反馈的概念及判断方法

1、第十六讲 反馈的概念及判断方法； 负反馈 的四种基本组 第六章 放大电路的反馈 教学目的 1、掌握反馈的基本概念和类型，判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及它们在电 路中的作用 2、理解多种负反馈对放大电路性能的影响，会根据实际要求在电路中引入适当的反馈 3、掌握负反馈的一般表达式，会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数 4、了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件，会在放大电路中接入校正环节以消除振荡。 教学重点和难点 1、负反馈组态的判断 2、深度负反馈条件下电压放大倍数的计算 3、负反馈放大电路自激振荡的判断及消除 教学内容 第一节 反馈的基本概念及判断方法 一、反馈的基本概念 二、反馈

2、的判断 第二节 负反馈放大电路的四种基本组态 一、负反馈放大电路分析要点 二、四种负反馈组态 三、反馈组态的判断 第三节 负反馈放大电路的方框图及一般表达式 一、负反馈放大电路的方框图表示法 二、四种组态的方框图 三、负反馈放大电路的一般表达式 第四节 深度负反馈放大电路倍数的分析 第五节 负反馈对放大电路性能的影响一、稳定放大倍数 二、改变输入电阻和输出电阻 三、展宽频带 四、减小非线性失真 五、放大电路引入负反馈的一般原则 第六节 负反馈放大电路的稳定性 一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件 二、 负反馈放大电路稳定性的分析 三、负反馈放大电路的稳定性的判断 四、负反馈放大电路自激振

3、荡的消除方法 本章讨论的问题： 1.什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正反馈和负反馈？为什么要引入反 馈？ 2.如何判断电路中有无引入反馈？引入的是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还 是负反馈？ 3.交流负反馈有哪四种组态？如何判断？ 4.交流负反馈放大电路的一般表达式 是什么？ 5.放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别 产生什么样的影响？ 6.什 么是深度负反馈？在深度负反馈下， 如何估算反馈 系数和放大倍数？ 7.为什么放大电路以 三级为最常见？ 8.负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的负反馈容易产生自激振荡？如何消除 自激振荡？ 6.1 反馈的基本概念及判断方法

4、这个方向称为正向传输。 反馈就是将 与原输入信号相加或相减后再作用 放大电路无反馈也称 开环， 放大 6.1.1 反馈的基本概念 在放大电路中， 信号的传输是从输入端到输出端， 输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路， 到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以， 电路有反馈也称 闭环 。反馈的示意图见图。 入信号。所以有 图中 Xi 是输入信号， Xf 是反馈信号， Xi 称为净输 Xi Xi Xf 6.1.2 反馈的判断 一、有无反馈的判断 负反馈 ， 加入反馈后，净输入信号 Xi Xi ，输出幅度增加。 二、反馈极性的判断 正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法 在放大

5、电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“ - ”或“”、 “” 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电压 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。 三、直流反馈与交流反馈的判断 反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交 流成分又有直流成分时为交直流反馈。 正反馈和负反馈的判断法之二： 正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后， 正反馈和负反馈可用下列规则来判断： 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

6、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。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。 （动画 9-1 ）（动画 9-2 ） 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.2.1 负反馈放大电路的分析要点 一、电压反馈和电流反馈 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。 电压反馈与电流反馈的判断： 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。 二、串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入

7、信号加在放大电路输入回路的同一个电极， 则为并联反馈， 此时反馈信 号与输入信号是电流相加减的关系； 反之， 加在放大电路输入回路的两个电极， 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。 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。 例题 1:试判断图所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“ +、”“- ”号 ，可知经电阻 R1加

8、在基极 B 1上的是直 流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例， 故为电流反馈。结论是直流电流并联负反馈。 经Rf 加在E1上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极，故为 串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。 例题 09.1 图 例题 09.2:试判断图 09.03 所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“ +”、“ -”号，可知是负反馈。因反馈信号和 输入信号加在运放两个输入端， 故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例， 故为电压反 馈。 结论：交、直流串联电压负反馈 6.2.2 四种负反馈组态 负反馈的类型有四种， 即电压串联负反馈、电压并联负反馈、

9、电流串联负反馈和电流并联负 反馈。在此要分析反馈的属性、求放大倍数等动态参数。 一、电压串联负反馈 (a) 分立元件放大电路 (b) 集成运放放大电路 图 09.05 电压串联负反馈 (1) 判断方法 对图 09.05(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， 这将在下面分析。 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

10、为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。 (2) 闭环放大倍数 对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以 Xo Vo Xi Vi vv AvvF vv . X V 反馈系数 Fvv. f.f ，对于图 09.05(a) Xo Vo F vv Re1 ,Avvf 1 Rf Re1 RfRe1 对于图 09.05(b) R1 Rf F vv ,Avvf 1f RfR1 R1 二、电压并联负反馈 电压并联负反馈的电路如图 09.06 所示。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。 Ii

11、 IfI i Avi Vo / Ii Avif Vo/ Ii Fiv I f /Vo 图 09.06 电压并联负反馈 具有电阻的量纲 具有电阻的量纲 具有电导的量纲 Avif Vo Avi Ii 1 Avi Fiv Avif 称为互阻增益， Fiv 称为互导反馈系数， Avi Fiv 相乘无量纲。 对于深度负反馈，互阻增益为 Avif1. Fiv Vo / Rf 1 Fiv iv Vo Rf 而电压增益为 AvvfVo VoAvif 1 Rf vvf Vi Ii R1 R1 R1Fiv R1 三、电流串联负反馈 电流串联负反馈电路如图 09.07所示。图 09.07 (a)是基本放大电路将 C

12、e去掉而构成， 图 09.07 (b) 是由集成运放构成。 对图 09.07 (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。 (a) (b) 图 09.07 电流串联负反馈 对图 09.07(b) 的电路，求其互导增益 1. IoR Aivf .Fvi Fvi Io 于是 Aivf 1/R ，这里忽略了 Rf 的分流作用。电压增益为 AvvfV.oI.o RL ViVi Aivf RL RL R 四、电流并联负反馈 电流并联负反馈的电路如图 09.08(a)、(b) 所示。对于图 (a) 电路，反馈

13、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。 (a) 图 09.08 并联电流负反馈 (b) 电流反馈系数是 Fii If /Io ，以图 09.08(b)为例 If Rf If (If R2 I o)R2 0 R2 Rf Io Fii = If Io R2 R2 Rf 电流放大倍数 Aiif1 Fii (1 RRf2) 与运放内部参数无关。 电压放大倍 显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关， 数为 iif Avvf =VVoi IIoiRR1L Aiif RRL1(1 RRf2) RRL1 例题 09.4：回答下列问题。 求图 09.09 在静

14、态时运放的共模输入电压 ; 若要实现串联电压反馈 , Rf 应接向何处 ? 要实现串联电压负反馈 , 运放的输入端极性如何确定？ 求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。 图 09.09 例题 09.4 图 T1和 T 2的集电极电位。 Avvf =1+ Rf 解： 静态时运放的共模输入电压，即静态时 IC1 = IC2 = I C3 /2 VCC VEE 15 15 VR2 R2 6V 6V R1 R2 24 6 VB3 VR2 VEE (6 15)V 9V VE3 VB3 VBE3 (9 0.7)V 9.7V I C3 V E3 VEE 9.7 15 mA 1 mA R e3 5.3 I C1 I C2 0.5 mA VC1 V C2 V CC I C1 R c1 5V 可以把差动放大电路看成运放 A 的输入级。输入信号加在 T1 的基极，要实现串 联反馈，反馈信号必然要加在 B2。所以要实现串联电压反馈 , Rf 应接向