6放大电路中的反馈PPT教学课件

1、6.1 6.1 反馈的概念及判断方法反馈的概念及判断方法6.3 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式负反馈放大电路的方块图及一般表达式6.4 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析6.5 6.5 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响6.6 6.6 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性 16.2 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态第1页/共80页6.1 6.1 反馈的概念及判断方法反馈的概念及判断方法26.2 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态第2页/共80页1. 什么是反

2、馈电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。怎样引回是从输出电压还是输出电流引出反馈影响输入电压还是输入电流多少怎样引出第3页/共80页有无反馈的判断: :“找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。若有则有反馈，否则无反馈。引入反馈了吗？将输出电压全部反馈回去无反馈无反馈第4页/共80页“找联系找联系”：是找：是找输出回路输出回路与与输入回路输入回路的联系，的联系，不仅是输出端与输入端的联系！不仅是输出端与输入端的联系

3、！既在输入回路又在输出回路，因而引入了反馈。第5页/共80页从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？还是减小？凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。则为正反馈。第6页/共80页正、负反馈（反馈极性）的判断：“看反馈的结果看反馈的结果” ，即净输入量是被增大还是被减小。，即净输入量是被增大还是被减小。瞬时极性法：瞬时极性法： 给定给定 的瞬时极性，并以的瞬时极性，并以此为依据

4、分析电路中各电此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而得到流、电位的极性从而得到 的极性；的极性；iXoX的极性的极性 的极性的极性 、 、 的叠加的叠加关系关系oXfXiXfXiX第7页/共80页(+)(+)(+)(+)(-)(-)正反馈负反馈第8页/共80页直流通路直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为中存在的反馈称为交流反馈交流反馈。交流负反馈直流负反馈第9页/共80页直流反馈和交流反馈的判断: :仅有直流反馈仅有交流反馈“看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还是交，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。流通路。设电路中所有设电路

5、中所有电容对交流信电容对交流信号均可视为短号均可视为短路。路。第10页/共80页交、直流反馈共存仅有直流反馈第11页/共80页+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+T1T2RFRE1C仅有交流反馈第12页/共80页C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCuoui+T1T2RFRE1第13页/共80页只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈。输入级的输入回路的称为级间反馈。通过R3引

6、入的是局部反馈通过R4引入的是级间反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。第14页/共80页+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2C3C2uoui+T1RFRE1+VCC第15页/共80页将输出电压的一部分将输出电压的一部分或全部引回到输入回或全部引回到输入回路来影响净输入量的路来影响净输入量的为为电压反馈电压反馈，即，即ooUX 将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为响净输入量的为电流反馈电流反馈，即，即ooIX 描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，描述放大电路和反馈网络在输出端的连

7、接方式，即反馈网络的取样对象。即反馈网络的取样对象。第16页/共80页电压反馈和电流反馈的判断：输出电压短路法：令输出电压为输出电压短路法：令输出电压为0，若反馈量随，若反馈量随之为之为0，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。为电流反馈。电路引入了电压反馈第17页/共80页仅受基极电流的控制电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈反馈电流第18页/共80页描述放大电路和反馈网络描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即在输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。量的叠加关系。fiiUUU -串联反馈串联反馈fi

8、iIII -并联反馈并联反馈第19页/共80页串联反馈和并联反馈的判断：FINiiiFIDuuu 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。并联反馈。引入了并联反馈引入了并联反馈引入了串联反馈引入了串联反馈第20页/共80页ofuuUUF 211ofuuRRRUUF 第21页/共80页 + + + + - - + +电压串联一般连接方法：第22页/共80页特例：VCCRB1us+ - -RL+ - -uoRB2RErS+ + C1C2第23页/共80页ofiu

9、UIF 2ofiuR1UIF 第24页/共80页iiif + + + + - -电压并联一般连接方法：第25页/共80页ofiiIIF 212ofiiRRRIIF 第26页/共80页 + + - - - -电流并联一般连接方法：第27页/共80页ofuiIUF 32113ofuiRRRRRIUF 第28页/共80页 + + + + + + + +电流串联一般连接方法：第29页/共80页特例：第30页/共80页例：试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈。串联反馈电压反馈负反馈第31页/共80页并联反馈电流反馈负反馈第32页/共80页例：在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？只可能引入

10、电压并联或电流串联两种组态的交流负反馈。第33页/共80页正负反馈的判断方法：接法接法输入输入输出输出相位相位共射（共源）共射（共源）bc反相反相共集（共漏）共集（共漏）be同相同相共基共基ec同相同相运放运放+ 同相同相运放运放-反相反相差放差放同一个放大管的同一个放大管的输入，输出输入，输出反相反相差放差放不一个放大管的不一个放大管的输入，输出输入，输出同相同相反馈量仅决定于输出量净输入电压指晶体管b-e间或场效应管g-s间或运放+，-的电位差净输入电流指晶体管的基极电流（射极电流）或运放同相输入 端或反相输入端的电流 第34页/共80页正负反馈的判断方法二：电流并联电流并联 反馈反馈电流

11、串联电流串联 反馈反馈 + + - - - -负负正正 - - + + + + + +电压串联电压串联 反馈反馈负负 + + - - + +第35页/共80页电流串联电流串联 反馈反馈电流并联电流并联 反馈反馈 + + - - - -负负 - - + + - -负负 - -第36页/共80页6.3 6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式负反馈放大电路的方块图及一般表达式6.4 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析37第37页/共80页一、负反馈放大电路的方框图一、负反馈放大电路的方框图断开反馈，且考虑反馈网络的负载效应决定反馈量和输出量关系的所有元件所组

12、成的网络负反馈放大电路的基本放大电路反馈网络方框图中信号是单向流通的。方框图中信号是单向流通的。ioXXA基本放大电路的放大倍数基本放大电路的放大倍数反馈系数反馈系数ofXXF反馈放大电路的放大倍数反馈放大电路的放大倍数iofXXA38第38页/共80页二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式式ioXXAofXXFiofXXAiiioiifiif XFAXXAXFXXAXXXAA反馈组态反馈组态功能功能电压串联电压串联电压控制电压电压控制电压电压并联电压并联电流控制电压电流控制电压电流串联电流串联电压控制电流电压控制电流电流并联电流并联电流控制电流电流控制电流

13、AFfAioUUofUUioUUioIUofUIioIUioIIofIIioIIioUIofIUioUIFAAA1f39第39页/共80页三、深度负反馈的实质三、深度负反馈的实质。，即，则若 1 11 fifXXFAFAFAAA1f净输入量忽略不计fifi IIUU在并联负反馈电路中，馈电路中，上式说明：在串联负反。电路引入的才为负反馈，只有0FA符号相同。、在中频段，通常， fAFA环路放大倍数40第40页/共80页ofuuUUF 四、深度负反馈下的估算211ofuuRRRUUF uufoiouufF1UUUUA 12uufRR1A ifR0Rof 虚短虚短虚短虚断第41页/共80页 + +

14、 - +1sfuufRR1A ifR0Rof 环外电阻2G1Gif2G1GifR/RR/R/RR 虚短虚短虚断第42页/共80页ofiuUIF SiuSfoSiosouusfRF1RIURIUUUA 虚短虚短虚断ssiRUI 必须存在第43页/共80页虚断虚短虚短虚地112I1F2IouufRF1RRiRiRuuA 0R,R0RRof11if 第44页/共80页iiif + + -虚短虚短虚断虚地1FI1FFiouufRRiRiRuuA 0R,RRof1if 第45页/共80页ofuiIUF 32113uiRRRRRF LuufLoiouufRF1URIUUA L13321IouufRRRRR

15、RuuA 虚短虚短虚短虚断 ifR ofR第46页/共80页 + + + +虚短虚短虚短虚 断12E2Ef1L3Ce2Ef112EeL3CiouufRRRRR)R/R(iRRRRRi )R/R(uuA ie ifR3C3CofRR/R 第47页/共80页ofiiIIF 212ofiiRRRIIF 虚短虚短虚断sLiisfLosiLosouusfRRF1RIRIRIRIUUA sL121uusfRRRRRA 第48页/共80页深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数反馈组态反馈组态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sfuufuuA A或或uufoiofu

16、uF1UUUUA suisosfuuR1F1UUA LuiiofuuRF1UUA sLiisosfuuRRF1UUA 符号相同。、通常， )(fsffAFAAAuu第49页/共80页6.5 6.5 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响50一、提高放大倍数的稳定性一、提高放大倍数的稳定性二、改变输入电阻和输出电阻二、改变输入电阻和输出电阻三、展宽频带三、展宽频带四、减小非线性失真四、减小非线性失真五、引入负反馈的一般原则五、引入负反馈的一般原则第50页/共80页一、提高放大倍数的稳定一、提高放大倍数的稳定性性在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。在中频段，放大倍数、反馈系数等均

17、为实数。AFAA1fAAAFAAd11dff2f)1(1ddAFAA2f)1(ddAFAA说明放大倍数减小到基本放大电路的说明放大倍数减小到基本放大电路的 ，AF11）（AF1放大倍数的稳定性是基本放大电路的放大倍数的稳定性是基本放大电路的 倍。倍。51第51页/共80页二、改变输入电阻和输出电阻二、改变输入电阻和输出电阻iiiIUR iiiifiiiifIUAFUIUUIUR 串联负反馈iifR)AF1(R 对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈

18、。第52页/共80页iiiIUR 并联负反馈AF1RRiif iiifiiiiifIFAIUIIUIUR 串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻0RRAF1ifif 引引入入并并联联负负反反馈馈引引入入串串联联负负反反馈馈时时若若第53页/共80页串联负反馈对输入电阻影响的讨论iif)1 (RAFR引入串联负反馈，使引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的（1AF）倍。引入串联负反馈，对图示两电路的输入电阻所产生的影引入串联负反馈，对图示两电路的输入电阻所产生的影响一样码？响一样码？Rb1支路在引入反馈前后对输入电阻的影响支路在引入反馈前后对输入电阻的影响有无变化有无变化？第54页/共80

19、页2 2、对输出电阻的影、对输出电阻的影响响 对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。AFRR1oof引入电压负反馈时引入电压负反馈时引入电流负反馈时引入电流负反馈时oof)1 (RAFR 电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而电压负反馈稳定输出电压，使输出具有恒压特性，因而输出电阻减小。输出电阻减小。 电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而电流负反馈稳定输出电流，使输出具有恒流特性，因而输出电阻增大。输出电阻增大。55第55页

20、/共80页。或或引入电流负反馈引入电流负反馈；引入电压负反馈引入电压负反馈时时在在 )R(R 0R )AF1(ofofof第56页/共80页VCCRCRB1es+ -RL+ -uoRB2RErS+ + C1C2ic ue(icRE) ube(=ui-ue)ibic第57页/共80页电流负反馈对输出电阻影响的讨论oof)1 (RAFR引入电流负反馈，使引出反馈的支路的等效电阻增大到原来的（1AF）倍。第58页/共80页设反馈网络是纯电阻网络Alg20fFA1lg20 HmLLmfffj11AA ffj1ffjAAFA1AA 高高频频段段：低低频频段段：O引入负反馈后的幅频特性fLfHfLffHf

21、bwbwfLLfHHf)1 (1)1 (fAFfAFfffAFf可推导出引入负可推导出引入负反馈后的截止频反馈后的截止频率、通频带率、通频带第59页/共80页第60页/共80页 设基本放大电路的输出信号与输入信号同相。净输入信号的正半周幅值小于负半周幅值可以证明，在引入负反馈前后输出量基波幅值相同的情况下，非线性失真减小到基本放大电路的1/(1AF)。第61页/共80页直流负反馈稳定Q点交流负反馈改善动态性能稳定输出电压(或减小输出电阻)电压负反馈稳定输出电流(或增大输出电阻)电流负反馈增大输入电阻串联负反馈增小输入电阻并联负反馈信号源是内阻很小的电压源串联负反馈信号源是内阻很大的电流源并联负

22、反馈第62页/共80页6.66.6负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性一、自激振荡产生的原因及条件一、自激振荡产生的原因及条件二、负反馈放大电路稳定性的分析二、负反馈放大电路稳定性的分析三、负反馈放大电路稳定性的判断三、负反馈放大电路稳定性的判断四、消除自激振荡的方法四、消除自激振荡的方法63第63页/共80页一、自激振荡产生的原因及条一、自激振荡产生的原因及条件件1. 现象：输入信号为：输入信号为0 0时，输出有一定幅值、一定频时，输出有一定幅值、一定频率的信号，称电路产生了自激振荡。率的信号，称电路产生了自激振荡。负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段。负反馈放大电路自激振荡

23、的频率在低频段或高频段。低频干扰或产生了轻微低频振荡高频干扰或产生了轻微高频振荡实验实验波形波形64第64页/共80页2. 原因65第65页/共80页在低频段或高频段，若存在一个频率f0，当 f f0 时基本放大器的附加相移为信号f=f0附加相位移180度fiiXXX 在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为f0的信号，对于f = f0 的信号，产生正反馈过程：输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡。 oifoXXXX 第66页/共80页ooi 0XXX维持时，ooXFAX1FA3. 3. 自激振荡的条件自激振荡的条件1FA)( ) 12(1FA为整数nnFA 由于电路通电后输出量有

24、一个从小到大直至稳幅的过由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程，起振条件为程，起振条件为幅值平衡条件相位平衡条件67第67页/共80页二、负反馈放大电路稳定性的分析二、负反馈放大电路稳定性的分析附加相移由放大电路决定附加相移由放大电路决定;振荡只可能产生在高频段。振荡只可能产生在高频段。090AAf，时，设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。0180AAf，时，因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足幅值条

25、件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。0270AAf，时，对于产生对于产生180附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，故引入负反馈后可能振荡。故引入负反馈后可能振荡。对于单管放大电路对于单管放大电路:对于两级放大电路对于两级放大电路:对于三级放大电路对于三级放大电路:68第68页/共80页什么样的放大电路引入负反馈后容易产生什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？自激振荡？ 三级或三级以上放大电路引入负反馈后有可能产三级或三级以上放大电路引入负反馈后有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为三个生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为三个或三

26、个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生或三个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生低频振荡。低频振荡。 放大电路的级数越多，耦合电容、旁路放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。的可能性越大。 环路放大倍数环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件，闭越大，越容易满足起振条件，闭环后越容易产生自激振荡。环后越容易产生自激振荡。69第69页/共80页三、负反馈放大电路稳定性的判三、负反馈放大电路稳定性的判断断已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。使环路

27、增益下降到使环路增益下降到0dB的频率，记作的频率，记作fc；使使AF(2n1) 的频率，记作的频率，记作f0。fcf0fcf070第70页/共80页稳定性的判断稳定性的判断fcf0满足起振条件电路不稳定电路不稳定电路稳定电路稳定 f0 fc，电路不稳定，会产生自激振荡；，电路不稳定，会产生自激振荡； f0 fc，电路稳定，不会产生自激振荡。电路稳定，不会产生自激振荡。fcf0Gm幅值裕度m相位裕度电路稳定电路稳定当当Gm10dB且且m45，才，才具有可靠的稳定性。具有可靠的稳定性。不满足起振条件71第71页/共80页 例：已知负反馈放大电路)10fj1)(10fj1)(10fj1(10A32

28、4 为了使放大电路稳定工作，反馈系数的上限值为多少？0A( )f- 90- 180- 27010210A ( )/dBf2040600801031041-20-20dB/10倍频-20dB/10倍频-40dB/10倍频-60dB/10倍频第72页/共80页0A( )f- 90- 180- 27010210A ( )/dBf2040600801031041-20-40dB/10倍频-60dB/10倍频-20dB/10倍频)F( )FA( m=45 的点 1FA F1lg20第73页/共80页F1lg20AF1lg20Alg20 与与 135 a 135 a Alg20 F1lg20第74页/共80页四、消除自激振荡的方四、消除自激振荡的方法法1. 简单滞后补偿)j(1)j(1)