《负反馈放大器》 (2)ppt课件

1、第第7 7章章 负反响放大器负反响放大器 7.1 反响的概念 7.2 四种负反响类型的分析 7.3 反响的根本方程 7.4 负反响对放大电路性能的影响 7.5 负反响放大器自激振荡及消除方法一、反响的定义一、反响的定义二、负反响和正反响二、负反响和正反响三、电压反响和电流反响三、电压反响和电流反响四、串联反响和并联反响四、串联反响和并联反响五、交流反响和直流反响五、交流反响和直流反响7.1 7.1 反响的概念反响的概念一、 反响的定义 在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反响就是将输出信号取出一部分或全部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

2、电路的输入端。反响信号的传输是反向传输。所以放大电路无反响也称开环，放大电路有反响也称闭环。反响的表示图见图09.01。 图中： 是输入信号， 是反响信号， 称为净输入信号。图09.01 反响概念方框图iXfXiXfiiXXX 所以有 二、负反响和正反响二、负反响和正反响负反响参与反响后，净输入信号| Xi | | Xi | ， 输出幅度添加 。 正反响和负反响的判别法之一：瞬时极性法正反响和负反响的判别法之一：瞬时极性法 在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，可用“+、“-或“、“表示。按信号传输方向依次判别相关点的瞬时极性，直至判别出反响信号的瞬时极性。假设反响信号的瞬时极性使净

3、输入减小，那么为负反响；反之为正反响。 将输出电压将输出电压短路短路，假设反响信号为零，假设反响信号为零，那么为电压反响；假设反响信号依然存在，那么为电压反响；假设反响信号依然存在，那么为电流反响。那么为电流反响。三、电压反响和电流反响三、电压反响和电流反响电压反响：反响信号的大小与输出电压成比电压反响：反响信号的大小与输出电压成比 例的反响称为电压反响；例的反响称为电压反响；电压反响与电流反响的判别：电压反响与电流反响的判别：电流反响：反响信号的大小与输出电流成比电流反响：反响信号的大小与输出电流成比 例的反响称为电流反响。例的反响称为电流反响。四、串联反响和并联反响 反响信号与输入信号加在

4、放大电路输入回路的同一个电极，那么为并联反响；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，那么为串联反响。 此时反响信号与输入信号是电流相加减的关系。 此时反响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，反响信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，那么为并联反响；一个加在同相输入端一个加在反相输入端那么为串联反响。 对于三极管来说，反响信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，那么为并联反响；一个加在基极一个加在发射极那么为串联反响。五、交流反响和直流反响 反响信号只需交流成分时为交流反响，反响信号只需直流成分时为直流反响，既有交流成分又有直流成分时为交直流反响。 正反响可使

5、输出幅度添加，负反响那么使输出幅度减小。在明确串联反响和并联反响后，正反响和负反响可用以下规那么来判别：反响信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性一样的为正反响，瞬时极性相反的是负反响； 反响信号和输入信号加于输入回路两反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样的为负反响，瞬时极点时，瞬时极性一样的为负反响，瞬时极性相反的是正反响。对三极管来说这两点性相反的是正反响。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是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相相输入端和反相 输入端。输入端。正反响和负反响的判别法之二：正反响和负反响的判别法之二： 以上输入信号和反响信号的

6、瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。 例题09.1:试判别图09.03所示电路 的反响组态。解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+、“- 号，可知是负反响。 因反响信号和输入信号加在运放A1的两个输入端，故为串联反响。 图09.03 例题09.02图 因反响信号与输出电压成比例，故为电压反响。结论：交直流串联电压负反响。7.2 四种负反响类型的分析一、 电压串联负反响二、 电压并联负反响三、 电流串联负反响四、 电流并联负反响一、一、 电压串联负反响电压串联负反响 对图09.05(a)所示电路，根据瞬时极性法判别，经Rf加在发射极E1上的反响电压为+，与输入电压极性一样， 且加在输入回路的

7、两点， 故为串联负反响。反响信 号与输出电压成比例，是 电压反响。 后级对前级的这一反 馈是交流反响，同时Re1上 还有第一级本身的负反响， 这将在下面分析。1 1判别方法：判别方法： 图 09.05 串联电压负反响(a)分立元件放大电路 对图(b)，因输入信号和反响信号加在运放的两个输入端，故为串联反响，根据瞬时极性判别是负反响，且为电压负反响。结论是交直流串联电压负反响。 图 09.05 串联电压负反响(b)集成运放放大电路 反响系数：ioiofVVXXAvvvvvvvvFAA1ofofVVXXFvv对于图09.02(a) ：对于图09.02(b)：e1fe1RRRFvv1f1RRRFvv

8、 2闭环放大倍数 对于串联电压负反响，在输入端是输入电压和反响电压相减，所以二、 电压并联负反响 电压并联负反响的电路如图09.06所示。因反响信号与输入信号在一点相加，为并联反响。根据瞬时极性法判别，为负反响，且为电压负反响。由于并联反响在输入端采用电流相加减。即图09.06 电压并联负反响 具有电阻的量纲 具有电阻的量纲 具有电导的量纲iofIVAviivviviFAA1fofo1/RVRVFiv1f11f1ioiof1RRFRRARIVVVAivvivv而电压增益为:ifi IIIio/IVAviiof/IVAviof/VIFiv 称为互阻增益， 称为互导反响系数, 相乘无量纲。对于深度

9、负反响，互阻增益为fviAivFivviFAivviFA1f 三、电流串联负反响 电流串联负反响电路如图09.07所示。图(a)是根本放大电路将Ce去掉而构成，图(b)是由集成运放(见下页)构成。 对图(a)，反响电压从Re1上取出，根据瞬时极性和反响电压接入方式，可判别为串联负反响。因输出电压短路，反响电压依然存在，故为串联电流负反响。图09.07(a) 电流串联负反响对图09.07(b)的电路求其互导增益fivAviF1RIRIFvioo图09.07(b) 于是 1/R ，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为:fivARRRARVIVVAivvvLLfLioiof四、 电流并联负反响 电流

10、并联负反响的电路如图09.08(a)(b)所示。对于图(a)电路，反响节点与输入点一样，所以是电流并联负反响。对于图(b)电路，也为电流并联负反响。图09.08 并联电流负反响(a)(b)of/=IIFiif22of2offf=0)(RRRIIFRIIRIii)1 (12ffRRFAiiiiof22fIRRRI电流放大倍数： 电流反响系数是 ，以图09.08(b) 为例 显然，电流放大倍数根本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为：1L2f1Lf1iLoiof)1 (=RRRRRRARIRIVVAiivv7.3 反响的根本方程 7.3.1 闭环放大倍数的普通表达式 7.3.

11、2 反响深度 7.3.3 环路增益7.3.1 闭环放大倍数的普通表达式 根据图09.01可以推导出反响放大电路的根本方程。放大电路的开环放大倍数 ofXXFiofXXA反响网络的反响系数放大电路的闭环放大倍数 ioXXA 以上几个量都采用了复数表示，由于要思索实践电路的相移。由于 FAAXXXAXXA1fiiiofFAXXXXXXofioif式中：称为环路增益。FAfiiXXX7.3.2 反响深度 称为反响深度 它反映了反响对放大电路影响的程度。可分为以下三种情况 (1)当 1时， ，相当负反响 (2)当 1时， ，相当正反响 (3)当 =0 时， = ，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激

12、形状。FA1FA1fAAFA1FA1FA1fAAAfAfA 7.3.3 环路增益 环路增益 是指放大电路和反响网络所构成环路的增益，当 1时称为深度负反响，与 1+ 1相当。于是闭环放大倍数FAFAFFAAA11fFAFA 也就是说在深度负反响条件下，闭环放大倍数近似等于反响系数的倒数，与有源器件的参数根本无关。普通反响网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反响时的放大倍数比较稳定。 在此还要留意的是 、 和 可以是 电压信号，也可以是电流信号。iXfXoX 1.当它们都是电压信号时， 、 、 无量纲， 和 是电压放大倍数。 AfAFAfA 2.当它们都是电流信号时， 、 、

13、无量纲， 和 是电流放大倍数。 AfAFAfA 3.当它们既有电压信号也有电流信号时， 、 、 有量纲， 和 也有专门的放大倍数 称谓。fAAAfAF 7.4 负反响对放大电路性能的影响 负反响是改善放大电路性能的重要技术负反响是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛运用于放大电路和反响控制系统措施，广泛运用于放大电路和反响控制系统之中。之中。7.4.1 负反响对增益的影响负反响对增益的影响7.4.2 负反响对输入电阻的影响负反响对输入电阻的影响7.4.3 负反响对输出电阻的影响负反响对输出电阻的影响7.4.4 负反响对通频带的影响负反响对通频带的影响7.4.5 负反响对非线性失真的影响负反响对

14、非线性失真的影响7.4.17.4.1负反响对增益的影响负反响对增益的影响 根据负反响根本方程，不论何种负反响，都可使反响放大倍数下降1+AF倍，只不过不同的反响组态A、F的量纲不同而已，但AF无量纲。对电压串联负反响ioiofVVXXAvvvvvvvvFAA1 在负反响条件下增益的稳定性也得到了提高，这里增益应该与反响组态相对应AAAFAAAFAAFAAFAAFAd)1 (1d)1 (d)1 (dd)1 (dff22f 有反响时增益的稳定性比无反响时提高了(1+AF)倍。7.4.2 7.4.2 负反响对输入电阻的影响负反响对输入电阻的影响 (1) 串联负反响使输入电阻添加 串联负反响输入端的电

15、路构造方式如图09.10所示。对串联电压负反响和串联电流负反响效果一样。有反响的输入电阻iiiiiiifiiiif)1 ( )1 ( RFAIVFAIFAVVIVVIVRvvvvvvvvvvvv式中Ri =rid 。 负反响对输入电阻的影响与反响参与的方式有关，即与串联或并联反响有关，而与电压或电流反响无关。图09.10 串联负反响对 输入电阻的影响(2)(2)并联负反响使输入电阻减小并联负反响使输入电阻减小 并联负反响输入端的电路构造方式如图09.11所示。对电压并联负反响和电流并联负反响效果一样，只要是并联负反响就可使输入电阻减小。有反响的输入电阻为oiifiiiif iVFIVIIVIV

16、Rivvvidvv1iiiiiiiFArFAIIV 图09.11 并联负反响对 输入电阻的影响7.4.3 负反响对输出电阻的影响 电压负反响可以使输出电阻减小，这与电压负反响可以使输出电压稳定是相一致的。输出电阻小，带负载才干强，输出电压的降落就小，稳定性就好。以串联电压负反响为例，有(1) 电压负反响使输出电阻减小图09.11 电压负反响对输出电阻的影响图09.12电压负反响对输出电阻的影响 图09.12为求输出电阻的等效电路，将负载电阻开路，在输出端参与一个等效电压Vo，并将输入端接地。于是有式中 是负载开路时的电压放大倍数。oooooooofoooiooo)1 (RFAVRVFAVRXA

17、VRXAVIvvvvFARIVRvooooof1ovA 此处用XS=0 是由于思索到电压并联负反响时，信号源内阻不能为零，否那么反响信号将被信号源旁路。 XS=0 ，阐明信号源内阻还存在。负载开路(2) 电流负反响使输出电阻添加 电流负反响可以使输出电阻添加。图09.13 电流负反响对输出电阻的影响 式中Ais是负载短路时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换为电流源，再将负载开路的增益。 这与电流负反响可以使输出电流稳定是相一致的。输出电阻大，负反响放大电路接近电流源的特性，输出电流的稳定性就好。 电流并联负反响为例，图09.13为求输出电阻的等效电路。将负载电阻开路，在输出端参与一个等效的

18、电压Vo，并令输入信号源为零，即VS =0。可得osfsisIFAXAXAiiiosoosoo)1 (IFAIIFARViiosooof)1 (RFAIVRi7.4.4 负反响对通频带的影响 放大电路参与负反响后，增益下降，但通频带却放大电路参与负反响后，增益下降，但通频带却加宽了，如图加宽了，如图09.14所示。所示。 图09.14 负反响对通频带的影响 无反响时的通频带f= f HfL f H 有反响时的放大电路高频段的增益为Hmj1)j (AA)j1/(1)j1/()j (1)j ()j (HmHmfFAAFAAAfHmfmHmmj1)1 (j1)1/(AFAFAA有反响时的通频带fF

19、= (1+AF) fH 负反响放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即增益与通频带之积为常数：HmHmmmfHmf)1 ()1 (AFAFAAA7.4.5 7.4.5 负反响对非线性失真的影响负反响对非线性失真的影响 负反响可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反响环内产生的非线性失真。 图09.15 负反响对非线性失真的影响 因参与负反响放大电路的输出幅度下降，不好比对，因此必需求加大输入信号，使参与负反响以后的输出幅度根本到达原来有失真时的输出幅度才有意义。 参与负反响改善非线性失真，可经过图09.15来加以阐明。失真的反响信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真。7.5 负反响放大电路自激振荡及消除方法一、产生自激振荡的缘由及条件1、自激振荡： 无输入信号，有输出。2、产生的缘由 1定性分析 有波特图可知AF是放大电路和反响电路的总附加相移，假设在中频条件下，放大电路有180的相移。在其它频段电路中假