第十七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 反馈的基本概念反馈的基本概念17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 凡是将放大电路输出端的信号凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流电压或电流)的一部分或的一部分或全部引回到输入端，与输入信号进行叠加，就称为全部引回到输入端，与输入信号进行叠加，就称为反馈反馈。一、概念一、概念RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+esRB+UCCC1C2RERLui+uo+RS通过通过RE将输出电流将输出电流反馈到输入反馈到输入通过通过RE将输出电压将

2、输出电压反馈到输入反馈到输入若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。基本放大电路基本放大电路 AiXoX开环开环闭环闭环二、反馈框图二、反馈框图取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡电路用于振荡电路取取 - 削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大电路用于放大电路反馈电路反馈电路FdX+基本放大电路基本放大电路 AiXoX+-实际被放大信号实际被放大信号反馈信号反馈信号fX三、反馈电路的三个环节三、反馈电路的三个环节放大：放大：odXAX反馈：反

3、馈：ofXXF叠加：叠加：fidXXX输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号反馈电路反馈电路FdX+基本放大电路基本放大电路 AiXoX-fX17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈17.2.1 负反馈的类型负反馈的类型一、反馈分类一、反馈分类直流反馈：直流反馈：交流反馈：交流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。直流信号。引入直流负反馈的目的：引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点稳定静态工作点。引入交流负反馈的目的：引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能改善放大电路的性能。反馈只对交流分量起作用，反馈

4、元件只能传递反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。交流信号。电压反馈：电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。1.根据反馈所采样的信号不同根据反馈所采样的信号不同二、负反馈的类型二、负反馈的类型电压负反馈电压负反馈具有具有稳定输出电压稳定输出电压的作用；的作用；电流负反馈电流负反馈具有具有稳定输出电流稳定输出电流的作用。的作用。 2.根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号串联，

5、即反馈电压信号与反馈电压信号与输入信号电压比较输入信号电压比较。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与反馈信号电流与输入信号电流比较输入信号电流比较。负负反反馈馈交流负反馈交流负反馈直流负反馈直流负反馈串联电压负反馈串联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈负反馈的类型负反馈的类型稳定静态工作点稳定静态工作点二、二、 负反馈的判别步骤负反馈的判别步骤1.找出反馈网络找出反馈网络( (一般是电阻、电容一般是电阻、电容) )。 (1)连接在输入与输出之间的元件。连接在输入与输出之间的元件。 (2

6、)为输入回路与输出回路所共有的元件。为输入回路与输出回路所共有的元件。2.判别是交流反馈还是直流反馈？判别是交流反馈还是直流反馈？3.判别是否负反馈？判别是否负反馈？4.是负反馈！判断是何种类型的负反馈？是负反馈！判断是何种类型的负反馈？(1)电压、电流反馈电压、电流反馈的判断：的判断：令输出电压为零令输出电压为零(将负载电阻短将负载电阻短接接)时，如无反馈，则为电压反馈；若反馈依然存在，则为时，如无反馈，则为电压反馈；若反馈依然存在，则为电流反馈。电流反馈。(2)串、并联反馈串、并联反馈的判断：的判断：除公共地外，输入线与反馈线接除公共地外，输入线与反馈线接在同一点在同一点( (一般为基极一

7、般为基极) )则为并联反馈；接在不同点上，则则为并联反馈；接在不同点上，则为串联反馈。为串联反馈。三、基本放大电路负反馈的判别三、基本放大电路负反馈的判别( (瞬时极性法瞬时极性法) )交流电位的瞬时极性：交流电位的瞬时极性： 设接设接“地地”参考点的电位为零，在某点对参考点的电位为零，在某点对“地地”电电压压( (即电位即电位) )的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正；在负半周则为负。在负半周则为负。+三极管的瞬时极性三极管的瞬时极性反馈到基极为并联反馈反馈到基极为并联反馈反馈到发射极为串联反馈反馈到发射极为串联反馈判断串、并联反馈判断串、并联反馈ib=

8、 ii ifibiiifube= ui uf+uiube+uf共发射极电路共发射极电路判断电压、电流反馈判断电压、电流反馈从集电极引出为从集电极引出为电压反馈电压反馈从发射极引出为从发射极引出为电流反馈电流反馈uoRL+RLioiE+ 反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号两者极性两者极性相反为负反馈相反为负反馈； 极性极性相同为正反馈相同为正反馈。 反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号两者极性两者极性相同为负反馈相同为负反馈； 极性极性相反为正反馈相反为正反馈。判断判断正、负反馈正、负反馈并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈 判断负反馈类型的口诀判断负反馈类型的口诀共发射极电路：共发射极电路：共集

9、电极电路为典型的电压串联负反馈。共集电极电路为典型的电压串联负反馈。集出为压，射出为流，集出为压，射出为流，基入为并，射入为串。基入为并，射入为串。例例1. 找出电路的反馈网络，并判断反馈类型找出电路的反馈网络，并判断反馈类型串联电流负反馈串联电流负反馈负反馈电阻负反馈电阻RERB1+UCCRCC1C2RB2RERLuiuoT+UCCRCC2C1RfuiuoibifiiRf的作用：的作用：1.提供静态工作点；提供静态工作点；2.直流负反馈，稳定静态工作点；直流负反馈，稳定静态工作点；3.交流负反馈，稳定放大倍数。交流负反馈，稳定放大倍数。并联电压负反馈并联电压负反馈例例2. 试判断电路的反馈类

10、型试判断电路的反馈类型RF2(R1、R2): 直流反馈直流反馈（稳定静态工作点）（稳定静态工作点）RF 、CF : 交流交流并联并联电压负反馈电压负反馈+UCC(a)RE1+R1RF1RF2C2RC2RC1CE2RE2R2+C+RF1、RE1: 交直流交直流串串联电压负反馈联电压负反馈+UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CF(b)例例3.判断下列标注的支路是否负反馈，若是，判断反馈的类型。判断下列标注的支路是否负反馈，若是，判断反馈的类型。RFRE2: 直流反馈直流反馈20 F+sE470k 600 3.9k +20 F470k 3.9k 50 F2k 470 50 F100 F4

11、70 30k 3DG63DG6(c)+6V+(d)+50k 2k 2k 8k 3k 3k 50 F50 F50 F+20V+并联电流负反馈并联电流负反馈正反馈正反馈四、运算放大器电路反馈类型的判别方法四、运算放大器电路反馈类型的判别方法判断电压、电流反馈判断电压、电流反馈反馈电路直接从输出端反馈电路直接从输出端引出引出为电压反馈为电压反馈从负载电阻从负载电阻RL的靠近的靠近“地地”端引出的端引出的为电流反馈为电流反馈uoRF+ +RLRL+ ioR输入信号、反馈信号加在同输入信号、反馈信号加在同一个输入端上的为并联反馈一个输入端上的为并联反馈输入信号、反馈信号加在两输入信号、反馈信号加在两个输

12、入端上的为串联反馈个输入端上的为串联反馈判断串、并联反馈判断串、并联反馈RFuiR2R1+ RFuiR2R1+ 两者极性两者极性相反为负反馈相反为负反馈； 极性极性相同为正反馈相同为正反馈。 两者极性两者极性相同为负反馈相同为负反馈； 极性极性相反为正反馈相反为正反馈。判断判断正、负反馈正、负反馈 +并联反馈并联反馈RFuiR2R1+ +串联反馈串联反馈RFuiR2R1+ 例例1：试判别下图放大电路中从运算放大器：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。串联电压负反馈串联电压负反馈 uo1uiR+ uo+ RLA1

13、A2例例2：试判别下图放大电路中从运算放大器：试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。 并联电流负反馈并联电流负反馈 uo1uiR+ uo+ RLA1A21. 降低放大倍数降低放大倍数17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响负反馈对放大电路工作性能的影响反馈电路反馈电路FdX+基本放大电路基本放大电路 AiXoX-fXodXAXfoXFX开环放大倍数：开环放大倍数：反馈系数：反馈系数：difXXX净输入信号：净输入信号：odXAXoifXXX闭环放大倍数：闭环放大倍数：ofiXAX定义：定义：|1+AF| -反

14、馈深度反馈深度ofdXXX1fdooXXXX11FA1AAF反馈深度越大，反馈作用越强，反馈深度越大，反馈作用越强，|Af|越小。越小。| |fAA0AF fdXX、同相，所以同相，所以称为深度负反馈。称为深度负反馈。引入负反馈使电路的稳定性提高。引入负反馈使电路的稳定性提高。1fAAAFff1|1d Ad AAAAF2.提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性结论：结论：当当 AF 1 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍很大时，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。放大倍数。求导后求导后当当 AF

15、1时，时，1fAF3. 改善波形失真改善波形失真Auiuo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后ufuiud改善改善uouoAF+4. 对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响(1)串联反馈使电路的输入电阻提高串联反馈使电路的输入电阻提高(2)并联反馈使电路的输入电阻并联反馈使电路的输入电阻降低降低理解：理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻提高。故输入电阻提高。理解：理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻故输入电阻降低降低。(1)ifirAF r(1)iifr

16、rAF5. 对放大电路输出电阻的影响对放大电路输出电阻的影响(1)电压反馈使电路的输出电阻电压反馈使电路的输出电阻降低降低(1)oofrrAF理解：电压反馈具有稳定电压的作用理解：电压反馈具有稳定电压的作用，即具有恒压输出，即具有恒压输出特性，而电压源内阻很低，故输出电阻特性，而电压源内阻很低，故输出电阻降低降低。(2)电流反馈使电路的输出电阻提高电流反馈使电路的输出电阻提高(1)oforAF r理解：电流反馈具有稳定电流的作用理解：电流反馈具有稳定电流的作用，即具有恒流输出，即具有恒流输出特性，而电流源内阻很大，故输出电阻提高。特性，而电流源内阻很大，故输出电阻提高。四种负反馈对四种负反馈对

17、 ri 和和 ro 的影响的影响串联电压串联电压串联电流串联电流并联电压并联电压并联电流并联电流思考：为了分别实现：思考：为了分别实现： (1) 稳定输出电压；稳定输出电压； (2) 稳定输出电流；稳定输出电流； (3) 提高输入电阻；提高输入电阻； (4) 降低输出电阻。降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？riro降低降低提高提高提高提高提高提高提高提高降低降低降低降低降低降低返回返回17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈一、一、 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理1.定义定义: :2.条件条件由于正反馈使电路在没有外加输入情况下，有由于正反馈使电路在没有

18、外加输入情况下，有交流信号输出的现象。交流信号输出的现象。2.条件条件基本放大电路基本放大电路Auou反馈电路反馈电路Ffuiu12+-+- 如果如果使使ui=uf ( (大小相等，相位相同大小相等，相位相同) )，则开关，则开关K合到合到2后，后， 放大电路仍保持原有信号输出。放大电路仍保持原有信号输出。自激振荡状态自激振荡状态17.3.1 自激振荡自激振荡OuiUAUfoUFU基本放大电路基本放大电路Auou反馈电路反馈电路Ffuiu12+-+-foiuUF UA FU1uA F fiUU自激振荡的条件：自激振荡的条件：(2)振幅条件：振幅条件：|1uA F (1)相位条件：相位条件：ui

19、与与uf 相位相同相位相同相位条件相位条件意味着振荡电路必须是正反馈意味着振荡电路必须是正反馈振幅条件振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到可以通过调整放大电路的放大倍数达到二、自激振荡的建立过程二、自激振荡的建立过程三、正弦波振荡电路的组成三、正弦波振荡电路的组成放大电路、正反馈电路、选频电路、稳幅环节放大电路、正反馈电路、选频电路、稳幅环节1.起振条件起振条件正反馈正反馈 AuF 12.起振过程：起振过程： AuF 1 AuF =1 用用RC 电路构成选频网络的振荡电路即所谓的电路构成选频网络的振荡电路即所谓的 RC振振荡电路，可选用的荡电路，可选用的 RC 选频网络有多种，这里只介绍

20、选频网络有多种，这里只介绍文氏文氏桥选频电路桥选频电路。1.选频电路选频电路R1C1R2C2iUoU17.3.2 正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、一、RC振荡电路振荡电路1212212111(1)()oiURCUjR CRCR C012021122oif R CUUf R C时，与同相。R1C1R2C2iUoU0121212fR R C C如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：，则：012fRC0013()oiUffUjff001()3ffarctgff220013()oiUUffff传递函数：传递函数：相频特性：相频特性：幅频特性：幅频特性：f0fioUU31+90 90 f0uo

21、_+ + RFRCRCR1ui+-2.用运放组成的用运放组成的RC振荡电路振荡电路11oFuiURAUR 013iUFU120ffRC| 1uA F 12FRR能自行启动的电路能自行启动的电路(1)起振时，起振时，RF略大于略大于2R1，使，使|AuF|1，以便起振；，以便起振；起振后，起振后，uo逐渐增大则逐渐增大则RF逐逐渐减小，使得输出渐减小，使得输出uo为某值为某值时，时，|AuF|=1，振荡稳定。，振荡稳定。 热敏电阻具有负温度系数，利热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。用它的非线性可以自动稳幅。半导体半导体热敏电阻热敏电阻 稳幅过程：稳幅过程：uOtRFAu R+R

22、FR1 C RCuO +能自行启动的电路能自行启动的电路(2)RF1为一小电阻，使为一小电阻，使(RF2+RF1)略大于略大于2R1，|AuF|1，以便起振；，以便起振；随着随着uo的增加，的增加，RF1逐渐逐渐被短接，被短接，Au自动下降到使自动下降到使|AuF|=1，使得输出，使得输出uo稳定稳定在某值。在某值。稳幅环节稳幅环节 利用二极管的正向伏安特利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。性的非线性自动稳幅。 R+RF2R1 C RCuO +D1D2RF1uf+ K：双联波段开关，双联波段开关，切换切换R，用于，用于粗调振荡频率。粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。，用于细调振荡频率。振荡频率的调节振荡频率的调节_+ + RFuoRCCRfKKR1R1R2R2R3R3振荡频率：振