模电第六章(模拟电子技术基础第四版童诗白华成英)精选ppt课件.ppt

第六章 放大电路中的反馈 6 1负反馈的概念 凡是将放大电路输出端的信号 电压或电流 的一部分或全部引回到输入端 与输入信号迭加 就称为反馈 若引回的信号削弱了输入信号 就称为负反馈 若引回的信号增强了输入信号 就称为正反馈 这里所说的信号一般是指交流信号 所以判断正负反馈 就要判断反馈信号与输入信号的相位关系 同相是正反馈 反相是负反馈 取 加强输入信号正反馈用于振荡器 取 削弱输入信号负反馈用于放大器 开环 闭环 负反馈的作用 稳定静态工作点 稳定放大倍数 提高输入电阻 降低输出电阻 扩展通频带 反馈框图 例 Rf RE1组成反馈网络 反馈系数 6 2负反馈的类型及分析方法 6 2 1负反馈的类型 一 电压反馈和电流反馈 电压反馈 反馈信号取自输出电压信号 电流反馈 反馈信号取自输出电流信号 电压负反馈 可以稳定输出电压 减小输出电阻 电流负反馈 可以稳定输出电流 增大输出电阻 根据反馈所采样的信号不同 可以分为电压反馈和电流反馈 电压反馈采样的两种形式 采样电阻很大 电流反馈采样的两种形式 采样电阻很小 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 串联反馈 反馈信号与输入信号串联 即反馈电压信号与输入信号电压比较 并联反馈 反馈信号与输入信号并联 即反馈信号电流与输入信号电流比较 串联反馈使电路的输入电阻增大 并联反馈使电路的输入电阻减小 二 串联反馈和并联反馈 ib i if 并联反馈 ube ui uf 串联反馈 三 交流反馈与直流反馈 交流反馈 反馈只对交流信号起作用 直流反馈 反馈只对直流起作用 若在反馈网络中串接隔直电容 则可以隔断直流 此时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 可以使其只对直流起作用 有的反馈只对交流信号起作用 有的反馈只对直流信号起作用 有的反馈对交 直流信号均起作用 增加隔直电容C后 Rf只对交流起反馈作用 注 本电路中C1 C2也起到隔直作用 增加旁路电容C后 Rf只对直流起反馈作用 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 稳定静态工作点 负反馈的分类小结 6 2 2负反馈的分析方法 分析步骤 3 是否负反馈 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 电阻 2 是交流反馈还是直流反馈 一 反馈类型的判断 正反馈和负反馈的判断 在放大电路的输入端 假设一个输入信号对地的极性 用 表示 按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性 直至判断出反馈信号的瞬时极性 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 反馈信号和输入信号加于输入回路一点时 瞬时极性相同的为正反馈 瞬时极性相反的是负反馈 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时 瞬时极性相同的为负反馈 瞬时极性相反的是正反馈 以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言 这样才有可比性 瞬时极性法 对三极管来说这两点是基极和发射极 对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端 电压串联负反馈 瞬时极性法 当vi一定时 若RL vo vf vid vo 电压串联负反馈 电压负反馈 串联负反馈 输出回路 输入回路 A F vi vid vf vo 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时 瞬时极性相同为负反馈 电压负反馈稳定输出电压 反馈信号与电压成比例 是电压反馈 反馈电压Vf与输入电压Vid是串联关系 故为串联负反馈 例1 试分析该电路存在的反馈 并判断其反馈组态 经Rf加在发射极E1上的反馈电压Vf与输入电压Vi是串联关系 故为串联负反馈 vf 解 根据瞬时极性法判断 该电路为负反馈 输出回路 反馈信号与电压成比例 是电压反馈 输入回路 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时 瞬时极性相同为负反馈 电压串联负反馈 例2 试分析该电路存在的反馈 并判断其反馈组态 解 根据瞬时极性法 电路是负反馈 反馈信号vf和输入信号vi加在运放A1的两个输入端 故为串联反馈 反馈信号与输出电压成比例 故为电压反馈 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时 瞬时极性相同为负反馈 交直流串联电压负反馈 电压并联负反馈 vo 反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时 瞬时极性相反为负反馈 电压负反馈 输出端的取样是电压 并联负反馈 输入端Ii和If以并联的方式进行比较 电流并联负反馈 反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时 瞬时极性相反为负反馈 当ii一定时 若RL 变化 io if iid io 电流负反馈稳定输出电流 电流负反馈 输出端的取样是电流 并联负反馈 输入端Ii和If以并联的方式进行比较 例3 试分析该电路存在的反馈 并判断其反馈组态 电流并联负反馈 解 根据瞬时极性法判断 输入信号与反馈信号是并联的形式 所以是并联负反馈 反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时 瞬时极性相反是负反馈 反馈信号取自与输出电流 所以是电流负反馈 例4 反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时 瞬时极性相反是负反馈 试分析该电路存在的反馈 并判断其反馈组态 电流并联负反馈 输入信号与反馈信号是并联的形式 所以是并联负反馈 反馈信号取自与输出电流 所以是电流负反馈 解 根据瞬时极性法判断 电流串联负反馈 vi vid vf 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时 瞬时极性相同为负反馈 输出端的取样是电流 所以是电流负反馈 输入端Vid和Vf以串联的方式进行比较 所以是串联负反馈 例5 电流串联负反馈 试分析该电路存在的反馈 并判断其反馈组态 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时 瞬时极性相同为负反馈 解 根据瞬时极性法判断 例6 试判断电路的反馈组态 解 根据瞬时极性法 经Rf加在E1上是交流负反馈 反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极 故为串联反馈 交流电压串联负反馈 经电阻R1加在基极B1上的是直流电流并联负反馈 小结 电压反馈和电流反馈 将输出电压 短路 若反馈信号为零 则为电压反馈 若反馈信号仍然存在 则为电流反馈 电压反馈 反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈 电压反馈与电流反馈的判断 电流反馈 反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈 串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号加在输入回路的同一个电极上 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 反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极 为并联反馈 一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈 对于运算放大器来说 反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端 则为并联反馈 一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系 此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系 小结 例7 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 对直流不起作用 例8 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 uo if ib i if uo 此电路是电压并联负反馈 对直流也起作用 例9 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 例9 判断Rf是否负反馈 若是 判断反馈的组态 电流并联负反馈 对直流也起作用 可以稳定静态工作点 二 负反馈放大电路的放大倍数 反馈网络的反馈系数 放大电路的闭环放大倍数 式中 由于 称为环路增益 放大电路的开环放大倍数 反馈深度 称为反馈深度 相当于引入负反馈 相当于引入正反馈 相当于输入为零时仍有输出 故称为 自激状态 环路增益 环路增益 是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益 当 1时称为深度负反馈 相当于 1 1 于是闭环放大倍数 说明 在深度负反馈条件下 闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数 与有源器件的参数基本无关 一般反馈网络是无源元件构成的 其稳定性优于有源器件 因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定 在此还要注意的是 和可以是电压信号 也可以是电流信号 1 当它们都是电压信号时 无量纲 和是电压放大倍数 2 当它们都是电流信号时 无量纲 和是电流放大倍数 3 当它们既有电压信号也有电流信号时 有量纲 和也有专门的放大倍数称谓 二 负反馈放大电路的放大倍数 方法一 当电路比较简单时 可直接用微变等效电路分析 例 放大倍数稳定性的比较 60时 Ao 93 50时 Ao 77 60时 AF 19 4 50时 AF 18 6 无负反馈时 有负反馈时 RB1 100k RB2 33k RE 2 4k RE1 100 RC 5k RL 5k 60EC 15Vrbe 1 62k 方法二 从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发 先计算Ao和F 计算AF F 0 1 5 5 0 04 RB1 100k RB2 33k RE 2 4k RE1 100 RC 5k RL 5k 60EC 15Vrbe 1 62k 方法三 放大倍数的近似计算 若 1 RF rbe 则 与方法一比较 在深度负反馈下 两种方法结果一致 深度负反馈 根据AF和F的上述关系 可以先找出反馈系数F 再算出AF 实际中需要计算的往往是电压放大倍数 而用上述关系计算出来的AF 除电压串联负反馈电路的AF表示电压放大倍数之外 其它组态电路的AF都不是电压放大倍数 要得到电压放大倍数 还要经过换算 下面从另一角度出发 介绍一种粗略估算深度负反馈电路的电压放大倍数的方法 由于AF 1 F Xo Xi 所以Xi FXo Xf Xo Xo Xf 这样 在串联负反馈电路里 Uf Ui U i 0 而在并联负反馈电路里 If Ii I i 0 同时 深度并联负反馈电路的输入电阻近似为0 故Ui 0 i 0 这种假设情况下 用近似方法无法计算放大器本身的电压放大倍数 但是 由于整个电路的输入电流Ii Ii US Ui RS US RS US和RS为信号源电压和内阻 利用这个关系 可以粗略计算出输出电压Uo相对于信号源电压US的放大倍数Aufs Aufs Uo US 例 计算图例10所示电压串联负反馈电路的电压放大倍数 图例10电压串联负反馈电路 图例10电压串联负反馈电路 例 计算图例1 所示电流串联负反馈电路的电压放大倍数 解在图 a 中 设输出电流Io为三极管集电极电流 且流出为正 则有而Ui Uf IoRe1 所以 图例11电流串联负反馈电路 在图 b 中 负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间 Uf IoR1 Uo IoRL Ui Uf 所以 例 计算图例12所示电压并联负反馈电路的电压放大倍数 图例12电压并联负反馈电路 图例12电压并联负反馈电路 在图 b 中 由于是电压并联负反馈 基本放大器输入端是集成运放反相输入端 这里的U i 0 If Uo Rf 本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻 Ii Ui R1 又由于Ii If 所以 Uo Rf Ui R1 于是得 例 计算图例13所示电流并联负反馈电路的电压放大倍数 图例13电流并联负反馈电路 图例13电流并联负反馈电路 解在图 a 中 设输出电流Io是三极管V2的集电极电流 且规定流出为正 由于Ui 0 在图 b 中 负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间 本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻 Uo IoRL U i 0 故Ii Ui R1 综合这些条件 可以得到 6 3负反馈对放大电路的影响 反馈电路的基本方程 一 对放大倍数的影响 Ao 开环放大倍数 AF 闭环放大倍数 同相 所以 则有 负反馈使放大倍数下降 引入负反馈使电路的稳定性提高 2 在深度负反馈的情况下 放大倍数只与反馈网络有关 二 改善波形的失真 加反馈前 加反馈后 改善 三 对输入 输出电阻的影响 1 串联负反馈使电路的输入电阻增加 2 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