第八章放大电路中的反馈PPT课件

1、1、反馈的基本概念反馈概念：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。 反馈放大电路的方框图表示。一、反馈的概念及分类第1页/共60页1、反馈的基本概念反馈概念：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。反馈研究的问题？怎样引回输出电压还是输出电流影响输入电压还是输入电流多少怎样引出一、反馈的概念及分类第2页/共60页一、反馈的概念及分类正反馈和负反馈 从反馈的结果判断，反馈的结果使输出量的变化减小为负反馈，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？ 反馈的结果使净输入量减小为负

2、反馈，否则为正反馈。1、反馈的基本概念第3页/共60页一、反馈的概念及分类1、反馈的基本概念直流反馈和交流反馈存在于直流通路中的反馈称为直流反馈，存在于交流通路中的反馈称为交流反馈。交流负反馈直流负反馈第4页/共60页一、反馈的概念及分类1、反馈的基本概念局部反馈和级间反馈 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输入级输入回路的称为级间反馈。通过R3引入局部反馈通过R4引入级间反馈反馈研究的重点是级间反馈也称总体反馈。第5页/共60页一、反馈的概念及分类2、交流负反馈放大电路的四种组态 将输出电压的一部分或全部引回到输入回路影响净输入量的为电压反馈，即o

3、oUX 将输出电流的一部分或全部引回到输入回路影响净输入量的为电流反馈，即ooIX 描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。电压反馈和电流反馈第6页/共60页一、反馈的概念及分类串联反馈和并联反馈 描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。fiiUUU -串联负反馈fiiIII -并联负反馈+_负反馈反馈量净输入量输入量2、交流负反馈放大电路的四种组态第7页/共60页一、反馈的概念及分类2、交流负反馈放大电路的四种组态电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈 为什么在并联负反馈电路中不加恒压源信号？ 为什么在串联负反

4、馈电路中不加恒流源信号？第8页/共60页一、反馈的概念及分类 “找联系”：找输出端与输入端的联系，有元件跨接于输出与输入端则引入反馈，否则无反馈。有反馈吗？输出电压全部反馈到输入端无反馈3、反馈的判断有无反馈的判断第9页/共60页一、反馈的概念及分类 “找联系”：找输出回路与输入回路的联系，不仅是输出端与输入端的联系！ 既在输入回路又在输出回路，因而引入了反馈。3、反馈的判断有无反馈的判断第10页/共60页一、反馈的概念及分类3、反馈的判断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”：看反馈存在于直流通路还是交流通路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。第11页/共60

5、页一、反馈的概念及分类交、直流反馈直流反馈3、反馈的判断直流反馈和交流反馈的判断第12页/共60页一、反馈的概念及分类“看反馈的结果” ：即净输入量是被增大还是被减小。瞬时极性法： 给定 的瞬时极性，并以此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而得到 的极性；iXoX的极性 的极性 、 、 的叠加关系oXfXiXfXiXfiifii IIIUUU 或正反馈负反馈fiifii IIIUUU 或3、反馈的判断反馈极性（正、负反馈）判断第13页/共60页一、反馈的概念及分类FuFIDuuu 反馈量取决于输出的物理量。O211FuRRRu 净输入电压减小，引入了负反馈3、反馈的判断反馈极性（正、负反馈）

6、判断第14页/共60页一、反馈的概念及分类3、反馈的判断反馈极性（正、负反馈）判断反馈电流反馈电流净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流增大，引入了正反馈 在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压是集成运放两个输入端的电位差，净输入电流是同相输入端或反相输入端的电流。第15页/共60页一、反馈的概念及分类3、反馈的判断串联反馈和并联反馈的判断FINiii FIDuuu 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，为并联反馈。引入了并联反馈引入了串联反馈第16页/共60页一、反馈的概念及分类电路引入了电流反馈反馈电流3、反馈的判断电压反馈和电

7、流反馈的判断 看反馈量与输出量的关系。反馈量与输出电流有关第17页/共60页一、反馈的概念及分类3、反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断反馈电压电路引入了电压反馈反馈量与输出电压有关第18页/共60页一、反馈的概念及分类+_+uF 1. 若第三级从射极输出，则电路引入了哪种组态的交流负反馈？ 2. 若在第三级的射极加旁路电容，则反馈的性质有何变化？电流串联负反馈+电压串联负反馈直流电流串联负反馈图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？4、分立元件放大电路中反馈的判断第19页/共60页一、反馈的概念及分类5.分立元件放大电路中的净输入量和输出

8、电流 在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压常指输入级晶体管的b-e（e-b）间或场效应管g-s（s-g）间的电位差，净输入电流常指输入级晶体管的基极（射极）电流或场效应管的源极电流。 在分立元件电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射极电流为输出电流，反馈的结果将稳定晶体管的集电极电流或发射极电流。第20页/共60页6、反馈判断一般方法的总结1）首先判断反馈的连接方法： 输入信号与反馈信号不在放大器的同一输入端，则为串联反馈。输入信号与反馈信号在放大器的同一输入端，则为并联反馈。2）判断反馈

9、极性： 如果电路引入的是串联反馈，而信号的输入端与反馈的采样端同极性，那么引入的反馈是负反馈，否则为正反馈。如果电路引入的是并联反馈，而信号的输入端与反馈的采样端同极性，那么引入的反馈是正反馈，否则为负反馈。一、反馈的概念及分类第21页/共60页6、反馈判断一般方法的总结3）判断电压反馈、电流反馈： 在分立元件反馈放大电路中，负载与反馈采样端在同一电极上，引入的是电压反馈；负载与反馈采样端不在同一电极上，引入的是电流反馈； 在集成运放反馈放大电路中，反馈采样端直接并联在负载输出电压端，引入的是电压反馈；反馈采样端与负载串联连接，引入的是电流反馈；一、反馈的概念及分类第22页/共60页二、负反馈

10、放大电路方框图1、负反馈放大电路的方框图、负反馈放大电路的方框图断开反馈，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成的网络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iXiXfXoXiUiUfUoUoUiIiIfIoIiUiUfUiIiIfIoI基本放大电路反馈网络方框图中信号是单向流通的。第23页/共60页2、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式FAAXFAXXAXFXXAXXXAA 1iiioiifiifioXXA 基本放大电路放大倍数反馈系数ofXXF 反馈放大电路放大倍数iofXXA 二、负反馈放大

11、电路方框图第24页/共60页负反馈放大电路放大倍数的量纲负反馈放大电路放大倍数的量纲FAAA1f环路放大倍数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AFfAioUUofUUioUUioIUofUIioIUioIIofIIioIIioUIofIUioUI2、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式二、负反馈放大电路方框图第25页/共60页3、深度负反馈的实质、深度负反馈的实质。，即，则若 1 11 fifXXFAFA FAAA1f净输入量忽略不计。电路引入的才

12、为负反馈，只有0 FA称深度负反馈二、负反馈放大电路方框图fifiIIUU 在串联负反馈中在并联负反馈中 fAFA、在中频段通常有符号相同。第26页/共60页1、深度负反馈条件下放大倍数的估算、深度负反馈条件下放大倍数的估算三、深度负反馈放大倍数分析， 11 FAFAAXXAiO 1f称深度负反馈深度负反馈条件下闭环放大倍数FA1f 注意：不同组态的反馈放大器，其闭环放大倍数的量纲不同，不都是电压放大倍数。只要求出反馈放大电路的反馈系数F，闭环放大倍数就可以近似求解得到。第27页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析2、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算Uuu

13、UioUFUFUUUUAFUUAUUF1 1 foiofof 12f211of11 RRFARRRUUFUuuU 1 1）电压串联负反馈电路第28页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析2、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算2 2）电压并联负反馈电路ssosfof111 RFRIoUUUAFIUAUIFGsiuGioRFG 12ssf2of111RRRFARUIFGuG 第29页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析LfLoiofof1 1 RFURIUUAFUIAIUFRuRioGFR 1LLf1of1RRRFARIUFRuR 2、深度负反馈条件下电压放大倍数

14、的估算、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算3 3）电流串联负反馈电路第30页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析sLsfLossLososfof11 RRFRIRIRIRIUUAFIIAIIFIuIioIFI sL21sLsf212of)1(1RRRRRRFARRRIIFIuI 2、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算4 4）电流并联负反馈电路第31页/共60页3、求反馈量的原则、求反馈量的原则三、深度负反馈放大倍数分析反馈量是将输出的一部分或者全部取出，它只取决于输出，与输入无关，因此需要将反馈网络折合到输出回路。如果是串联反馈，反馈网络折合到输出回路的方法

15、是将反馈网络的输入端与电路的输入断开，使反馈网络只与输出回路有关。如果是并联反馈，反馈网络折合到输出回路的方法是将反馈网络的输入端接地，使反馈网络只与输出回路有关。1）折合方法第32页/共60页 )( 32113ofooRIRRRIRRIUF RioGfFUIA1 三、深度负反馈放大倍数分析3、求反馈量的原则2）举例例1 求图示电路的电压放大倍数。解：此为电流串联负反馈放大电路求反馈量等效电路13321oo)()(1RRRRRRRFURIUUALLRiLiuf 第33页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析3、求反馈量的原则2）举例例2 求图示电路的电压放大倍数。解：此为电流并联负反馈放大电路求

16、反馈量等效电路 )( 212ofooIIRRIRIIF IioIfFIIA1 221oo)( )(1 RRRRRRRFRIRIUUASLsLIsiLiuf 第34页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析4、深度负反馈条件下四种组态负反馈放、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总结大电路的电压放大倍数总结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sff uuAA或UuuFUUUUA1foiof ssosf11RFUUAGu Liof1RFUUARu sLsosf1RRFUUAIu 符号相同。、通常， )(fsffAFAAAuu第35页/共60页

17、三、深度负反馈放大倍数分析 1. 第三级从射极输出； 2. 若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输 入端跨接一电阻。e1ff1RRAusfRRAuR电压串联负反馈电压并联负反馈求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。讨论一第36页/共60页三、深度负反馈放大倍数分析e3fe1e3e1fRRRRRIUFo)(L3ce3e1e3fe1ioRRRRRRRUUAu+_+uF比较两电路求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。+电流串联负反馈电流串联负反馈讨论二第37页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响1、提高放大倍数的稳定性、提高放大倍数的稳定性在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。A

18、FAAf 1AdAAFAdAff 11211AF)(dAdAf 21AF)(dAdAf 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 倍。第38页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响2、改变输入电阻和输出电、改变输入电阻和输出电阻阻1) 1) 对输入电阻的影响iiiifiiiifiiiIAFUUIUUIURIUR iif)1 (RAFR 对输入电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输入端的接法有关，即取决于是串联反馈还是并联反馈。第39页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响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，

19、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响一样码？ Rb1支路在引入反馈前后对输入电阻的影响有无变化？2、改变输入电阻和输出电、改变输入电阻和输出电阻阻第40页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响iiifiiiiifiiiAFIIUIIUIURIUR AFRR 1iif串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。深度负反馈条件下，串联负反馈的输入电阻趋于无穷大，并联负反馈的输入电阻趋于零。2、改变输入电阻和输出电、改变输入电阻和输出电阻阻1) 1) 对输入电阻的影响第41页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响2、改变

20、输入电阻和输出电、改变输入电阻和输出电阻阻2) 2) 对输出电阻的影响 对输出电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输出端的接法有关，即取决于是电压反馈还是电流反馈。 AFRR 1oofooooooof)(RAFUUUIUR 电流已在其负载效应中考虑第42页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响2、改变输入电阻和输出电、改变输入电阻和输出电阻阻2) 2) 对输出电阻的影响oooof)1(RAFIUR AFRUIAFIRUI 1)(ooooooo电压已在其负载效应中考虑电流负反馈增大输出电阻，电压负反馈减小输出电阻。深度负反馈条件下，电流负反馈的输出电阻趋于无穷大，电压负反馈的输出电阻趋于零。

21、第43页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响电流负反馈对输出电阻影响的讨论oof)1(RAFR Rc2支路在引入反馈前后对输出电阻的影响有无变化？ 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。2、改变输入电阻和输出电阻、改变输入电阻和输出电阻第44页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响3、展宽频带：设反馈网络是纯电阻网络、展宽频带：设反馈网络是纯电阻网络Alg20fFA1lg20HmHLmLfj1 j11ffAAffAAFAAA O引入负反馈后的幅频特性bwbwfLLfHHf)1(1)1(fAFfAFfffAFf 由右边公式可推导出引入负反馈后的截止频率、通

22、频带fLfHfLffHf第45页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响4、减小非线性失真：思路、减小非线性失真：思路 由于晶体管输入特性的非线性，当b-e间加正弦波信号电压时，基极电流的变化不是正弦波。若加在b-e之间的电压正半周幅值大于负半周的幅值，则其电流失真会减小，甚至为正弦波。第46页/共60页 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)。净输入信号的正半周幅值小于负半周幅值4、减小非线性失真、减小非线性失真四、交流负反馈对放大电路性能影响第47页/共60页四、交流负反馈对放大电路性能影响5、引入负反馈的一般原则、引入负反馈的

23、一般原则 稳定Q点引入直流负反馈，改善动态性能引入交流负反馈； 增大输入电阻引入串联负反馈，减小输入电阻引入并联负反馈； 稳定输出电压（即减小输出电阻）引入电压负反馈，稳定输出电流（即增大输出电阻）引入电流负反馈； 输出电压受控输入电压源为电压串联负反馈，输出电压受控输入电流源为电压并联负反馈，输出电流受控输入电压源为电流串联负反馈，输出电流受控输入电流源为电流并联负反馈；当(1AF) 1时，转换系数均近似为1/F。第48页/共60页 为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？ 为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？ 为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？

24、 直流负反馈 为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？ 为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？四、交流负反馈对放大电路性能影响讨论讨论一一电压串联负反馈电流并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈第49页/共60页试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈。电流串联负反馈电流并联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈讨论讨论二二四、交流负反馈对放大电路性能影响第50页/共60页只可能引入电压并联或电流串联两种组态的交流负反馈。电流串联负反馈电压并联负反馈四、交流负反馈对放大电路性能影响讨论讨论三三图示电路能引入几种类型的交流负反馈？第51页/共60页五、负反馈放大电路的稳定性1、自激振荡产生的原因及条件、自激振荡产生的原因及条件现象： 输入信号为0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。 负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段。 原因： 在低频段或高频段，若存在一个频率f0，且当 f f0 时附加相移为，则fiiXXX 第52页/共60页五、负反馈放大电路的稳定性1、自激振荡产生的原因及条件oifo XXXXfiiXXX 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。第53页/共60页五、负反馈放大