第17章：电子电路中的反馈

1、第第17章：章：电子电路中的反馈电子电路中的反馈17.1 反馈的基本概念17.2 放大电路中的负反馈17.3 放大电路中的正反馈17.1 反馈的基本概念反馈：将电子电路（或某个系统）输出端的信号一部分或全部通过反馈电路引回到输入端。反馈电路的组成：基本放大电路（前向通道）、反馈电路（反向通道）。反馈类型：正反馈、负反馈。负反馈：引入反馈使净输入信号减小、输出信号减小。正反馈：引入反馈使净输入信号增大、输出信号增大。交流反馈：反馈为交流量的反馈（反馈回路通过电容耦合，或者直流量通过电感短路） ；直流反馈：反馈为直流量的反馈（反馈回路通过大电感耦合，或者交流量通过大电容短路） ；交直流反馈：反馈为

2、交直流量的反馈（反馈回路直接耦合） 。反馈的分类反馈环路放大倍数反馈环路放大倍数K反馈电路的方框图反馈电路：由基本放大电路A与反馈电路F组成，且有Xd=Xi-Xf开环电路、闭环电路AoXiXAFiXoXdXfXAFAXXAiof1doXXAofXXF当当A趋向于趋向于时时闭环放大倍数闭环放大倍数Af=？负反馈与正反馈的判别方法瞬时极性法：输入一个正极性信号，比较有无反馈信号（回路）时的净输入信号或输出信号大小；相对无反馈情况，有反馈时净输入信号或输出信号减小则为负反馈，否则为正反馈。环路极性法（朱老师的方法）：反馈环路断开成为反馈通道，反馈通道输出信号的极性与输入信号的极性相同则为正反馈，极性

3、相反则为负反馈。即：反馈通道若有奇数个反相环节则反馈为负反馈，反馈通道若有偶数个反相环节则反馈为正反馈，同相环节不影响反馈的正负。运算放大电路的反馈ARFuiuoR1R2udBRFuiuoR1R2ud分压偏置三极管放大电路的反馈BECRB1RCC1C2RLuiuOTUCCRB2REube基极输入电压升高基极输入电压升高基极电流增大基极电流增大发射极电流增大发射极电流增大发射极电阻的电压增发射极电阻的电压增大大发射极电位升高发射极电位升高基射电压降低基射电压降低基极电流减少基极电流减少电路没有物理结构上电路没有物理结构上的反馈回路的反馈回路但却具有信号结构上但却具有信号结构上的反馈回路的反馈回路

4、17.2 放大电路中的负反馈运放电路的反馈类型较为典型反馈类型：串联电压负反馈、并联电压负反馈、串联电流负反馈、并联电流负反馈运算放大器电路中的负反馈运算放大器放大倍数很大，在放大电路中易配置成深负反馈；深负反馈放大电路具有如下优秀品质：闭环放大倍数只与外围反馈电路参数有关而与本身参数无关；通频带较开环时更宽；可以构成各种信号运算与处理电路；工作稳定。串联电压负反馈同向比例运算电路中，实际电压ud = ui-uf ，反馈电压削弱输入信号的作用，为负反馈；反馈电压采样源自运放电压输出，uf=uoR1/(R1 +RF ) ；为电压反馈；反馈电压与输入电压叠加作为运放输入电压，为串联反馈；故此反馈电

5、路类型为：串联电压负反馈；输入电阻很高（近似），输出电阻很低（近似0）。AR2R1RFi1ifuiuo并联电压负反馈反向比例运算电路中，实际电流id = i1-if ，反馈电流削弱输入信号的作用，为负反馈；反馈电流采样源自运放电压输出，if=-uo/RF；为电压反馈；反馈电流与输入电流叠加作为运放输入电流，为并联反馈；故此反馈电路类型为：并联电压负反馈。AR2R1RFi1ifuiuo输入电阻较低，输出电阻则很低（近似0），工作非常稳定；由于是深负反馈，Af1/F。串联电流负反馈同向比例运算电路中，用电阻R采样输出负载电流，其实际电压ud = ui-uf ，反馈电压削弱输入信号的作用，为负反馈；

6、反馈电压采样源自负载电流(运放输出电流) ，uf=iLR，为电流反馈；反馈电压与输入电压叠加作为运放输入电压，为串联反馈；故此反馈电路类型为：串联电流负反馈；该电路有：io=iL=ui/R，负载电流与负载电阻无关，是一个同相的受控电流源电路，或称为电压电流变换电路；输入电阻很高（近似 ），输出电阻很高（近似）。AR1uiiLRLR并联电流负反馈反向比例运算电路中，用电阻R采样输出负载电流，其实际电流id = i1-if ，反馈电流削弱输入信号的作用，为负反馈；反馈电流采样源自负载电流(运放输出电流) ，if =-iLR/(RF +R) ，由：(iL+if)R=uf=-ifRF得到，为电流反馈；

7、反馈电流与输入电流叠加作为运放输入电流，为并联反馈；故此反馈电路类型为：并联电流负反馈；该电路有：io= -if (RF +R) /R = -ui (RF +R) /R/R1，负载电流与负载电阻无关，是一个反相的受控电流源电路；输入电阻较低，输出电阻很高（近似）。AR1uiiLRLRRFi1ifR2并联电流负反馈另一种形式AR1uiiLRLRRFi1ifR2电阻R采样输出负载电流，通过电压跟随器产生反馈电流，实际电流id = i1-if ，反馈电流削弱输入信号的作用，为负反馈；反馈电流if =-iLR/RF ，为电流反馈；反馈电流与输入电流叠加作为运放输入电流，为并联反馈；故此反馈电路类型为：

8、并联电流负反馈；该电路有：io= -uiRF/R/R1，负载电流与负载电阻无关，是一个反相的受控电流源电路；输入电阻较低，输出电阻很高（近似 ）。运放电路负反馈小结电压反馈：采样源自电路输出端；电流反馈：采样源自负载电阻近地端的采样电阻，或来自负载电流传感器；串联反馈：输入信号与反馈信号分别接在两个输入端；并联反馈：输入信号与反馈信号接在同一个输入端上；负反馈：反馈信号使净输入信号减小，环路放大倍数为负值。三极管电路负反馈小结串联反馈、并联反馈：看输入信号叠加形式电压反馈、电流反馈：看反馈从输出信号的取样的物理量串联反馈：输入以电压的形式比较；并联反馈：输入以电流的形式比较；电流负反馈：具有稳

9、定输出电流的作用；电压负反馈：具有稳定输出电压的作用。例如图，判断二级放大电路的反馈类型。AuouiBRLRufAuouiBRLRuf17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响降低放大倍数提高放大倍数稳定性改善波形失真展宽通频带对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响负反馈降低放大倍数开环放大倍数A：基本放大电路的放大倍数；反馈系数F：反馈信号与输入信号之比；闭环放大倍数Af：引入负反馈后的放大倍数；反馈深度：|1+AF|。AFAXXAiof1doXXAofXXFAFiXoXdXfX提高放大倍数稳定性开环放大倍数变化率：d|A|/|A|；闭环放大倍数变化率：d|Af|/|Af|；闭环

10、放大倍数变化率为开环放大倍数变化率的1+|AF|分子之一；当|AF|1时，Af1/F，表明深度反馈时闭环放大倍数仅取决于反馈电路参数。AFAAdAAdff11改善波形失真负反馈减小了输入信号的幅度，从而减少了进入饱和区或截止区的可能；负反馈将输出失真信号反馈至输入端，使输出信号的失真得到一定程度的补偿，从而减少的失真。展宽通频带负反馈使放大电路通频带展开了|Au|/|Au0|0.707通频带1ff1f2f1f2|Af0|Af1|Af1|对放大电路输入电阻的影响串联负反馈使放大电路的输入电阻增大；并联负反馈使放大电路的输入电阻减小。对放大电路输出电阻的影响电压反馈使放大电路的输出电阻减小；电流反

11、馈使放大电路的输出电阻增大。课后练习17.1.1、17.1.2、17.1.3 17.2.1、17.2.2 17.2.6、17.2.7、17.2.8 17.2.9、17.2.1017.3 正弦振荡电路正弦振荡电路：用来产生一定频率和幅度交流信号的电路，0.1HZ1000MHZ；常用的振荡电路分为RC振荡电路与LC振荡电路两种；RC振荡电路：输出功率小、频率较低；LC振荡电路：输出功率大、频率较高；应用：波形发生器、信号源、激励源等。17.3.1 自激振荡自激振荡：没有输入信号驱动的情况下，输出端有一定频率与幅度的信号输出；放大电路不希望产生自激，而振荡电路则利用自激产生振荡工作。自激振荡原理Au

12、为放大电路、F为反馈电路；放大电路中，使uf = ui，即同幅同相；将输入端接自反馈输出，则电路维持原来输出，电路进入自激振荡状态，成为一个振荡器；且有：AuFiuoufuiuAuFfuouiouUUAofUUF1FAu自激振荡条件1、相位条件：反馈电压uf与输入电压ui同相，即为正反馈；2、幅度条件：足够的反馈量使|AuF| =1，即反馈电压等于输入电压Uf = Ui。总体而言：环路传递函数为1。自激振荡建立过程振荡器在未进入振荡状态时其|AuF| 1 ，即Uf Ui ；微小的扰动使UiUoUfUiUoUfUi随着电压幅度增大，Au将自动减小，使|AuF| 趋向为1，即振荡电路稳定在一定的振

13、荡幅度下工作；当出现干扰振幅偏离稳定时，同样由于上述机理振幅趋于稳定。振荡电路的正弦输出振荡器进入振荡后其振荡输出并非一定是正弦量，其中含有不同频率的谐波分量；为得到单一频率的正弦输出量，振荡电路还需要有一个选频电路，使振荡电路具有选频率特性，使自激振荡在某个特定的频率下发生；因此正弦振荡电路通常包含放大电路、正反馈电路与选频电路三部分；根据选频电路的不同，振荡电路分为RC振荡电路与LC振荡电路两种。17.3.2.1 RC振荡电路振荡电路如图：运放、R1、RF组成放大电路部分；两个RC组成电路又称为文氏桥选频电路，这部分电路既是选频电路，同时又是正反馈电路。R1RRFRCCAuiuoufRC选

14、频电路文氏桥选频电路如图，则有：RC1031ioUURRCCuoui)1(311/11/RCRCjCjRCjRCjRUUio当 时，即：绝对值最大，且：uo与ui同相位 RCRC1RC振荡电路分析电路如图，则有：1FAu时当RCff2120011RRUUUUAFiofou31ofUUFR1RRFRCCAuiuouf当RF =2R1时：3uA此时已满足自激振荡条件，但此电路起振不是最理想。改进起振状况的RC振荡电路（一）反馈电阻RF由固定电阻改为具有负温度系数的热敏电阻；起振时RF处于冷态，电阻值较大，RF2R1，即|AuF|1，电路受到轻微扰动后振幅逐步增大；随着流过RF电流的增大，RF发热导

15、致其电阻值下降，直到RF=2R1，即|AuF|=1，振荡趋于稳定。R1RRFRCCAuiuouft改进起振状况的RC振荡电路（二）反馈回路为电阻RF2与反向并联二个二极管及一个电阻组成的并联电路串联；RF=RF2+RF1/RD1/RD2；起振时二极管端电压很小，RD很大，总RF较大，使RF2R1，即|AuF|1，电路受到轻微扰动后振幅逐步增大；随着二极管端电压的增大，二极管趋于导通，RD迅速减小，直到RF=2R1，即|AuF|=1，振荡趋于稳定。R1RRF2RCCAuiuoufRF1D1D2改进起振状况的RC振荡电路（三）不论采用热敏电阻还是二极管，当任何因素使输出电压发生变化时，都会使RF的

16、阻值发生改变（既|Au|改变）使振幅趋于稳定；通过调节R或C的值，或同时改变RC值，可改变振荡电路的振荡频率。17.3.2.2 LC振荡电路LC振荡电路有变压器反馈式与三点式振荡电路等形式；三点式振荡电路可分为电容三点式振荡电路与电感三点式振荡电路。变压器反馈式LC振荡电路变压器反馈式LC振荡电路由放大电路、LLf变压器反馈电路与LC选频电路组成。选频电路由LC组成；正反馈电路由变压器LLf与耦合电容C1组成。ibC1RLuf+UCCCTicubeRB1RB2RECELLf变压器反馈式LC振荡电路分析LC组成的选频电路并联谐振时频率f0 ， 阻抗达到最大 ，即电压放大倍数达到最高；正反馈：BC

17、（即L下端）Lf非同名端B；在|AuF|1时，产生自激，电压振幅不断增大，三极管进入饱和区域，电流放大系数下降，振幅平衡于|AuF|=1处；振荡器工作延伸至饱和的非线性区域，其集电极电流ic失真严重，但由于LC选频电路具有良好的选择性，输出电压波形基本上还是正弦波。LCf21017.3.3 三点式振荡电路（新版无）三点式振荡电路可分为电容三点式振荡电路与电感三点式振荡电路；电容三点式振荡电路：又称考尔毕兹振荡电路；电感三点式振荡电路：又称哈脱莱振荡电路。电感三点式振荡电路电感三点式振荡电路如图：正反馈：BC（即L1上端）L2非同名端 B；反馈电压大小由抽头（匝比）决定，L2为总匝数的48分之一；振荡频率如下，其中L为自感、M