反馈基本概念与分类

1、反馈基本概念与分类 4.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 4.2 负反馈放大电路的方框图及增负反馈放大电路的方框图及增 益的一般表达式益的一般表达式 4.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 反馈基本概念与分类 4.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 反馈反馈 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 类型类型 四种阻态的判断方法四种阻态的判断方法 基本概念基本概念 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 反馈基本概念与分类 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid 基本放大电路的输入基本放大电路的输入 信号（净输入信号）

2、信号（净输入信号） 4.1.1 基本概念基本概念 1. 反馈反馈 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回 到输入回路，以实现对输入量产生影响的过程到输入回路，以实现对输入量产生影响的过程(或连接或连接 方式方式)。 输出信号输出信号 反馈放大电路反馈放大电路 的输入信号的输入信号 反馈网络反馈网络 F Xf +Xi 比较环节比较环节 反馈基本概念与分类 .1.1 基本概念基本概念 1. 反馈反馈 反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道 前向通路前向通路信号正向传输（正向放大）的渠道信号正向传输（正向放大）的渠道 Xo 基基本本放放

3、大大 A电电路路 Xid Xf +Xi 反馈网络反馈网络 F 信号的正向传输信号的正向传输 信号的反向传输信号的反向传输 反馈基本概念与分类 .1.1 基本概念基本概念 2. 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 （1）正反馈与负反馈）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。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。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。 另一角度另一角度 正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。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。负反馈：引入反馈后，使净输入量

4、变小了。 判别方法：瞬时极性法。从输入端开始，假定某一时刻输入判别方法：瞬时极性法。从输入端开始，假定某一时刻输入 信号极性为信号极性为“+”，沿着信号流向，从前向通路到反馈通路，沿着信号流向，从前向通路到反馈通路， 依次标出此刻有关节点电压的极性（分别用依次标出此刻有关节点电压的极性（分别用 “+” 、“- -”号号 表示），最终确定反馈量对输入量的影响。表示），最终确定反馈量对输入量的影响。 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid 反馈网络反馈网络 F Xf +Xi iid XX iid XX 反馈基本概念与分类 .1.1 基本概念基本概念 1. 反馈反馈 vI vO + - - RL

5、 vI vO + - - RL R2 R1 开环开环 无反馈通路无反馈通路 闭环闭环 有反馈通路有反馈通路 反馈通路反馈通路 （反馈网络）（反馈网络） 信号的正向传输信号的正向传输 信号的正向传输信号的正向传输 反馈基本概念与分类 例例 vI vO - - + RL R2 R1 (+)(+) (-) (-) (-) 净输入量净输入量 vI vO - - + RL R2 R1 (+)(+) (-) (-) 净输入量净输入量 负反馈负反馈 正反馈正反馈 vO - - + R4 R5 R3 - - + vI R1 R2 反馈通路反馈通路 反馈通路反馈通路 级间反馈通路级间反馈通路 (+)(+) (+

6、) (+) (-) (-) 净输入量净输入量 级间负反馈级间负反馈 反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路 反馈基本概念与分类 例例 (+) (-) (-) (-) (-) 净输入量净输入量 (+) (+) (+) 净输入量净输入量 负反馈负反馈负反馈负反馈 反馈通路反馈通路 反馈通路反馈通路 f X i X f X i X f X i X f X i X 总结：总结： 负反馈负反馈 负反馈负反馈 负反馈负反馈 负反馈负反馈 (+) (-) (+) (-) (+) (+) (+) (+) 反馈基本概念与分类 vI vO - - + C2 C1 R1 R2 vI vO - - + C2 C1

7、R1 R2 直流通路直流通路 vI vO - - + C2 C1 R1 R2 交流通路交流通路 .1.1 基本概念基本概念 2. 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 （2）交流反馈与直流反馈）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。存在，来进行判别。 取决于反馈通路。取决于反馈通路。 例例1 分别画出直流和交分别画出直流和交 流通路，考察反馈通路流通路，考察反馈通路 是否存在，来进行判别。是否存在，来进行判别。 vI vO - - + C2 C1 R1 R2 (+)(+) (+) (+) (+) 交、直流

8、负反馈交、直流负反馈 交流正反馈交流正反馈 反馈基本概念与分类 vI vO - - + C R1R2 R3 4.1.1 基本概念基本概念 2. 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 （2）交流反馈与直流反馈）交流反馈与直流反馈 例例2 vI vO - - + R1R2 R3 直流通路直流通路 vI vO - - + R1R2 R3 交流通路交流通路 vI vO - - + R1 R2 R3 交流通路交流通路 vI vO - - + C R1R2 R3 直流负反馈直流负反馈 (+) (+) (+) (+) 反馈基本概念与分类 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid Xf +Xi 反馈网络反馈网络

9、 F 反馈的概念性反馈的概念性 反馈基本概念与分类 直流反馈直流反馈 T 稳定原理：稳定原理： IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制） 反馈基本概念与分类 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 1. 类型类型 由此可组成四种阻态：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。输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。 电压串联电压串联 电压并联电压并联 电流串联电流串联 电流并联电流并联 反馈基本概

10、念与分类 反馈类型的判别步骤反馈类型的判别步骤 1. 有无反馈有无反馈（找反馈元件找反馈元件） 2.交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈 反馈存在于直流或交流或交直流通路中。反馈存在于直流或交流或交直流通路中。 3.正反馈与负反馈正反馈与负反馈 瞬时极性法。瞬时极性法。 4. 反馈的组态反馈的组态 输出端：并联取电压；串连取电流。输出端：并联取电压；串连取电流。 输入端：串联分压；输入端：串联分压； 并联分流。并联分流。 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid 反馈网络反馈网络 F Xf +Xi 前向通路前向通路 反馈通路反馈通路 反馈基本概念与分类 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种

11、类型的反馈阻态 反馈基本概念与分类 例例 4.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 反馈基本概念与分类 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 反馈基本概念与分类 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 电压串联负反馈电压串联负反馈 反馈基本概念与分类 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 电流并联负反馈电流并联负反馈 反馈基本概念与分类 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 电压并联负反馈电压并联负反馈 反馈基本概念与分类 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 电流串联负反馈电流串联负反馈 反馈基本概念与分类

12、 例例 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 反馈基本概念与分类 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 A. 电压串联电压串联 RL vO vF v I D vO 电压负反馈：稳定输出电压电压负反馈：稳定输出电压 串联反馈：输入端电压求和（串联反馈：输入端电压求和（KVL） 3. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 -vI+ vID + vF =0输入端有输入端有 vID = vI -vF即即 反馈基本概念与分类 .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 3. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 B. 电流并联电流并联 RL iO iF iID iO 电流负反馈：

13、稳定输出电流电流负反馈：稳定输出电流 并联反馈：输入端电流求和（并联反馈：输入端电流求和（KCL） 其他两种阻态有类似的结论其他两种阻态有类似的结论 iI - iID - iF =0输入端有输入端有 iID = iI -iF即即 反馈基本概念与分类 f X i X f X i X .1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 4. 四种阻态的判断方法四种阻态的判断方法 i X 并联：反馈量并联：反馈量和和 f X 输入量输入量 接于同一输入端。接于同一输入端。 接于不同的输入端。接于不同的输入端。 i X 串联：反馈量串联：反馈量和和 f X 输入量输入量 f X i X f X i X 电

14、流：将负载短路，反馈量仍然存在。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。电压：将负载短路，反馈量为零。 反馈基本概念与分类 4.2 负反馈放大电路的方框负反馈放大电路的方框 图及增益的一般表达式图及增益的一般表达式 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图 4.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 反馈深度的讨论反馈深度的讨论 表达式推导表达式推导 构成构成 信号的单向化传输信号的单向化传输 开环时反馈网络的负载效应开环时反馈网络的负载效应 反馈基本概念与分类 4.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图 构成构成 信号

15、源信号源 输出信号输出信号 反馈放大电路反馈放大电路 的输入信号的输入信号 反馈信号反馈信号 基本放大电路的输入基本放大电路的输入 信号（净输入信号）信号（净输入信号） Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid 反馈网络反馈网络 F Xf +XiXs变换网络变换网络 K vI vO - - + Rf R1 A vN vP R2 例例 电压并联负反馈电压并联负反馈 反馈基本概念与分类 2. 信号的单向化传输信号的单向化传输 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid 反馈网络反馈网络 F Xf +XiXs变换网络变换网络 K 信号的正向传输信号的正向传输 信号的反向传输信号的反向传输 4.2.

16、1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图 单向化单向化 反馈基本概念与分类 4.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 1. 表达式推导表达式推导 开环增益开环增益 Xs Xf F Xo AK +Xi Xid id o X X A o f X X F 反馈系数反馈系数 i o F X X A 闭环增益闭环增益 因为因为 id X i X f X 所以所以 i o F X X A fid o XX X FXAX X oo o / 已知已知 FA A A 1 F 即即 闭环增益的闭环增益的 一般表达式一般表达式 反馈基本概念与分类 4.2.2 负反馈放大电路增

17、益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 1. 表达式推导表达式推导 Xs Xf F Xo AK +Xi Xid X 信号信号 在四种反馈阻态中的具体形式在四种反馈阻态中的具体形式 电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联 id X i X f X o X id V i V f V o V id I i I f I o I o V id V i V f V o I id I i I f I 输出端：并联取电压；串连取电流。输出端：并联取电压；串连取电流。 输入端：串联分压；输入端：串联分压； 并联分流。并联分流。 反馈基本概念与分类 2. 反馈深度的讨论反馈深度的讨

18、论 一般负反馈一般负反馈 4.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 称为反馈深度称为反馈深度FA 1 FA A A 1 F 时， 11 1 iid FAXX )(， F AA 时时， 11 )2( FA 深度负反馈深度负反馈 正反馈正反馈时， 11 3 iid FAXX )(， F AA 自激振荡自激振荡时时， 01 )4( FA ， F A Xs Xf F Xo AK +Xi Xid 反馈基本概念与分类 4.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 对输入电阻和输

19、出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 反馈基本概念与分类 4.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 闭环时闭环时 FA A A 1 F 则则(2) )1 ( 1 2 F AFdA dA 只考虑幅值有只考虑幅值有(1) 1 F AF A A A dA AFA dA 1 1 F F 即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍倍 另一方面另一方面 在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 FFA A A 1 F 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的

20、线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。 时， 11 FA 1 2 反馈基本概念与分类 4.3.2 减少非线性失真减少非线性失真 如果正弦波输入信号经过放大后产生的失真波形为正半周大负 半周小。经过反馈后，在F为常数的条件下反馈信号也是正半周大，负 半周小。 但它和输入信号相减后得到的净输入信号的波形却变成正半周小， 负半周大，这样就把输出信号的正半周压缩，负半周扩大，结果使正负半 周的幅度趋于一致，从而改善了输出波形。 反馈基本概念与分类 4.3.2 减少非线性失真减少非线性失真 闭环时增益减小，线性度变好。闭环时增益减小，线性度变好。 在深度负反

21、馈条件下在深度负反馈条件下: F A 1 F 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的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。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。 FA A A 1 F 时， 11 FA 反馈基本概念与分类 4.3.4 扩展频带扩展频带 假设无反馈时放大电路在低频段的放大倍数为 引入负反馈时放大电路在低频段的放大倍数为 比较两式可知，引 入负反馈后的下限 频率为： 反馈基本概念与分类 4.3.4 扩展频带扩展频带 假设无反馈时放大电路在高频段的放大倍数为 引入负反馈时放大电路在高频段的放大倍数为 比较两式可知，引 入

22、负反馈后的中频 放大倍数和上限频 率分别为： 反馈基本概念与分类 4.3.4 扩展频带扩展频带 带宽增益积带宽增益积=ABW=常数常数 放大器的一条规律：放大器的一条规律： 常数常数=ABW =AFBWF 反馈放大器：反馈放大器： F BW 1 AF A BW)1 (BWFAF即，带宽扩展到即，带宽扩展到1+AF倍。倍。 反馈基本概念与分类 4.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈串联负反馈 增大输入电阻增大输入电阻 反馈基本概念与分类 4.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 并联负反馈并联负反馈 减小输入电阻减小输入电阻 反馈基本

23、概念与分类 4.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈 减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压 信号信号Xi=0, 故故 反馈基本概念与分类 4.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 电流负反馈电流负反馈 增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流 反馈基本概念与分类 4.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈串联负反馈 增大输入电阻增大输入电阻 并联负反馈并联负反馈 减小输入电减小输入电 阻阻电压负反馈电压负反馈 减小输出电阻，稳定输出电减小输出电阻，稳定输出电 压压

24、电流负反馈电流负反馈 增大输出电阻，稳定输出电增大输出电阻，稳定输出电 流流 反馈基本概念与分类 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 v 要稳定直流量要稳定直流量 引直流负反馈引直流负反馈 v 要稳定交流量要稳定交流量 引交流负反馈引交流负反馈 v 要稳定输出电压要稳定输出电压 引电压负反馈引电压负反馈 v 要稳定输出电流要稳定输出电流 引电流负反馈引电流负反馈 v 要增大输入电阻要增大输入电阻 引串联负反馈引串联负反馈 v 要减小输入电阻要减小输入电阻 引并联负反馈引并联负反馈 v 要增大输出电阻要增大输出电阻 引电流负反馈引电流负反馈 v 要减小输出电阻要减小输出

25、电阻 引电压负反馈引电压负反馈 反馈基本概念与分类 4.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算 即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 11 FA 由于由于 FA A A 1 F 则则 FFA A 1 又因为又因为 i o F X X A o f X X F if XX 代入上式代入上式 得得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量 0 fiid XXX 净输入量近似等于零净输入量近似等于零 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid 反馈网络反馈网络 F Xf +Xi 反馈基本概念与分类 4.4 深度负反馈条件下的近似计

26、算深度负反馈条件下的近似计算 串联负反馈，输入端电压求和。串联负反馈，输入端电压求和。 0 fiid VVV 0 i id id r V I 深度负反馈条件下深度负反馈条件下 虚短虚短 虚断虚断 0 fiid III 0 iidid rIV 虚短虚短 虚断虚断 并联负反馈，输入端电流求和。并联负反馈，输入端电流求和。 0 fiid XXX f I i I id I id V + - id I id V + - f I i I f V i V id I id V + - f V i V id I id V + - 反馈基本概念与分类 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题 自激及稳定工

27、作条件自激及稳定工作条件 反馈基本概念与分类 4.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件 1. 自激振荡现象自激振荡现象 Xo 基基本本放放大大 A电电路路 Xid Xf +Xi 反馈网络反馈网络 F 在不加任何输在不加任何输 入信号的情况下，入信号的情况下， 放大电路仍会产生放大电路仍会产生 一定频率的信号输一定频率的信号输 出。出。 2. 产生原因产生原因 在高频区或低频区产生的附加相移达到在高频区或低频区产生的附加相移达到180 ，使，使 中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了 一定的幅值条件时，便产生自激振荡。一定的幅值条件时，便产生自激振荡。 FA 和 和 反馈基本概念与分类 4.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件 3. 自激振荡条件自激振荡条件 自激振荡自激振荡 反馈深度反馈深度 时，时， 01 FA 即即1 FA 为为环环路路增增益益）（ FA Vf 反馈网络反馈网络 F 基本放大电路基本放大电路 A Vo 1 Vid 又又)()()()( fa FAFA 得自激振荡条件得自激振荡条件 1)(F)(A kk 180)