模拟电路备课教案第六章

1、第六章放大电路中的反馈内容提要：本章主要讲述了反馈的基本概念、负反馈放大器的方块图及一般表达式、负反馈对放大电路性能的影响和放大电路的稳定性等问题，阐明了反馈的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、根据需要正确地引入负反馈的方法、负反馈放大电路稳定性的判断方法和自激振荡的消除方法等。重点：本章是该课程的重点；反馈的概念、反馈的性质的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、引入负反馈的方法、负反馈放大电路稳定性的判断方法和消振方法等。难点：反馈概念的建立、反馈的判断、反馈网络的确定、稳定性的判断，波特图的识读。第一节反馈的基本概念及判断方法1 .反馈的基本概念（1）什么是反馈？将电

2、子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入量（输入电压或输入电流)的过程，称之为反馈(2)反馈放大电路的一般框图(3)反馈的基本类型：正反馈与负反馈、交流反馈与直流反馈、外部反馈与内部反馈。2 .反馈的判别(1)直流反馈与交流反馈以及有无反馈的判别直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。Xi(2)反馈极性的判别：瞬时极性法。©+XdG_'甘*曲力士6Xo-T)基本放大电XfXf反馈网络瞬时极性法判断正负反馈Xf使Xd，则为正反馈;Xf使Xd,则为负反馈。例：在下列电路中，是否存在反馈？若存在，是正反馈还是负反馈?是交流反馈还

3、是直流反馈？解：存在反馈通路（电阻Re,所以存在反馈；Re既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈，也有直流反馈；从图示瞬时极性可以看出，vRe使vBE减小，所以为负反馈。解：交流通路中不存在反馈通路，所以不存在交流反馈。直流通路中存在反馈通路（反馈电阻R）,所以存在直流反馈；VR使VD减小，所以为负反馈。第二节负反馈放大电路的四种基本组态1 .负反馈放大电路的四种组态电压串联负反馈从输入端看,反馈量与输入量以电压形式叠加，则为串联反馈；反馈量与输入量以电流形式叠加，则为并联反馈。从输出端看,反馈量若取自于输出电压，则为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则为电流反馈。若将输出电压U

4、0短路，反馈量若取自于输出电压，则反馈量必为0,故可以判断为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则反馈量不为0,故可以判断为电流反馈。U& U& U&f （串联反馈）。a a （串联反馈）2 .负反馈放大电路组态的判别解：据图示瞬时极性：U&得院)所以，为串联负反馈。若将U短路，同时断开输入信号的影响，则：。0&(&&)所以，为电压反馈。综上所述，该电路为电压串联负反馈。解：据图示瞬时极性：&(I&I&f)所以，为并联负反馈。若将U短路，同时将输入信号接地，使输入量对反馈网络的影响，则:&0所以，为电压反馈。

5、综上所述，该电路为电压并联负反馈。解：画出交流通路，据图示瞬时极性:Ve(V&V&Re)所以，为串联负反馈。若将短路，同时断开输入信号的影响，则:Q&0V&Re0所以，为电流反馈。综上所述，该电路为电流串联负反馈。解：据图示瞬时极性：总(&&)所以，为并联负反馈。若将U短路，同时将输入信号接地，使输入量对反馈网络的影响，则:Q&20雇0则&0所以，为电流反馈。综上所述，该电路为电流并联负反馈。第三节负反馈放大电路的计算1 .负反馈放大电路的一般形式负反馈放大电路的一般框图XdXi Xf （净输入量）Af（闭环放大倍数）AhdA&a

6、mp;d其Xf洛AF&dA1 A&（开环放大倍数）（反馈系数）（环路增益）当i A& 1时，称之为深度负反馈，此时，Af 4据AfXo港，当X。、Xi为不同电量时，构成不同量纲的放大倍数分别对应不同的负反馈放大电路组态:U&U&（电压放大倍数,无量纲，电压串联负反馈）。&（2） Af 4 （电流放大倍数, i&无量纲，电流并联负反馈）电压串联负反馈电流并联负反馈c &Af 苓（互导放大倍数,U&量纲S,电流串联负反馈）c &除Uo （互阻放大倍数, &量纲，电压并联负反馈）电压并联负反馈馈使输出端短路。电压

7、反馈并联反馈使输入端对地短路。根据A&f和尾的不同形式，计算闭环放大倍数:1A&&(1计算基本放大电路的放大倍数A2 2)计算反馈网络的反馈系数曲2.基本放大电路的计算(1)开环时反馈网络的负载效应?对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路；电压反XdXi-A|*oF?对输出端的影响：串联反馈在输入级与反馈网络的连接处断开;(2)考虑开环时反馈网络的负载效应，得到负反馈放大电路中的基本放大电路，据此进行求解例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电压串联负反馈。将输出端短路，得到反馈网络对输入端的影响。断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响F&

8、amp;UoRR2因为集成运放的A,A1所以 a A ，Auuf 1A&科1凡例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电流串联负反馈。rbe (1 )RU&oi&RlUiUiRlRlLbe(I)Re此时求注意：负反馈放大电路的Af不一定是电压放大倍数，因而,电压放大倍数时，需要进行相应的变换。第四节深度负反馈放大电路放大倍数的分析1 .深度负反馈的实质Af&您1时，称之为深度负反馈，止匕时,Afx& fX&OF&&百X& f所以深度负反馈的实质是忽略了净输入量Xd对于串联反馈，UU&f；对于并联反馈，&&

9、amp;2 .深度负反馈放大电路的计算（1据A应，求幽春求解,只需考虑反馈网络对输出端的负载效（2）据UiU&f（Ud0）或&&（i&0）求解，需要通过此方程列出X。与港的关系。例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电压串联负反馈。断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响F&uuAuuf科uu1"2R例：求图示电路的闭环放大倍数。解1:该电路为电压并联负反馈。Q & 0 U& U& 0UoR2性R2F&IUU0/R2UTUiUiR2故 ALfRRiAuf例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路

10、为电流串联负反馈。将输入端开路，得到反馈网络对输出端的影响FiUIUifiRe&&例：求图示电路的闭环放大倍数。解1:该电路为电流并联负反馈。将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。j&立虫_RL角1包ii&哙RR再手1A&U&L&Rl_Q&0U10%l&s&Rs故US弱扁R_1旦旦ifRsR2Rs解2:RsPS感/RR2R2RfRR第五节负反馈对放大电路性能的影响1 .稳定放大倍数Af中频段(或只考虑幅值时)A1 AF串联反馈使输入电阻增大的 Ud Uf Ud AFUd的飞 丁（1 AF）Ud （1 AF）rd

11、AF1dAF1dAZ2dA(1AF)AF1AFA即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍。另一方面，在深度负反馈条件下：4f卷即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性2 .改变输入、输出电阻(1)对输入电阻的影响境ULU&”O&d1UR（1AF）&（1AF）(2)对输出电阻的影响ROfUOU&&感 AX /R电压反馈使输出电阻减小i&EifaRU&AXUOAFUi&?电流反馈使输出电阻增大Q&UO/RAXUO/Ro&UO/RoA&“Uo1A&RIo3.

12、展宽频带上限频率扩展1+AF倍HFH(1AF)下限频率降低1+AF倍4 .减小非线性失真闭环时增益减小，线性度变好。5 .引入负反馈的一般原则要稳定直流量引入直流负反馈要稳定交流量引入交流负反馈要稳定输出电压，降低输出电阻引入电压负反馈要稳定输出电流，增加输出电阻引入电流负反馈要增大输入电阻，减小信号源内阻上的压降（信号源为电压源）引入串联负反馈要减小输入电阻，减小信号源内阻上的分流（信号源为电流源）引入并联负反馈要进行信号变换时引入合适组态的负反馈例：选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。1.某测量仪表，要求ri高，输出电压稳定，应选用。2. 为获得个电压控制电流源，应选用。3 .为获得一个

13、电流控制电流源，应选用。4 .为了充分提高负反馈的效果，当信号源为高内阻的电流信号源，又要求放大电路的输出电压稳定，应选用。解：1.电压串联负反馈2 .电流串联负反馈3 .电流并联负反馈4 .电压并联负反馈例：根据下列要求，正确连接下列电路。1 .减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；2 .将输入电流iI转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO;3 .将输入电流iI转换成稳定的输出uQ1 .电压串联负反馈2 .电流并联负反馈3 .电压并联负反馈第六节负反馈放大电路的稳定性一.负反馈放大电路自激振荡的原因和条件1 .自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号2

14、 .产生原因在高频区或低频区产生的附加相移达到180,使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。3 .自激振荡条件A&闭环增益A&F01Af&反馈深度卜A&0时，产生自激振荡。即A&&1(A&为环路增益)又A&收)/)a()f()得自激振荡的平衡条件:解k)F&(k)|1幅值条件相位条件（附加相移）:a(k)f(k)(2n1)180注：输入端求和的相位（-1）不包含在内4.稳定工作条件破坏自激振荡条件o,或IA&Af&|1f 180af180a!1A&G

15、m1af180或写为廨1 la f m 180ISO其中：Gr-一幅值裕度m相位裕度一般要求Gm-10dB,m45,保证可靠稳定，留有余地。二.负反馈放大电路稳定性分析利用波特图分析环路增益的幅频响应写为20lg|Af&20lgA20lg1&c1一般性与频率无关，则201g祸的幅频响应是一条水平线,水平线20lg&与20lgA的交点为20lg出20lgA即该点满足AF&1关键作出A的幅频响应和相频响应波特图判断稳定性方法(1)作出A的幅频响应和相频响应波特图-1作20lg*水平线(3)判断是否满足相位裕度m45在水平线201g&&与20lgA的交

16、点作垂线交相频响应曲线的一点若该点a<135满足相位裕度，稳定；否则不稳定。或：在相频响应的a=135点处作垂线交与201gA于P点一-1一一、一一，一若P点在201g诵；水平线之下，稳定；否则不稳定。蝌越大，表明反馈深度越深f&越大，水平线、120lgF&下移，越容易自激反馈深度越深，越容易自激“201g(dB)N产oooo6*2?0-L君。*-27。口Q201gl谿用20lg|Aj20lg|f&20lg展|20lg|0.1180Am105f H 1AmA102, fH20o104， fH3105Am10180102104105当1800时，20lg|AF&|20dB，所以会产生自激振荡。若要使电路达到临界稳定状态，应使F&再下降20dB,即20lgF&40dB所以怛&