模拟电路新版第六章.ppt

1 第六章放大电路中的反馈 要求 掌握反馈的相关概念 掌握各种反馈的判断方法 掌握深度反馈下的放大电路相关计算 2 一 反馈 feedback 说明 系统是一个广义的概念 经过的途径称为反馈网络 3 分压式工作点稳定电路 ic通过Re对ube产生影响 第二章习题 uo通过Rb对ib产生影响 4 说明 首先找到反馈网络 支路 将输入和输出联系到一起 输入 基极 CE CC 发射极 CB 同 反 相端 运放 输出 集电极 CE CB 发射极 CC 2 反馈的分类 正反馈和负反馈 按照极性 判断方法 瞬时极性法 5 说明 净输入信号指在输入信号中去掉反馈信号后的那部分 按照反馈支路的方向判断各点 不是信号极性 而指信号 增大 减小 6 例1 判断下列电路中反馈的极性 7 通过Re引入了负反馈 8 常见放大电路CE CS 输入 b 输出 c 反相 若b为 则c为 CC CD 输入 b 输出 e 同相 若b为 则e为 CB CG 输入 e 输出 c 同相 若e为 则c为 集成运放若同相端输入为 则输出为 若反相端输入为 则输出为 差动放大若从同一管的基极入集电极出 则输入输出反相 若从一管基极入 另一管集电极出 则输入输出同相 总结 判断原则 9 说明 放大电路多采用负反馈 有稳定电路的作用 正反馈可以获得较大的放大倍数 但不稳定 直流反馈和交流反馈 按照信号的交直流性质 反馈信号中只包括直流成分则称直流反馈 只包括交流成分则称交流反馈 通常二者兼而有之 直流反馈作用是调整静态工作点 交流反馈只对动态性能起作用 10 直流负反馈 交流负反馈 11 电压反馈和电流反馈 按照输出端的采样方式 反馈信号取自输出电压则称电压反馈 取自输出电流则称电流反馈 12 电压负反馈 电流负反馈 13 串联反馈和并联反馈 按照输入端的求和方式 反馈信号和输入信号以电压形式求和则称串联反馈 以电流形式求和则称并联反馈 并联负反馈 串联负反馈 14 反馈组态 输出方式 输入方式 反馈极性 说明 反馈的分类方法并不是固定不变 比如局部反馈 单级 级间反馈 多级 等 通过R3引入的是局部反馈 通过R4引入的是级间反馈 通常主要研究级间反馈或称总体反馈 15 电压串联正反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 16 电流并联负反馈 电压串联负反馈 17 3 反馈的一般表达 方框图中信号是单向流通的 18 几个概念 三者的关系 闭环增益 引入反馈后 开环增益 没有反馈时 反馈系数 基本反馈方程式 AF称为回路增益 1 AF称为反馈深度 19 说明 Af A F是一般性定义 它们常常是有量纲的 讨论 a 若AF 0 则 1 AF 1 此时反馈极性为负 Af A b 若AF A c 若 1 AF 1 成为深度负反馈 此时 d 若 1 AF 0 则有Af 也就是说Xi 0 而Xo 0 自激振荡 常用 20 电压并联负反馈 举例 电流串联负反馈 Aui为转移电阻 Fiu为互导 Aiu为转移电导 Fui为互阻 21 电压串联负反馈 电流并联负反馈 Auu为电压放大倍数Fuu为电压反馈系数 Aii为电流放大倍数Fii为电流反馈系数 22 二 负反馈对放大电路的影响 1 提高放大倍数的稳定性 2 减小非线性失真 仅限于放大区内的失真 3 展宽频带 减小频率失真 4 对输入 输出电阻的影响 输入电阻 串联负反馈 并联负反馈 23 小结 串联负反馈使得Ri增大 并联负反馈使得Ri降低 电压负反馈使得Ro下降 电流负反馈使得Ro增大 引入负反馈对输入 输出电阻的影响均指反馈环路内 性能的提高牺牲了电压放大倍数 输出电阻 电压负反馈 电流负反馈 24 三 引入负反馈的一般原则 稳定Q点应引入直流负反馈 改善动态性能应引入交流负反馈 根据信号源特点 增大输入电阻应引入串联负反馈 减小输入电阻应引入并联负反馈 根据负载需要 输出稳定电压 即减小输出电阻 应引入电压负反馈 输出稳定电流 即增大输出电阻 应引入电流负反馈 从信号转换关系上看 输出电压是输入电压受控源的为电压串联负反馈 输出电压是输入电流受控源的为电压并联负反馈 输出电流是输入电压受控源的为电流串联负反馈 输出电流是输入电流受控源的为电流并联负反馈 25 讨论一 为减小放大电路从信号源索取的电流 增强带负载能力 应引入什么反馈 为了得到稳定的电流放大倍数 应引入什么反馈 为了稳定放大电路的静态工作点 应引入什么反馈 为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号 应引入什么反馈 为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号 应引入什么反馈 26 讨论二 试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈 电流反馈 电压反馈 串联反馈 并联反馈 27 讨论三 电路中能够引入哪些组态的交流负反馈 只可能引入电压并联或电流串联两种组态的交流负反馈 28 四 负反馈放大电路的分析 深度负反馈情况下Af有两种计算方法 1 利用基本反馈方程 2 深度负反馈时Xi Xf 利用此条件求解Auf 注意 此时Af不一定是电压放大倍数 有时需要转换成Auf 29 例2 计算深度负反馈情况下的Auf 电流串联负反馈 两种方法求解 利用Xi Xf a 30 电压并联负反馈 b 利用Xi Xf计算 一般步骤 画交流通路 判断反馈组态 选择适当方法 利用Af 1 F只有在电压串联负反馈组态时直接得到Auf 其他组态需要转换 各种组态均可用Xi Xf估算Auf 对于串联负反馈为ui uf 并联负反馈为Ii If 深度负反馈下一般不计算Rif Rof 串联 Rif 并联 Rif 0电压 Rof 0电流 Rof 结论 31 例3 计算深度负反馈情况下的Auf Ausf 判断组态 电流并联负反馈 并联反馈 Ii If 同相放大 交流通路 32 判断组态 电压串联负反馈 串联反馈 ui uf 也可 33 五 放大电路的自激振荡 SelfExcitedOscillation 1 产生的物理过程 AF 1时Af 即Xi 0 而Xo 0 现象 输入信号为0时 输出有一定幅值 一定频率的信号 负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段 没有输入 净输入信号可以沿反馈环路不断循环下去 34 由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程 2 条件 净输入信号每沿反馈环路走完一周后即会增大 此时振荡不仅能够维持且振荡幅度不断增大直至受到器件非线性限制 起振条件 35 自激振荡产生的条件 相位条件是主要的 36 什么样的负反馈放大电路易产生自激振荡 三级或三级以上的直接耦合放大电路引入负反馈后有可能产生高频振荡 同理 耦合电容 旁路电容等为三个或三个以上的放大电路 引入负反馈后有可能产生低频振荡 放大电路的级数越多 耦合电容 旁路电容越多 引入的负反馈越深 产生自激振荡的可能性越大 环路放大倍数AF越大 越容易满足起振条件 闭合后越容易产生自激振荡 37 3 判断方法 通过波特图 电路不稳定 电路稳定 使环路增益下降到0dB的频率 记作fc使 A F 2n 1 的频率 记作f0 38 幅度裕度