第8章_负反馈放大器

2020 4 6 1 第8章负反馈放大器8 1反馈的基本概念8 2负反馈的四种组态8 3负反馈对放大电路性能的影响8 4负反馈放大电路的计算 2020 4 6 2 研究对象 负反馈对放大电路参数的影响 研究目的 产品生产过程中 很难保证一批产品的每个元件电路参数完全一致 如果不采用负反馈 产品对元件的参数要求很严格 否则产品的合格率将会大大降低 因此 实际的电子产品几乎都有负反馈电路 以此改善电路的性能 2020 4 6 3 8 1反馈的基本概念 iC iE uE uBE iB iC iE 2020 4 6 4 一 反馈的定义 所谓反馈就是将输出量 电压或电流 的部分或全部 通过一定的方式送回到放大器的输入端 开环放大电路 未引入反馈 闭环放大电路 引入了反馈 开环放大倍数 闭环放大倍数 2020 4 6 5 1 按反馈的极性分类 即判断是正反馈还是负反馈 正反馈 反馈信号Xf加强原来的输入信号Xi 使放大倍数 Af 上升 多用于振荡电路 负反馈 反馈信号Xf削弱原来的输入信号Xi 使放大倍数 Af 下降 多用于改善放大器性能 判断方法 瞬时极性法 二 反馈的分类和判断 2020 4 6 6 瞬时极性法 先假定输入信号为某一个瞬时极性 如正极性 表示瞬时信号的变化为增大 然后逐级推出电路其他有关各点的瞬时极性 最后判断反馈到输入信号的瞬时极性是增强还是消弱了原来的输入信号 ui ib ie uf ue ube ui uf减小 负反馈 2020 4 6 7 ui uo if ib ii if增大 正反馈 2020 4 6 8 2 按交 直流性质分类直流反馈 反馈到输入回路的信号是直流成分 引入直流反馈主要用于稳定静态工作点 交流反馈 反馈到输入回路的信号是交流成分 引入交流反馈主要用于改善放大电路性能 2020 4 6 9 3 按输出端取样对象分类电压反馈 反馈信号的取样对象是输出电压 特点是反馈信号与输出电压成正比关系 电流反馈 反馈信号的取样对象是输出电流 特点是反馈信号与输出电流成正比关系 2020 4 6 10 判断方法 法一 设输出电压为0 短路 若反馈仍存在 说明是电流反馈 否则是电压反馈 法二 依电路结构判断 反馈端与输出端不为三极管同一极 为电流反馈 电压反馈则是反馈端与输出端为三极管的同一极 2020 4 6 11 4 按接入端连接方式分类串联反馈 反馈信号以电压形式串接在输入回路中 以电压形式在输入回路中叠加决定净输入电压信号 并联反馈 反馈信号以并联的方式连接在输入回路中 以电流形式在输入端叠加决定净输入电流信号 RS越小 串联反馈效果越好 RS越大 并联反馈效果越好 2020 4 6 12 基本放大电路放大倍数 开环增益 反馈网络的反馈系数 净输入为 所以 故 反馈深度 1 AF 是描述反馈强弱的物理量 8 2负反馈的四种组态 一 反馈的一般表达式 2020 4 6 13 关于反馈深度的讨论 一般负反馈 称为反馈深度 深度负反馈 正反馈 自激振荡 2020 4 6 14 负反馈根据在输出端的采样信号和输入回路的接入方式划分四种组态 串联电压负反馈 串联电流负反馈 并联电压负反馈 并联电流负反馈 二 串联电压负反馈 2020 4 6 15 RL uf u i 开环放大倍数 电压放大倍数 反馈系数 闭环放大倍数 uo uo 电压负反馈对输出电压有稳定作用 2020 4 6 16 三 串联电流负反馈 开环放大倍数 互导放大倍数 反馈系数 闭环放大倍数 2020 4 6 17 io uf u i ib io 电流负反馈对输出电流有稳定作用 2020 4 6 18 四 并联电压负反馈 开环放大倍数 互阻放大倍数 反馈系数 闭环放大倍数 2020 4 6 19 五 并联电流负反馈 开环放大倍数 电流放大倍数 反馈系数 闭环放大倍数 2020 4 6 20 六 反馈类型及判别方法总结 1 直流反馈与交流反馈 注意电容的 隔直通交 作用 例题1 试判断下图电路中有哪些反馈支路 各是直流反馈还是交流反馈 2020 4 6 21 2 反馈极性 正反馈与负反馈 判定方法 瞬时极性法 例题2 试判断图示电路中反馈支路的反馈极性 对于串联反馈 输入量与反馈量作用在不同的两点上 若瞬时极性相同为负反馈 瞬时极性相反为正反馈 对于并联反馈 输入量与反馈量作用在同一点上 若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈 瞬时极性相同为正反馈 2020 4 6 22 3 取样方式 电压反馈与电流反馈 假设输出端交流短路 RL 0 即UO 0 若反馈信号消失了 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 判断方法 输出短路法 电流反馈 反馈信号的大小与输出电流成比例 2020 4 6 23 例题3 试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈 2020 4 6 24 4 比较方式 串联反馈和并联反馈 串联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极 有 此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系 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 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 则为并联反馈 一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈 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 vd vi vF 2020 4 6 25 例题4 试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈 2020 4 6 26 负反馈使放大电路的放大倍数下降 但它对放大电路的性能有极大的改善 8 3负反馈对放大电路性能的影响 一 提高放大倍数的稳定性 假定开环放大倍数变化了dA 则 即 开环放大倍数变化了dA时 闭环放大倍数相应变化dA l十AF 2 2020 4 6 27 引入负反馈后 放大倍数的稳定性提高了 1 AF 倍 用dA A表示开环放大倍数的相对不稳定程度 用dAf Af来表示闭环放大倍数的相对不稳定程度 结论 2020 4 6 28 例8 1某负反馈放大电路 其A 104 反馈系数F 0 01 如由于某些原因 使A变化了 求Af的相对变化量是多少 解 A变化的情况下 Af只变化 2020 4 6 29 例8 2对一个串联电压负反馈放大电路 若要求Auf 100 当基本放大电路放大倍数Au变化时 闭环增益变化不超过 求Au及反馈系数F 解 2020 4 6 30 二 减小非线性失真和拟制干扰 噪声 A 非线性失真 就是放大器中存在非线性器件 使得放大倍数随信号的大小而变化 会把输入的正弦信号变成一个非正弦的输出信号 引入负反馈后 非线性失真将会减小 2020 4 6 31 注意 负反馈只能减小本级放大器所产生的非线性失真 而对输入信号本身的非线性无能为力 放大电路的非线性失真 放大电路自身产生的噪声 加入负反馈后 2020 4 6 32 三 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响只取决于反馈网络和基本放大器在输入端连接方式 1 串联负反馈使输入电阻提高 无反馈时的输入电阻为 有反馈时的输入电阻为 串联电压负反馈时 串联电流负反馈时 引入串联负反馈后 输入电阻rif增大到 1 AF ri 结论 2020 4 6 33 引入并联负反馈后 输入电阻rif减小到ri 1 AF 2 并联负反馈使输入电阻减小 无反馈时的输入电阻为 有反馈时的输入电阻为 并联电压负反馈时 并联电流负反馈时 结论 2020 4 6 34 四 负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响只取决于反馈网络和基本放大器在输出端连接方式 1 电压负反馈使输出电阻减小 求输出电阻 令Xi 0 则X i Xf FUo 串联负反馈时 并联负反馈时 结论 引入电压负反馈后 输出电阻rof减小到ro 1 AF 2020 4 6 35 2 电流负反馈使输出电阻增大 求输出电阻 令Xi 0 则X i Xf FIo 串联负反馈时 并联负反馈时 结论 引入电流负反馈后 输出电阻rof增大到 1 AF ro 2020 4 6 36 结论 串联负反馈增大放大器的输入电阻并联负反馈减小放大器的输入电阻 电压负反馈 稳定输出电压 减小输出电阻电流负反馈 稳定输出电流 增大输出电阻 输入电阻 输出电阻增大和减小的数量都与反馈深度 1 AF 有关 2020 4 6 37 选择什么类型负反馈的原则是 要稳定直流量 静态工作点 应引入直流负反馈 要改善交流性能 应引入交流负反馈 要稳定输出电压 应引入电压负反馈 要稳定输出电流 需引入电流负反馈 要提高输入电阻 引入的是串联负反馈 要减小输入电阻 则引入并联负反馈性能的改善或改变都与反馈深度 1 AF 有关 且均是以牺牲放大倍数为代价 2020 4 6 38 含有负反馈放大电路的参数求解一般比较复杂 但在深度负反馈的情况下 闭环放大倍数就比较简单 此式表明 闭环放大倍数只与反馈系数有关 而与基本放大电路的放大倍数无关