北京邮电大学模电课件3第三章负反馈_图文

1、电子技术模拟电路部分第三章放大电路中的负反馈第三章放大电路中的负反馈§3.1 负反馈的概念§3.2 负反馈的类型及分析方法§3.3 负反馈对放大电路的影响§3.1 负反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流的一部分或全部引回到输入端,与输入信号迭加,就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号,就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号,就称为正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号,所以判断正负反馈,就要判断反馈信号与输入信号的相位关系,同相是正反馈,反相是负反馈。放大器输出输入取+ 加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器开环闭环负

2、反馈的作用:稳定静态工作点;稳定放大倍数;提高输入电阻;降低输出电阻;扩展通频带。反馈网络±叠加反馈信号实际被放大信号反馈框图:反馈电路的三个环节:放大:d o o X X A =反馈:ofX X F =叠加:fi d X X X -=负反馈框图:基本放大电路A o d X o X 反馈回路FfX i X +输出信号输入信号反馈信号差值信号基本放大电路A od X oX 反馈回路FfX i X +d o o X X A =开环放大倍数ioF X X A =闭环放大倍数ofX X F =反馈系数负反馈放大器的一般关系:基本放大电路A o d X oX 反馈回路FfX i X +oo d

3、 o f d f o i o F A F X X X X X X X X X A 111+=+=+= FA A o o +=1F A +1反馈深度定义:负反馈放大器的闭环放大倍数当A o F >>1时,结论:当A o F >>1很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。FA A A o o F +=1FA F 1=u f u d 例:R f 、R E 1组成反馈网络,反馈系数:fE E o fR R R U U F +=11+C 1R B 1R C 1R B 21R B 22R C 2R E 2R E 1C EC 3C2

4、+E Cu ou i +T 1T 2R f§3.2 负反馈的类型及分析方法§3.2.1 负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈根据反馈所采样的信号不同,可以分为电压反馈和电流反馈。电压反馈:反馈信号取自输出电压信号。电流反馈:反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈:可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈:可以稳定输出电流、增大输出电阻。R L u oR Lu o 采样电阻很大i o i ER Li oi E RfR L二、串联反馈和并联反馈根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同,可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈:反馈信号与输入信号串联,即反馈电压信号与输入信号电压比

5、较。并联反馈:反馈信号与输入信号并联,即反馈信号电流与输入信号电流比较。串联反馈使电路的输入电阻增大;并联反馈使电路的输入电阻减小。i i fi bi b =i-i f 并联反馈u f u i u be u be =u i -u f串联反馈三、交流反馈与直流反馈交流反馈:反馈只对交流信号起作用。直流反馈:反馈只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用;有的反馈只对直流信号起作用;有的反馈对交、直流信号均起作用。若在反馈网络中串接隔直电容,则可以隔断直流,此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容,可以使其只对直流起作用。增加隔直电容C 后,R f 只对交流起反馈作用。注:本电路

6、中C 1、C 2也起到隔直作用。+C 1R B 1R C 1R B 21R B 22R C 2R E 2C EC 3C 2u o u i +T 1T 2R f R E 1C增加旁路电容C 后,R f 只对直流起反馈作用。C +C 1R B 1R C 1R B 21R B 22R C 2R E 2C EC 3C 2u o u i +T 1T 2R fR E 1负反馈交流反馈 直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点负反馈的分类小结§3.2.2 负反馈的分析方法一、反馈类型的判断分析步骤:1. 找出反馈网络(电阻。2. 是交流反馈还是直流反馈?3.

7、是否负反馈?4. 是负反馈!那么是何种类型的负反馈?(判断反馈的组态电压反馈与电流反馈判别方法:电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。并联反馈与串联反馈判别方法:并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。注意:直流反馈中,输出电压指UCE ,输出电流指I E 或I C 。判断负反馈的方法瞬时极性法假设输出端信号有一定极性的瞬时变化,依次经过反馈、比较、放大后,再回到输出端,若输出信号与原输出信号的变化极性相反,则为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈,则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈,则要从输出电流的微小变化开始。判

8、断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。例1:判断R f 是否负反馈,若是,判断反馈的组态。u o u fu be =u i -u fu c 1u f u be u c 1u b 2u c 2+C 1R B 1R C 1R B 21R B 22R C2R E 2R E 1C EC 3C 2+E Cu ou i +T 1T 2R f此电路是电压串联负反馈,对直流不起作用。 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。+C 1R B 1R C 1R B 21R B 22R C 2R E 2R E 1C EC 3C 2+E Cu ou i +T 1T 2R fu be u be这里

9、分析的是交流信号,不要与直流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用,可以用全量。当为交流反馈时,瞬时极性法所判断的也是相位的关系。电路中两个信号的相位不是同相就是反相,因此若两个信号都上升,它们一定同相;若另一个信号下降而另一个上升,它们一定反相。例2:判断Rf是否负反馈,若是,判断反馈的组态。+U CCR CC2C1R fu iu oi i bi f电压反馈并联反馈u o i f i b=i+i fu o此电路是电压并联负反馈,对直流也起作用。+U CCR CC2C1R fu iu oi i bi f问题:三极管的静态工作点如何提供?

10、能否在反馈回路加隔直电容?不能!Rf为三极管提供静态电流!R f 的作用:1. 提供静态工作点。2. 直流负反馈,稳定静态工作点。3. 交流负反馈,稳定放大倍数。 电流反馈并联反馈i E 2u F i Fi Bu C 1u B 2u C 1u B 2i B 2i E 2u ou iii Bi Fu FR E 2R fR E 1R C 1R C 2+U CCi E 2电流并联负反馈。对直流也起作用,可以稳定静态工作点。u ou iii Bi Fu FR E 2R fR E 1R C 1R C 2+U CCi E 2u C 1u B 2例5:判断如图电路中R E 1、R E 2的负反馈作用。R C

11、R B 1R B 2R E 1R E 2C EC 2C 1+U CCu ou iu bei e电流串联反馈R E 2对交流反馈不起作用1. 对交流信号:i eu e u be =u i -u ei bi eR :电流串联负反馈。2. 对直流信号:R E 1、R E 2对直流均起作用,通过反馈稳定静态工作点。反馈过程:I ER CR B 1R B 2R E 1R E 2C EC 2C 1+U CCu ou iU BE I EU B U E U E =I E (R E 1+R E 2U BE =U B U E I BI E恒定CCB B B B U R R R U 212+=例6:判断如图电路中R

12、 E 3的负反馈作用。+U CCT 1T 2T 3R B 1R C 1R B 2R C 2R B 3R C 3R E 3u iu be 1u fi e 3i e 3ufu be 1=u i u f u c 1u c 2i b 3i e 3电流串联负反馈。二、负反馈放大电路的放大倍数方法一:当电路比较简单时,可直接用微变等效电路分析。R CR B 1R B 2R E 1R E 2C EC 2C 1+U CCu ou iU BE I EU B U E beLo r 'R A -=开环:11E be LF R (r 'R A +-=闭环:例:放大倍数稳定性的比较:=60时,A o =

13、-93=50时, A o =-77无负反馈时:beLo r 'R A -=有负反馈时:11E be LF R (r 'R A +-=R B 1=100k R B 2=33k R E =2.4k R E 1=100R C =5k R L =5k =60E C =15V r be =1.62 k 性能比较:结论: (1 输入电阻提高了。(2 放大倍数减小了,但稳定了,即受晶体管的影响减小。无R F有R F放大倍数-93 -19.4输入电阻 1.52k 5.9k 输出电阻5 k 5 k R B 1=100k R B 2=33k R E =2.4k R E 1=100R C =5k R

14、 L =5k =60E C =15V r be =1.62 k 方法二:从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。FA A A o oF +=1 1.先计算A o 和F 。2.计算A F 。R CR B 1R B 2R E 1R E 2C EC 2C 1+U CCu ou iU BE I EU B U E 例:'R R 'R I I R U U F L E Lc e E o f11-=-= beL o r 'R A -=R B 1=100k R B 2=33k R E =2.4k R E 1=100R C =5k R L =5k =60E C =15V r be =1.62

15、 k 6926215260.r 'R A be L o -=-=-=71904069216921.FA A A o oF -=+-=+=41911.R (r 'R A E be L F-=+-=与方法一的计算结果基本相同。方法三:放大倍数的近似计算。FA A A o oF +=1F A F 1R CR B 1R B 2R E 1R E 2C EC 2C 1+U CCu ou iU BE I EU B U E 例1:25111=+-=E L E be LF R 'R R (r 'R A 若(1+ R F >> r be , 则251=FA F 与方法一

16、比较:R B+E CC 1C 2R ER Lu iu o例2:射极跟随器性能:(1放大倍数 1(2输入电阻大(3输出电阻小反馈形式:电压串联负反馈放大倍数的近似计算:若(1+ R ´L >>r be , 则A F 1因为u f = u o ,所以F = u f / u o =1(1用公式:Lbe Lu R (r R (A '+'+=11(2用反馈放大器进行计算:FA F 1A F =1/F 1§3.3 负反馈对放大电路的影响基本放大电路A odX oX 反馈回电路FfX iX + doo X X A =o fX X F =fidX X X-=反馈

17、电路的基本方程一、对放大倍数的影响 doo XX A =ofXX F =fi d X X X -=F A A X X A o o ioF +=1 A o 开环放大倍数A F闭环放大倍数FA o +1反馈深度定义:dfX X、同相,所以0|>F A o则有:oF A A <负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。FA A A o o F +=1FA A A d A A d o oo FF +=11(2F A A A o o F +=1中,df o f d o o X X X X X X F A =(1(3 若1>>F A o 称为深度负反馈,此时FA F 1=

18、在深度负反馈的情况下,放大倍数只与反馈网络有关。二、改善波形的失真A ou iu o加反馈前 加反馈后u fu iu dA oF+改善u o u o三、对输入、输出电阻的影响1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加:io if r F A r 1(+=2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小:1(F A r r o iif +=例如:射极输出器理解:串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻,故输入电阻增加。理解:并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路,故输入电阻减小。3. 电压负反馈使电路的输出电阻减小:1(F A r r o oof +=例如:射极输出器理解:电压负反馈目的是阻止u o 的变化,稳定输出