3.5电气自动化专业电子技术-模拟电子技术电子教案-5

模拟电子技术 课程教案（适用于纸介质教案）授课题目：第4章 负反馈放大电路教学目的、要求：要知道1. 反馈、反馈深度的概念；2. 负反馈放大电路增益的一般表达式；3. 负反馈对放大电路性能的影响会判断反馈类型和极性会计算深度负反馈放大电路电压放大倍数教学重点及难点：重点1、负反馈概念。2、各种反馈类型的判断。3、负反馈对放大器性能的影响和改善难点1、并联和串联负反馈及电流负反馈的判断2、非深度负反馈电路的计算。可只讲参数的含义和计算方法，可不作仔细的数学推导教学方法与手段：本讲宜教师讲授。用多媒体演示半导体的结构、导电机理、PN结的形成过程及其伏安特性等，便于学生理解和掌握；用多媒体演示二极管的结构、伏安特性以及温度对二极管特性的影响等，便于学生理解和掌握。课堂教学时间分配：12学时教学基本内容：4.1反馈的基本概念4.1.1 反馈的概念1）什么是反馈反馈：将放大器输出信号的一部分或全部经反馈网络送回输入端。反馈的示意图见下图所示。反馈信号的传输是反向传输。开环：放大电路无反馈，信号的传输只能正向从输入端到输出端。闭环：放大电路有反馈，将输出信号送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。 图示中是输入信号，是反馈信号，称为净输入信号。所以有 2) 负反馈和正反馈负反馈：加入反馈后，净输入信号，输出幅度增加。应用：正反馈提高了增益，常用于波形发生器。3) 交流反馈和直流反馈直流反馈：反馈信号只有直流成分；交流反馈：反馈信号只有交流成分；交直流反馈：反馈信号既有交流成分又有直流成分。直流负反馈作用：稳定静态工作点；交流负反馈作用：从不同方面改善动态技术指标，对Au、Ri、Ro有影响。2、反馈的判断1）有无反馈的判断（1） 是否存在除前向放大通路外，另有输出至输入的通路即反馈通路；（2） 反馈至输入端不能接地，否则不是反馈。2）正、负反馈极性的判断之一 瞬时极性法（1）在输入端，先假定输入信号的瞬时极性；可用“+”、“-”或“”、“”表示；（2）根据放大电路各级的组态，决定输出量与反馈量的瞬时极性;（3）最后观察引回到输入端反馈信号的瞬时极性，若使净输入信号增强，为正反馈，否则为负反馈。3）电压反馈和电流反馈（1）电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例（采样输出电压）；（2）电流反馈，反馈信号的大小与输出电流成比例（采样输出电流）。（3）判断方法：将输出电压短路，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。应用中，若要稳定输出端某一电量，则采样该电量，以负反馈形式送输入端。电压负反馈作用：稳定放大电路的输出电压。电流负反馈作用：稳定放大电路的输出电流。4）串联反馈和并联反馈（根据反馈信号在输入端的求和方式）（1）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上，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。（2）并联反馈，反馈信号加在放大电路输入回路的同一个电极，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。（3）判别方法：将反馈节点对地短接，若输入信号仍能送入放大电路，则反馈为串联反馈，否则为并联反馈。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另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，另一个加在反相输入端则为串联反馈。5）正、负反馈极性的判断法之二：在明确串联反馈和并联反馈后，正、负反馈极性可用下列方法来判断：（1）反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时：瞬时极性相同的为正反馈；瞬时极性相反的是负反馈；（2）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。对三极管放大电路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。 6）直、交流反馈方法判断：根据反馈网络中是否有动态元件进行判断。（1）若反馈网络无动态元件（通常为电容），则反馈信号交、直流并存；（2）若反馈网络有电容串联，则只有交流反馈；（3）若反馈网络有电容并联，则只有直流反馈。4.1.2 反馈的极性与类型1、负反馈放大电路的四种基本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。2、四种负反馈组态及组态的判断（1）电压串联负反馈* 表现形式：输出和反馈均以电压的形式出现(a)分立元件放大电路 (b)集成运放放大电路在放大器输出端，采样输出电压, 反馈量 与 成正比，为电压反馈 ；在放大器输入端,信号以电压形式出现, 与 相串联,为串联反馈 ；* 判断方法对上图(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为+，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈。对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。（2）电流串联负反馈* 表现形式：输出采样输出电流，而反馈量则以电压的形式出现电路如下图所示。图(a)是共射基本放大电路将Ce去掉而构成。图 (b)是由集成运放构成。 (a) (b)* 判断方法：对图(a)，反馈电压从Re上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。（3）电压并联负反馈* 表现形式：输出采样输出电压，而反馈量则以电流的形式出现.电路如下图所示。* 判断方法：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。因为并联反馈，在输入端采用电流相加减。即为电压并联负反馈。（4）电流并联负反馈电流并联负反馈的电路如下图 (a)、(b)所示。* 表现形式：输出和反馈均以电流的形式出现 (a) (b) * 判断方法：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，且因输出电压短路，反馈电压仍然存在，因为并联反馈，在输入端采用电流相加减。即为电流并联负反馈。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。4.2 负反馈放大电路的方框图及增益分析方法1） 负反馈对放大倍数的影响 根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降|1+AF|倍，只不过不同的反馈组态AF的量纲不同而已。在负反馈条件下放大倍数的稳定性也得到了提高。 有反馈时，增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。2）负反馈对输入和输出电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联反馈或并联反馈有关，而与电压反馈或电流反馈无关。负反馈对输出电阻的影响与反馈采样的方式有关，即与电压反馈或电流反馈有关，而与串联反馈或并联反馈无关。（1）对输入电阻的影响串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小（2）电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈可以使输出电阻增加， 电压负反馈可以使输出电阻减小，这与电压负反馈可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小。3） 负反馈对通频带的影响 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。4） 负反馈对非线性失真的影响 负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。因加入负反馈，放大电路的输出幅度下降，不好对比，因此必须要加大输入信号，使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原来有失真时的输出幅度才有意义。5） 负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。4.3 负反馈放大电路的稳定性问题4.3.1 产生自激振荡的条件和原因4.3.2 消除自激振荡的常用方法【本章小结】本章主要讲述了反馈的基本概念、负反馈放大电路的方块图及一负反馈对放大电路性能的影响和放大电路的稳定性等问题，阐明了反馈的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、根据需要正确引入负反馈的方法、负反馈放火电路稳定性的判断方法和自激振荡的消除方法等。主要小结为：一、反馈的概念在电子电路中，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。若反馈的结果使输出量的变化（或净输入量）减小，则称之为负反馈；反之，则称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。本章重点研究交流负反馈。交流负反馈有四种组态：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。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；若反馈量取自输出电流,则称之为电流反馈；输入量、反馈量和净输入量，以电压形式相叠加，即，称为串联反馈；以电流形式相叠加，即，称为并联反馈。反馈组态不同，、和的量纲也就不同。二、反馈类型的判断在分析反馈放大电路时，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈通路；“直流反馈或交流反馈”决定于反馈通路存在于直流通路还是交流通路”；“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈。为判断交流负反馈放大电路中引入的是电压反馈还是电流反馈，可令输出电压等于零，若反馈量随之为零，则为电压反馈，若