《模电反馈放大电路》ppt课件

1、第七章 反响放大电路根本要求1、熟习反响根本概念，掌握根本类型判别； 熟习反响方框图；2、掌握负反响对放大器性能的影响；3、掌握深度负反响条件下放大倍数的计算；4、能根据要求为电路引入适当的反响；5、了解反响放大电路的自激；第七章 反响放大电路7.1 根本概念及分类7.2 框图及增益普通表达式7.3 负反响对放大电路性能的改善7.4 负反响放大电路的分析方法7.5 负反响放大电路的稳定问题7.1 反响的根本概念与分类反响的根本概念与分类 反响反响 反响网络反响网络 类型类型 四种阻态的判别方法四种阻态的判别方法 7.1.1 根本概念 7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态 各种反响类

2、型的特点各种反响类型的特点 信号源对反响效果的影响信号源对反响效果的影响 交、直流反响交、直流反响 正、负反响正、负反响 串、并联反响串、并联反响 电压、电流反响电压、电流反响7.1.1 根本概念根本概念1. 反响反响 将输出量电压或电流的全部或一部分按一定方将输出量电压或电流的全部或一部分按一定方式馈送到输入回路并影响输入的过程。式馈送到输入回路并影响输入的过程。7.1.1 根本概念根本概念2. 反响网络反响网络vIvO+- -RLvIvO+- -RLR2R1反响通路反响网络反响通路反响网络信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 无反响通路无反响通路闭环闭环 有反响通路有反响通路反响通

3、反响通路路反响反响网络网络信号的正信号的正向传输向传输7.1.1 根本概念根本概念反响通反响通路路反响反响网络网络信号的正信号的正向传输向传输 根据反响到输入端的根据反响到输入端的信号是交流，还是直流，信号是交流，还是直流，或同时存在，来进展判别。或同时存在，来进展判别。交流反响：交流反响：vIvO- -+C2C1R1R2交、直流反交、直流反响响交流反响交流反响3 3、交流反响、直流反响与交直流反响、交流反响、直流反响与交直流反响7.1.1 根本概念根本概念存在于交流通路中的反响存在于交流通路中的反响直流反响：直流反响：存在于直流通路中的反响存在于直流通路中的反响4. 反响极性反响极性正反响与

4、负反响正反响与负反响正反响：输入量不变时，引入反响后输出量变大了。正反响：输入量不变时，引入反响后输出量变大了。负反响：输入量不变时，引入反响后输出量变小了。负反响：输入量不变时，引入反响后输出量变小了。另一角度另一角度正反响：引入反响后，使净输入量正反响：引入反响后，使净输入量 变大了。变大了。负反响：引入反响后，使净输入量变小了。负反响：引入反响后，使净输入量变小了。判别方法：瞬时极性法。假设某一瞬时，在放大电路的输入端参与一判别方法：瞬时极性法。假设某一瞬时，在放大电路的输入端参与一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判别相关点的瞬时极性，个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判别相关

5、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输入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输入减小，那么为负反响；反之为正反响。减小，那么为负反响；反之为正反响。7.1.1 根本概念根本概念例例vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量净输入量vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量负反响负反响正反响正反响vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反响通路反响通路反响通路反响通路级间反响级间反响通路通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量级间负反响级间负反响反响通路反响通路本级反响本级

6、反响通路通路7.1.1 根本概念根本概念5. 串联反响、并联反响串联反响、并联反响输入端：反响信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输入端：反响信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。fXiXfXiXfXiXfXiXiX并联：反响量并联：反响量和和fX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。iX串联：反响量串联：反响量和和fX输入量输入量7.1.1 根本概念根本概念6. 电压反响、电流反响电压反响、电流反响输出端：反响信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。输出端：反响信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。电流：将负载短路，反响网络存在，反响量依

7、然存在。电流：将负载短路，反响网络存在，反响量依然存在。电压：将负载短路，反响网络不存在，反响量为零。电压：将负载短路，反响网络不存在，反响量为零。判别方法判别方法6.1.2. 反响的判别反响的判别 直流通路和交流通路中能否存在反响通路。直流通路和交流通路中能否存在反响通路。直流反响与交流反响直流反响与交流反响直流反响直流反响交流反响交流反响直流通路直流通路交流通路交流通路7.1.2 四种类型的负反响阻态四种类型的负反响阻态1、四种根本阻态、四种根本阻态反响量反响量 Xo输入信号的衔接方式输入信号的衔接方式Uo电压电压Io电流电流串联串联并联并联(将反响信号转为电压信号将反响信号转为电压信号,

8、与与输入电压输入电压Ui相减相减)(将反响信号转为电流信号将反响信号转为电流信号,与与输入电流输入电流Ii相减相减)四种衔接方式四种衔接方式: (1)电流串联负反响电流串联负反响 (2)电压串联负反响电压串联负反响 (3)电流并联负反响电流并联负反响 (4)电压并联负反响电压并联负反响7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态电压串联负反响电压串联负反响有反响？有反响？交流、直流反响？交流、直流反响？正、负反响？正、负反响？电压、电流反响？电压、电流反响？串联、并联反响？串联、并联反响？7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态电压串联负反响电压串联负反响有反响？有反响？交、直流反

9、响？交、直流反响？正、负反响？正、负反响？电压、电流反响？电压、电流反响？串联、并联反响？串联、并联反响？+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态电流并联负反响电流并联负反响有反响？有反响？交流、直流反响？交流、直流反响？正、负反响？正、负反响？电压、电流反响？电压、电流反响？串联、并联反响？串联、并联反响？7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态电流并联负反响电流并联负反响有反响？有反响？交流、直流反响？交流、直流反响？正、负反响？正、负反响？电压、电流反响？电压、电流反响？串联、并联

10、反响？串联、并联反响？7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态电压并联负反响电压并联负反响有反响？有反响？交流、直流反响？交流、直流反响？正、负反响？正、负反响？电压、电流反响？电压、电流反响？串联、并联反响？串联、并联反响？7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态A. 电压串联电压串联RLvOvFv I D vO电压负反响：稳定输出电压电压负反响：稳定输出电压串联反响：输入端电压叠加串联反响：输入端电压叠加3. 各种反响类型的特点各种反响类型的特点vID = vI -vFvO7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态3. 各种反响类型的特点各种反响类型的特点B. 电流并

11、联电流并联RL iOiFi I D iO电流负反响：稳定输出电流电流负反响：稳定输出电流并联反响：输入端电流叠加并联反响：输入端电流叠加其他两种阻态有类似的结论其他两种阻态有类似的结论iID = iI -iF7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态串联反响串联反响4. 信号源对反响效果的影响信号源对反响效果的影响vID = vI -vF 那么那么vI最好为恒压源，即信最好为恒压源，即信号源内阻号源内阻RS越小越好。越小越好。 要想反响效果明显，就要求要想反响效果明显，就要求vF变化能有效引起变化能有效引起vID的变化。的变化。7.1.2 四种类型的反响阻态四种类型的反响阻态并联反响并联

12、反响4. 信号源对反响效果的影响信号源对反响效果的影响iID = iI -iF 那么那么iI最好为恒流源，即信最好为恒流源，即信号源内阻号源内阻RS越大越好。越大越好。 要想反响效果明显，就要求要想反响效果明显，就要求iF变化能有效引起变化能有效引起iID的变化。的变化。 例题: 回答以下问题。 假设要实现串联假设要实现串联电压负反响电压负反响, Rf 应接向何处应接向何处? 运运放的输入端极性放的输入端极性如何确定？如何确定？7.2 负反响放大电路的方框图及增益的普通表达式负反响放大电路的方框图及增益的普通表达式 7.2.1 负反响放大电路的方框图 7.2.2 负反响放大电路增益的普通表达式

13、负反响放大电路增益的普通表达式 环路增益环路增益 反响深度的讨论反响深度的讨论 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 开环时反响网络的负载效应开环时反响网络的负载效应7.2.1 负反响放大电路的方框图负反响放大电路的方框图1. 构成构成信号信号源源输出信输出信号号反响放大反响放大电路的输电路的输入信号入信号反响反响信号信号根本放大电路根本放大电路的输入信号的输入信号净输入信号净输入信号Xo基基本本放放大大A电电路路Xid反馈网络反馈网络FXf+XiXs变换网络变换网络K7.2.2 负反响放大电路增益的普通表达式负反响放大电路增益的普通表达式2. 表达式推导表达式推导

14、XsXfFXoAK+XiXididoXXA = =ofXXF = =反响系数反响系数iXoFXA = =闭环增益闭环增益由于由于= =idXiXfX- -所以所以+ +XXioFXA = =fidoXX= =FXAXXooo/+ += =知知FAAA+ += =1F即即闭环增益的普闭环增益的普通表达式通表达式又由于又由于siXKX = =所以所以soFSXXA= =KXX/io= =FAK= =对信号源的增益对信号源的增益7.2.2 负反响放大电路增益的普通表达式负反响放大电路增益的普通表达式2. 表达式推导表达式推导XsXfFXoAK+XiXid电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串

15、联电流并联电流并联idXiXfXoXX 信号信号 、 、增益在四种反响组态中的详细方式、增益在四种反响组态中的详细方式FFAFAidViVfVoVidIiIfIoVoIidViVfVoIidIiIfIOfVVF=VidOVVVA=iOVFVVA=OfGVIF=idORIVA=iORFIVA=iOGFVIA=iOIFIIA=idOGVIA=idOIIIA=OfRIVF=OfIIIF=idoXXA=0fXXF=iXXAoF=3. 反响深度的讨论反响深度的讨论7.2.2 负反响放大电路增益的普通表达式负反响放大电路增益的普通表达式称为反响深度称为反响深度 FA+1时，时， 11 )1( + +FA普

16、通负反响普通负反响， FAA 时时， 11 )2( + +FA深度负反响深度负反响时，时， 11 )3( + +FA正反响正反响， FAA 时时， 01 )4(= =+ +FA自激振荡自激振荡， F AFA1AA+=FAF环路增益环路增益7.3 负反响对放大电路性能的改善负反响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响的普通原那么为改善性能引入负反响的普通原那么 分析负反响放大电路的普通步骤分析负反响放大电路的普通步骤引入负反响引入负反响 降低了放大倍数降低了

17、放大倍数 使放大器的性能得以改善：使放大器的性能得以改善：XsXfFXoAK+XiXid7.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性闭环时闭环时+ +FAAA = =1F那么那么2F)1(1AFdAdA+ += =只思索幅值有只思索幅值有AFAA+ += =1FAdAAFAdA + += =11FF闭环增益相对变化量比开环减小闭环增益相对变化量比开环减小1+AF倍倍另一方面另一方面在深度负反响条件下在深度负反响条件下 即闭环增益只取决于反响网络。当反响网络由稳定的线性元件即闭环增益只取决于反响网络。当反响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。组成时，闭环增益将有很高的稳定性。

18、提高增益的稳定性提高增益的稳定性FA1F=开环开环 即闭环增益只取决于反响网络。当反响网络由稳定的线性元件即闭环增益只取决于反响网络。当反响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。组成时，闭环增益将有很高的稳定性。2F)1(1AFdAdA+ += =7.3.2 减少非线性失真减少非线性失真 减少非线性失真减少非线性失真Aouiufuiuoud加反响前加反响前加反响后加反响后AoF+ 失真失真改善改善uouo利用失真改善失真利用失真改善失真7.3.4 扩展频带扩展频带 扩展频带扩展频带 放大电路参与负反响后，增益下降，但通频带却加宽了。放大电路参与负反响后，增益下降，但通频带却加宽

19、了。 无反响时放大器的通频带： fbw= f HfL f H 有反响时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf7.3.5 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响串联负反响 增大输入电阻增大输入电阻并联负反响并联负反响 减小输入电阻减小输入电阻电压负反响电压负反响 减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压电流负反响电流负反响 增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流P349表表7.4.1自看自看7.3.5 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(1) (1) 串联负反响使输入电阻添加串联负反响使输入电阻添加 无反响时：无

20、反响时： 有反响时：.i.ii=IVR.i.d=IV.i.iif=IVR.i.fd=IVV +.i.od=IFVV +.i.dd=IAFVV +.i.d)1 (=IAFV+AF)(1i+= R7.3.5 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(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 无反响时： 有反响时：.i.ii=IVR.d.i=IV.i.iif=IVR.fd.i=IIV+.dd.i=AFIIV+.d.i)1 (=AFIV+.i)1 (=AFR+7.3.5 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响电压负反响稳定输出电压当负载变化时稳定输

21、出电压当负载变化时恒压恒压源源输出电阻小。输出电阻小。(3) (3) 电压负反响使输出电阻减小电压负反响使输出电阻减小 电流负反响稳定输出电流当负载变化时恒流源输出电阻大。(4) (4) 电流负反响使输出电阻提高电流负反响使输出电阻提高为改善性能引入负反响的普通原那为改善性能引入负反响的普通原那么么n 要稳定直流量要稳定直流量 引直流负反响引直流负反响n 要稳定交流量要稳定交流量 引交流负反响引交流负反响n 要稳定输出电压要稳定输出电压引电压负反响引电压负反响n 要稳定输出电流要稳定输出电流引电流负反响引电流负反响n 要增大输入电阻要增大输入电阻引串联负反响引串联负反响n 要减小输入电阻要减小

22、输入电阻引并联负反响引并联负反响分析负反响放大电路的普通步骤分析负反响放大电路的普通步骤(1) 找出信号放大通路和反响通路找出信号放大通路和反响通路(2) 用瞬时极性法判别正、负反响用瞬时极性法判别正、负反响(3) 判别交、直流反响判别交、直流反响(4) 判别反响阻态判别反响阻态(5) 标出输入量、输出量及反响量标出输入量、输出量及反响量(6) 估算深度负反响条件下电路的估算深度负反响条件下电路的VFFAAF、例例. 为稳定输出电压、添加输入电阻，运用引为稳定输出电压、添加输入电阻，运用引入何种类型反响？在图中连线。入何种类型反响？在图中连线。电压串联负反响电压串联负反响例例. 为到达以下目的

23、，分别应引入哪种组态反响？何连线？为到达以下目的，分别应引入哪种组态反响？何连线？1减小电路从信号源索取的电流并加强带负载才干。减小电路从信号源索取的电流并加强带负载才干。2将输入电流转换成与之成线性关系的稳定输出电流。将输入电流转换成与之成线性关系的稳定输出电流。解：解：1电压串联负反响电压串联负反响810、39、46、2电流并联负反响电流并联负反响710、29、46、7.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算1. 深度负反响的特点深度负反响的特点深度负反响条件下，闭环增益只与反响网络有关深度负反响条件下，闭环增益只与反响网络有关由于由于那那么么1+ +FA1FAAA+

24、 += =1FAF1=F1= 方法一：公式法方法一：公式法反响类型反响类型F1AF闭环增益闭环增益电压增益电压增益FVA反响网络反响网络反响系数反响系数F7.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算电压串联负反响电压串联负反响 解：用方法一。 求反响系数： 求闭环电压放大倍数：=vF=ofVVfeeRRR+11=ioVVAfv=F111efeRRR+=例例1 17.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算又由于又由于代入上式代入上式得得输入量近似等于反响量输入量近似等于反响量净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反响条件下，根本放大电路由此可

25、得深度负反响条件下，根本放大电路“两虚的概念两虚的概念idoXXA = =ofXXF = = =iXfX= =idXiXfX- -= = 0 方法二：两虚法方法二：两虚法7.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下：深度负反响条件下：Xd=Xi-Xf0V+=V-运放电路运放电路(1)“虚短虚短Vd0(2)“虚断虚断Id0ii+=ii-=0 运放电路运放电路“虚短与虚短与“虚断虚断解：解：1. 电压串联负反响电压串联负反响 例：选择负反响放大电路的组态，填入空格内。例：选择负反响放大电路的组态，填入空格内。 1 . 某 丈 量 仪 表 ， 要 求某 丈 量 仪

26、 表 ， 要 求 r i 高 ， 输 出 电 压 稳 定 ， 应 选高 ， 输 出 电 压 稳 定 ， 应 选用用 。 2. 为获得一个电压控制电流源，应选用为获得一个电压控制电流源，应选用 。 3. 为获得一个电流控制电流源，应选用为获得一个电流控制电流源，应选用 。 4. 为了充分提高负反响的效果，当信号源为高内阻的电流信号为了充分提高负反响的效果，当信号源为高内阻的电流信号源 ， 又 要 求 放 大 电 路 的 输 出 电 压 稳 定 ， 应 选源 ， 又 要 求 放 大 电 路 的 输 出 电 压 稳 定 ， 应 选用用 。2. 电流串联负反响电流串联负反响3. 电流并联负反响电流并联

27、负反响4. 电压并联负反响电压并联负反响7.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算电压串联负反响电路电压串联负反响电路 解：用方法二。 利用虚短和虚断的概念得知利用虚短和虚断的概念得知那么那么闭环电压增益闭环电压增益00iIVdfoiovFVVVVA=11RRf+=fORRRV+11fiVV =例例2 27.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算闭环电压增益：闭环电压增益：Avf=VO/Vi利用虚短和虚断可知利用虚短和虚断可知例例3. 运放组成的电流并联负反响放大器运放组成的电流并联负反响放大器+-022IRRRIff1RIRIiLo=122RRRR

28、RLf+- 解：用方法二。1RIRIfLo=Vi=Ii R1 Ii=If7.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算+VCCRCC2C1RfuSuoibifiiRSRL 例4.分立电路电压并联负反响反响系数为反响系数为闭环增益闭环增益 解：用方法一。f1.RVIgF-=offfRURUUIboof-=fiOrFRFIVA-=17.4.1 深度负反响条件下的近似计算深度负反响条件下的近似计算 例5.运放组成的电压并联负反响利用虚短和虚断可知利用虚短和虚断可知V+=V-=0Ii=IfVi/R1=-VO/Rf1fRR-=得：得：AVf=VO/Vi反响系数：反响系数：闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益例例6.电流并联负反响电流并联负反响se2e2fsosiosoufRRRRRRIRIRIRIUUAf+=LLLofI=IIFio=IIAIfe2fe2RRR+=IF1e2e2fRRR +=确定反响网络：确定反响网络：7.4.1 深度负反响条件下的近