由于放大电路中元件 如晶体管 具有非线性 因而会引起非线性失真 一个无反馈的放大器 即使设置了合适的静态工作点 但当输入信号较大时 仍会使输出信号波形产生非线性失真 引入负反馈后 这种失真可以减小 6 3 5减小非线性失真 2020年3月26日星期四 39 2020年3月26日星期四 40 6 4深度负反馈放大电路的分析 深度负反馈的条件 深度负反馈放大倍数只考虑电阻电路F 6 4 1深度负反馈的实质 2020年3月26日星期四 41 放大倍数由电阻电路决定 6 4 2深度负反馈放大电路的分析 例由集成运放和三极管组成的深度电压串联负反馈放大电路如图 试写出该电路的闭环电压增益近似表达式 2020年3月26日星期四 42 同相比例电路 例求电路的闭环增益表达式 2020年3月26日星期四 43 电压并联负反馈 例写电路的闭环增益表达式 2020年3月26日星期四 44 例 写电路的闭环增益表达式 有源反馈电路 电压串联负反馈 2020年3月26日星期四 45 在深度负反馈条件下估算输入输出电阻 注 表中的输入 输出电阻均指有反馈的输入 输出电阻 2020年3月26日星期四 46 未加任何输入信号 放大电路仍会产生一定频率的信号输出 使放大器的正常工作受到破坏 AF在高频区或低频区产生的附加相移达到180 使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈 当同时满足了一定的幅值条件时 便产生自激振荡 6 5负反馈放大电路的稳定性 自激振荡 2020年3月26日星期四 47 6 5 1自激振荡产生的条件 负反馈放大电路产生自激振荡 因此 产生自激振荡的条件是回路增益等于负1 2020年3月26日星期四 48 上式的模和相角分别为自激振荡的幅值条件和相位条件 AF是放大电路和反馈电路的总附加相移 如果在中频条件下 放大电路有180 的相移 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 如果幅值条件满足要求 放大电路产生自激 在许多情况下反馈电路是由电阻构成的 所以 F 0 AF A F A 由 2020年3月26日星期四 49 6 5 2负反馈放大电路的稳定性的定性分析 单管共射负反馈放大电路 不存在满足相位条件的频率为fo 不可能自激振荡 两管负反馈放大电路 也不可能自激振荡 2020年3月26日星期四 50 1 放大电路级数愈多 引入负反馈后愈容易产生高频振荡 放大电路中耦合电容 旁路电容等愈多 引入负反馈后 愈容易产生低频振荡 2 1 AF 愈大 即反馈愈深 满足幅值条件的可能性愈大 产生自激振荡的可能性就愈大 3 电路的自激振荡是由其自身条件决定的 不因其输入信号的改变而消除 定性分析 三管以上可以自激振荡 4 要消除自激振荡 就必须破坏产生振荡的条件 而只有消除了自激振荡 放大电路才能稳定地工作 2020年3月26日星期四 51 6 5 3负反馈放大电路稳定性的判断 满足相位条件的频率为fo 满足幅值条件的频率为fC 消除自激就是设法使 180和20lg AF 0不能同时满足 1 若不存在fo则电路稳定 2 若存在fo 且fofC 则电路稳定 不会产生自激振荡 1 稳定判断方法 2020年3月26日星期四 52 2 稳定裕度 破坏自激振荡的条件 或写为 其中 Gm 幅值裕度 一般要求Gm 10dB m 相位裕度 一般要求 m 45 保证可靠稳定 留有余地 2020年3月26日星期四 53 反馈深度的讨论 一般负反馈 称为反馈深度 正反馈 自激振荡 深度负反馈 2020年3月26日星期四 54 1 滞后补偿滞后补偿是在反馈环内的基本放大电路中插入一个含有电容C的电路 使开环增益A的相位滞后