模拟电子技术：第18讲 深度负反馈放大电路的计算+负反馈放大电路的自激振荡

1、 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学时：当 11 AFAFAF 1则则 一、深度负反馈放大电路的特点一、深度负反馈放大电路的特点6.66.6 深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算FFAAAf11此式表明：深度负反馈的情况下闭环放大倍数只与反此式表明：深度负反馈的情况下闭环放大倍数只与反馈系数有关，而与基本放大电路的放大倍数无关。馈系数有关，而与基本放大电路的放大倍数无关。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学01iiffofiofXXXFAXXFXXA深度负反馈AiXoXiXfXF上式说明：在深度负反馈条件下，基本放大电路的开环放上式说明：在深度负

2、反馈条件下，基本放大电路的开环放大倍数必然很大，但由于电路参数的限制，输出量只能是大倍数必然很大，但由于电路参数的限制，输出量只能是一个有限值。因此，净输入量一定是很小的值。为简化分一个有限值。因此，净输入量一定是很小的值。为简化分析，误差允许的范围内可近似认为净输入量为零。析，误差允许的范围内可近似认为净输入量为零。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 fi uu 串联负反馈：串联负反馈：0i u虚短虚短并联负反馈：并联负反馈： fii i 0i i虚断虚断输入、输出电阻的近似处理：输入、输出电阻的近似处理：电流负反馈：电流负反馈：ofr电压负反馈：电压负反馈：0ofr串联

3、负反馈：串联负反馈：ifr并联负反馈：并联负反馈： 0ifr退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术二、深度负反馈放大电路闭环电压增益的计算二、深度负反馈放大电路闭环电压增益的计算( (二二) ) 利用利用 Xi Xf 计算法计算法根据反馈组态，求根据反馈组态，求F Af Auuf( (一一) ) 利用利用 计算方法计算方法FAf1先求出先求出Xi的表达式，并列出输入电压的表达式，并列出输入电压Ui(或或Us)与输出与输出电压电压Uo的表达式，再根据的表达式，再根据Xi Xf求出求出Auuf 退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术n例例

4、6-11 电压串联负反馈放大电路如图电压串联负反馈放大电路如图所示，图中所示，图中Uf为反馈信号。估算为反馈信号。估算Auuf = ?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术电压串联负反馈电压串联负反馈0 U i虚短虚短fi UU o211f URRRU12foiof1RRUUUUAuu211of uuFRRRUU退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术n例例6-12 分立元件放大电路如图所示。分立元件放大电路如图所示。估算估算Auuf = ?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术0i U1foiofUUUU

5、Auu电压串联负反馈电压串联负反馈fi UU 1of uuFUU退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术n例例6-13 电流串联负反馈放大电路如电流串联负反馈放大电路如图所示。估算闭环电压增益图所示。估算闭环电压增益Auuf = ?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术 电流串联负反馈电流串联负反馈虚短虚短0 I虚断虚断 fi UU oRI LoRRURRUUAuuLiof0i URIUof uiF退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术n例例6-14 分立元件放大电路如图所示。分立元件放大电路如图所示。估算

6、估算Auuf = ?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术n例例6-15 电压并联负反馈放大电路如电压并联负反馈放大电路如图所示。估算图所示。估算AuSf =?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术电压并联负反馈电压并联负反馈运算放大器在线性运算放大器在线性应用时同时存在虚应用时同时存在虚短和虚断短和虚断0 II虚断虚断fi II 0 UU虚地虚地SSuuRRRIRIUUAFiFfiofF1of iuFRUI退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术例例6-16分立元件放大分立元件放大电电路如路如图图所示。所

7、示。RF为电压并联为电压并联负负反反馈馈。估算。估算闭环电压闭环电压增益增益sousfUUA =?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术n例例6-17 电流并联负反馈电路如图所电流并联负反馈电路如图所示。估算示。估算 =?SousfUUA退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术 电流并联负反馈电流并联负反馈0 UU虚地虚地1if i RUIIOF22fLoo)(IRRRIRIU1L2F21fLo1iLoiof)(RRRRRRIRIRIRIUUAuu2F2of iiFRRRII退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电

8、子技术例例6-18由分立元件由分立元件组组成的成的电电流流并联负并联负反反馈馈电电路如路如图图所示。估算所示。估算闭环电压闭环电压增益增益 =?SousfUUA= 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学6.76.7负反馈放大电路中的负反馈放大电路中的自激振荡及消除方法自激振荡及消除方法一、自激振荡产生的原因及条件一、自激振荡产生的原因及条件1 1、现象、现象：输入信号为零：输入信号为零( (Ui=0)时，放大电路也会时，放大电路也会 产生一定频率信号输出的现象。产生一定频率信号输出的现象。低频段或高频段低频段或高频段。负反馈放大电路自激振荡的频率在负反馈放大电路自激振荡的频率在2

9、 2、原因、原因fiiXXX 在低频段或高频段，若存在一个频率在低频段或高频段，若存在一个频率 ，且当且当 时时附加相移为附加相移为，则则0f0ff 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学oifo XXXXfiiXXX 输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡了自激振荡。 在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为 的信的信号，对于号，对于 的信号，产生正反馈过程的信号，产生正反馈过程0f0ff 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学ofiXXX维持时，001FA1FA)(n 1)(

10、2n1FAAF为整数1FA 由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程，起振条件为幅的过程，起振条件为3 3、自激振荡产生的条件、自激振荡产生的条件为整数）（n 2nAF或或退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术增幅振荡（自激）增幅振荡（自激）二、自激振荡的判别方法二、自激振荡的判别方法( (一一) ) 相位条件满足时，再根据幅值条件判定相位条件满足时，再根据幅值条件判定等幅振荡（自激）等幅振荡（自激）电路不振电路不振 稳定状态稳定状态1|FA1 1、1|FA2 2、1|FA3 3、 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程

11、大学哈尔滨工程大学已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。fcf0fcf0使环路增益下降到使环路增益下降到0dB0dB的频率，记作的频率，记作 ；使使AFAF(2n(2n1) 1) 的频率，记作的频率，记作 。cf0f( (二二) ) 频率判据法频率判据法增益交界频率增益交界频率相位交界频率相位交界频率 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学fcf0满足起振条件满足起振条件电路不稳定电路不稳定fcf0电路稳定电路稳定 ，电路不稳定，会产生自激振荡；，电路不稳定，会产生自激振荡； ，电路稳定，不会产生自激振荡。，电路稳定，不会

12、产生自激振荡。0cff0cff 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学fcf0电路稳定电路稳定Gm幅值裕度幅值裕度m相位裕度相位裕度 GmGm10dB10dB，且，且m45m45，负反馈放，负反馈放大电路才具有可靠的大电路才具有可靠的稳定性。稳定性。( (三三) ) 稳定裕度稳定裕度能使电路稳定工作能使电路稳定工作( (基本不受环境温度、基本不受环境温度、电路参数、电源电压的影响电路参数、电源电压的影响) )所必须留所必须留有的余量有的余量退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术 ( (四四) 0dB) 0dB线判别法线判别法FA20lgLAFF20l

13、gA20lgF120lgA20lgFALL在反馈网络为纯电阻网络的情况下，反馈系数为一常数，在反馈网络为纯电阻网络的情况下，反馈系数为一常数，对于确定的反馈系数对于确定的反馈系数F， 是一条水平线，称是一条水平线，称作作0dB线线，利用它可以判稳利用它可以判稳。F120lgLF退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术例例6-216-21一个三级放大电路，其频率特性表达式为一个三级放大电路，其频率特性表达式为 )101)(11)(1 . 01 (104fjfjfjA式中式中f f代表频率，单位为代表频率，单位为MHzMHz。反馈网络由电阻组。反馈网络由电阻组成，反馈系

14、数成，反馈系数F=0.1F=0.1。(1)(1)利用利用0dB0dB线判别该线判别该电路能否稳定工作电路能否稳定工作? ?(2)(2)设设F=0.001F=0.001时，时，问电路能否稳定工作问电路能否稳定工作? ?如能稳定，其稳定裕度如能稳定，其稳定裕度是多少是多少? ?退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术结论：结论： 负反馈越强（即负反馈越强（即F越大越大），电路电路越越容易自激容易自激。 如果如果0dB线以上的斜率只为线以上的斜率只为20dB/10f(即只有一个转折斜即只有一个转折斜 率率)，则电路，则电路稳定。稳定。 极点个数极点个数(代表级数代表级数)

15、越少越少，最低极点与次低极点间距越，最低极点与次低极点间距越 大，则电路大，则电路越稳定。越稳定。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学在电路中加入在电路中加入 C，或，或 R、C 元件进行相位补偿，元件进行相位补偿，改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。相位补偿形式相位补偿形式滞后补偿滞后补偿电容滞后电容滞后 RC 滞后滞后超前补偿：超前补偿：密勒效应补偿密勒效应补偿三、自激振荡的消除三、自激振荡的消除( (一一) ) 减小减小F F的方法的方法与改善放大性能相矛盾与改善放大性能相矛盾 不常采用不常采用退出下页上页首页哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学模拟电子技术模拟电子技术( (二二) )电容补偿法电容补偿法( (主极点补偿主极点补偿) )在最低极点频率在最低极点频率( (即时间即时间常数最大常数最大