模电教学++第四章++负反馈放大电路.ppt

第四章负反馈放大电路,4.1反馈的概念,1.反馈,将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。,内部反馈,外部反馈,4.1反馈的概念,1.反馈,反馈通路信号反向传输的渠道,开环无反馈通路,闭环有反馈通路,反馈通路（反馈网络）,信号的正向传输,2.反馈放大电路的方框图,信号源,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,放大：,迭加：,信号关系：,A称为开环放大倍数,AF称为闭环放大倍数,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,负反馈放大器,F称为反馈系数,二.负反馈放大电路的方框图,三、负反馈放大电路的一般表达式,开环增益（考虑反馈网络的负载效应）,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,即,闭环增益的一般表达式,又因为,所以,对信号源的增益,三、负反馈放大电路的一般表达式,信号在四种反馈阻态中的具体形式,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,四.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,4.2反馈的分类与判别,1.电路中的反馈分类,（1）正反馈与负反馈,正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。,负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。,另一角度,正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。,负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。,判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率（正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。,例,(+),(+),(-),(-),(-),净输入量,(+),(+),(-),(-),净输入量,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量,级间负反馈,（2）交流反馈与直流反馈,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。,取决于反馈通路。,例,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),（3）电压反馈与电流反馈,反馈信号是由输出电压引起的，称为电压反馈；反馈信号是由输出电流引起的，称为电流反馈。（4）串联反馈与并联反馈反馈信号与输入信号以串联方式连接的（电压相加减），称为串联反馈；反馈信号与输入信号以并联方式连接的（电流相加减），称为并联反馈。,2、四种类型的反馈组态,1）类型,由此可组成四种阻态：,输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。,输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,2）四种阻态的判断方法,电流：将负载短路，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈量为零。,一.电压串联负反馈,因为反馈电压：,从输入端看，有：,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈,vd=vi-vF,故为串联负反馈。,用“瞬时极性法”判断反馈极性：假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，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。,反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。,分立电路电压串联负反馈,RL,电压负反馈的特性稳定输出电压,稳定过程：,负载变化时，输出电压稳定输出电阻,二.电压并联负反馈,因为反馈电流：,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈,id=ii-iF,从输入端看有：,反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。,故为并联负反馈。,分立电路电压并联负反馈,反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈,id=ii-iF,在输入端有,故为并联负反馈。,因为反馈电流：,三.电流并联负反馈,因为反馈电流：,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈,又因为在输入端有:,反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。,故为并联负反馈。,分立电路组成的电流并联负反馈,引入电流负反馈的目的稳定输出电流,稳定过程：,负载变化时，输出电流稳定输出电阻,RL,四.电流串联负反馈,因为反馈电压：Uf=ioRf,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈,vd=vi-vF,又因为在输入端有,反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。,故为串联负反馈。,分立电路组成的电流串联负反馈,引入电流负反馈的目的稳定输出电流,稳定过程：,负载变化时，输出电流稳定输出电阻,RL,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？,2.反馈极性：正反馈与负反馈,判定方法“瞬时极性法”,例题2:试判断下列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。,动画演示,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。,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。,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,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。,4.3负反馈对放大电路的影响,提高放大倍数的稳定性,减少非线性失真,扩展通频带,对输入电阻和输出电阻的影响,1、提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍,另一方面,在深度负反馈条件下,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,开环幅频响应,2、扩展通频带,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环幅频响应,3、减少非线性失真,闭环时增益减小，线性度变好。,4、对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈增大输入电阻,并联负反馈减小输入电阻,电压负反馈减小输出电阻，稳定输出电压,电流负反馈增大输出电阻，稳定输出电流,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引直流负反馈,要稳定交流量,引交流负反馈,要稳定输出电压,引电压负反馈,要稳定输出电流,引电流负反馈,要增大输入电阻,引串联负反馈,要减小输入电阻,引并联负反馈,4.4深度负反馈对放大倍数的影响,4.4.1深度负反馈的特点,4.4.2深度负反馈条件下的近似计算,4.4.1深度负反馈的特点,深度负反馈的特点虚断和虚短,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式,得,输入量近似等于反馈量,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念,4.4.1深度负反馈的特点,串联负反馈，输入端电压求和。,深度负反馈条件下,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈，输入端电流求和。,4.4.2深度负反馈条件下的近似计算,各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,利用虚短和虚断的概念得知,则反馈系数为,闭环电压增益,4.4.2深度负反馈条件下的近似计算,（1）电压串联负反馈,*闭环输入电阻,当负载开路，且忽略反馈网络的负载效应时,比无反馈时增加了,4.4.2深度负反馈条件下的近似计算,（1）电压串联负反馈,*闭环输出电阻,比无反馈时减小了,4.4.2深度负反馈条件下的近似计算,（2）电流并联负反馈,利用虚短和虚断可知,反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,则,4.4.2深度负反馈条件下的近似计算,（3）电压并联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用虚短和