模拟电子技术第七章01_PPT

1、乐健2011.01电子技术基础模拟部分电子技术基础模拟部分第七章 反馈放大电路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 2 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7

2、.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 3 页7.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈7.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈7.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈7.1.1 什么是反馈什么是反馈7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 4 页 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。送回到输入回路的过程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈7.1.1 什

3、么是反馈什么是反馈 我们只研究外部反馈我们只研究外部反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 5 页输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）框图框图反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 6 页判断电路是否存在反馈通路判断电路是否存在反馈通路反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（级间）（级间）武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 7 页根据反

4、馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。在，来进行判别。直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈7.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 8 页(a)直流通路直流通路 (b)交流通路交流通路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 9 页正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输出端看从输入端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。

5、正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。净输入量可以是电压，也可以是电流。净输入量可以是电压，也可以是电流。7.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 10 页判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法, ,即在电路中，从输入端开始，沿即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率着信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“(+)”(+)”、“(-)”(-)”号表示）。号表示）。净输入量减小净输入量减小负反馈负反馈反馈

6、通路反馈通路对无源元件（电阻，电容，电感）而言，其两端的电压极对无源元件（电阻，电容，电感）而言，其两端的电压极性顺信号传递方向是相同的。性顺信号传递方向是相同的。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 11 页1. 找出正确的反馈网络。找出正确的反馈网络。2. 标注好电压电流参考方向，标注好电压电流参考方向，电压参考方向一律以电压参考方向一律以0电位为电位为“-”。电流参考方向可自定，。电流参考方向可自定，但一旦确定不可变动。但一旦确定不可变动。3. 断开反馈网络，从输入端开始分析。一般设置输入电压断开反馈网络，从输入端开始分析。一般设置输入电压瞬时极性为（瞬时极性为（+）。顺输入路径开始依次分

7、析瞬时极性。）。顺输入路径开始依次分析瞬时极性。（+）（+）武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 12 页（+）（+）4. 信号传递过集成运放、三信号传递过集成运放、三端器件、差放电路时尤其要端器件、差放电路时尤其要注意。注意。要根据输入输出信号要根据输入输出信号间的相位关系来决定输入输间的相位关系来决定输入输出信号的瞬时极性关系！出信号的瞬时极性关系！相位相同相位相同-瞬时极性相同；瞬时极性相同；相位相反相位相反-瞬时极性相反；瞬时极性相反；同相输入；输入输出同相输入；输入输出同相；瞬时极性相同同相；瞬时极性相同反相输入；输入输出反相输入；输入输出反相；瞬时极性相反反相；瞬时极性相反（-）集成

8、运放的集成运放的输入输出相输入输出相位关系由符位关系由符号内号内“+”“-”给出，是明给出，是明显的。显的。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 13 页单三端器件放大电路：单三端器件放大电路：根据组态判定；根据组态判定；共源、共射共源、共射输入输出反相；共漏、共集输入输出反相；共漏、共集输入输出同相；共基、共输入输出同相；共基、共栅栅输入输出同相；输入输出同相；差放电路：差放电路：记住差模增益的正负记住差模增益的正负很重要。很重要。首先配合电压参考方向，确定双首先配合电压参考方向，确定双输入端的电压瞬时极性（一般有输入端的电压瞬时极性（一般有一端瞬时极性在不记反馈时是不一端瞬时极性在不记反馈时

9、是不变的）变的）其次结合单端输出（左、右），其次结合单端输出（左、右），或双端输出的电压参考方向确定或双端输出的电压参考方向确定输入输出相位关系。输入输出相位关系。最后确定瞬时极性关系最后确定瞬时极性关系（+）（-）（+）这两种的输入输出相位关系是隐含给出的！这两种的输入输出相位关系是隐含给出的！武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 14 页（+）（+）（-）5. 依次推导出各点电压瞬时依次推导出各点电压瞬时极性，直到反馈与前向通路极性，直到反馈与前向通路的连接点，连上反馈网络。的连接点，连上反馈网络。（-）6. 根据反馈网络与前向网络根据反馈网络与前向网络的连接和连接处的瞬时极性，的连接和连接

10、处的瞬时极性，判定对净输入的影响。判定对净输入的影响。7. 判定净输入的变化、输出的变化只考虑判定净输入的变化、输出的变化只考虑绝对值绝对值。8. 主要的三种净输入情况：集成运放、三端器件和差放主要的三种净输入情况：集成运放、三端器件和差放武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 15 页uiniinuo无论输入输出电压参考方向无论输入输出电压参考方向如何，输入电压绝对值变小，如何，输入电压绝对值变小，输出电压绝对值变小，反之输出电压绝对值变小，反之变大。变大。根据集成运放的电路模型，根据集成运放的电路模型，输入电流在输入电阻上的压输入电流在输入电阻上的压降为输入电阻。则无论输入降为输入电阻。则无论

11、输入电流和输出电压参考方向如电流和输出电压参考方向如何，输入电流绝对值变小，何，输入电流绝对值变小，输出电压绝对值变小，反之输出电压绝对值变小，反之变大。变大。集成运放的净输入一定集成运放的净输入一定是无分支的流入电流或是无分支的流入电流或同相与反相输入端间的同相与反相输入端间的电压。电压。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 16 页uiniinuo以图为例：以图为例：三端器件的净输入一定是三端器件的净输入一定是无分支的基极流入电流或发射结电压。无分支的基极流入电流或发射结电压。其它组态的类似分析。其它组态的类似分析。无论输入输出电压参考方向无论输入输出电压参考方向如何，输入电压绝对值变小，如

12、何，输入电压绝对值变小，输出电压绝对值变小，反之输出电压绝对值变小，反之变大。变大。根据根据BJT的电路模型，输入的电路模型，输入电流在电流在rbe的压降为输入电阻。的压降为输入电阻。则无论输入电流和输出电压则无论输入电流和输出电压参考方向如何，输入电流绝参考方向如何，输入电流绝对值变小，输出电压绝对值对值变小，输出电压绝对值变小，反之变大。变小，反之变大。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 17 页差放的净输入一定是两个基极差放的净输入一定是两个基极（栅极）间的电压。或无分支（栅极）间的电压。或无分支的基极输入电流。的基极输入电流。无论输入输出电压参考方向无论输入输出电压参考方向如何，输入电

13、压绝对值变小，如何，输入电压绝对值变小，输出电压绝对值变小，反之输出电压绝对值变小，反之变大。变大。根据差放的电路模型，输入根据差放的电路模型，输入电流在电流在rdin的压降为输入电压。的压降为输入电压。则无论输入电流和输出电压则无论输入电流和输出电压参考方向如何，输入电流绝参考方向如何，输入电流绝对值变小，输出电压绝对值对值变小，输出电压绝对值变小，反之变大。变小，反之变大。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 18 页（+）（+）（-）不接反馈时，净输入电流为不接反馈时，净输入电流为i1。根据根据R2两端的电压瞬时极性，接入反馈后，流过两端的电压瞬时极性，接入反馈后，流过R2的电的电流分支了

14、净输入电流，净输入电流减小，因此输出减小。流分支了净输入电流，净输入电流减小，因此输出减小。为负反馈。为负反馈。i1武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 19 页9. 多级放大电路应在接入反馈后，按绝对值变动情况，一多级放大电路应在接入反馈后，按绝对值变动情况，一直推导到整个电路的输入，得出其绝对值变化情况。直推导到整个电路的输入，得出其绝对值变化情况。净输入量增大净输入量增大正反馈正反馈反馈通路反馈通路10. 特别说明：特别说明：在不接反馈时，由于输入瞬时极性的变化，在不接反馈时，由于输入瞬时极性的变化，净输入会有所增大。但接入反馈后，反馈的影响一定是占净输入会有所增大。但接入反馈后，反馈的影

15、响一定是占主要部分（经过了放大）。主要部分（经过了放大）。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 20 页级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 21 页反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小本级负反馈本级负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 22 页由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联串联串联：串联：输入以电压形式求和输入以电压形式求和(KVL) - -vi i+vidid+vf f= =0 即即 vidid= =vi i- - vf f并联：并联：输入以电流形式求和输入以电流形

16、式求和(KCL) ii i- -iidid- -if f= =0 即即 iidid= =ii i- -if f并联并联7.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 23 页判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈并联反馈并联反馈级间反馈通路级间反馈通路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 24 页判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈串联反馈串联反馈级间反馈通路级间反馈通路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 25 页 电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电

17、路输电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定出端的取样对象决定电压反馈：反馈信号电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即和输出电压成比例，即xf=Fvo电流反馈：反馈信号电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 并联结构并联结构串联结构串联结构7.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 26 页电压负反馈电压负反馈RL vo o xf xid vo 电压负反馈稳定输出电压电压负反馈稳定输出电压xf=Fvo ， xid= xixf武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 27 页电流负反馈电流负反馈RL io

18、 o xf xid io 电流负反馈稳定输出电流电流负反馈稳定输出电流xf=Fio ， xid= xixf武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 28 页判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法 将将负载负载短路，反馈量仍然存在短路，反馈量仍然存在电流反馈电流反馈。 将将负载负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零零电压反馈。电压反馈。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 29 页电压反馈电压反馈反馈通路反馈通路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 30 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本

19、概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 31 页7.2.2 电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路7.2.3 电流串联负反馈放大

20、电路电流串联负反馈放大电路7.2.4 电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路7.2.1 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 32 页输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL）： vidid= =vi i- - vf f 稳定输出电压稳定输出电压特点：特点： 电压控制的电压源电压控制的电压源RLvovfvid(=vivf) vo 7.2.1 电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 33 页输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCL）： iid=i

21、i-if 稳定输出电压稳定输出电压 电流控制的电压源电流控制的电压源特点：特点：7.2.2 电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 34 页输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf 稳定输出电流稳定输出电流 电压控制的电流源电压控制的电流源特点特点： RL io vf (=ioRf ) vi一定时 vi d io 7.2.3 电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 35 页 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCL）： iidid= =ii i- -if f 稳定输出电流稳定输出电

22、流 电流控制的电流源电流控制的电流源特点特点：7.2.4 电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 36 页电压负反馈：电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：串联反馈：输入端电压求和（输入端电压求和（KVL）电流负反馈：电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：并联反馈：输入端电流求和（输入端电流求和（KCL）特点小结：特点小结：武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 37 页(+)(-)(+)(+)级间电压串联负反馈级间电压串联负反馈(+)反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）武汉

23、大学电气工程学院模拟电子技术第 38 页电压并联负反馈电压并联负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 39 页直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈(+)(+)(-)(+)(+)(+)电流串联负反馈电流串联负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 40 页串联负反馈串联负反馈vID = vI -vF 则则vI最好为恒压源，即最好为恒压源，即信号源内阻信号源内阻RS越小越好越小越好。 要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就要求要求vF变化能有效引起变化能有效引起vID的变化。的变化。信号源对反馈

24、效果的影响信号源对反馈效果的影响武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 41 页并联负反馈并联负反馈iID = iI -iF 则则iI最好为恒最好为恒流流源，即源，即信号源内阻信号源内阻RS越大越好越大越好。 要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就要求要求iF变化能有效引起变化能有效引起iID的的变化。变化。RSvS+-武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 42 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈

25、对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 43 页1. 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式ofxxF 反馈系数反馈系数iofxxA 闭环增益闭环增益因为因为fiidxxx 所以所以iofxxA fidoxxx FxAxxooo/ 开环增益开环增益idoxxA 已知已知AFA 1fidixxx 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表

26、达式即即AFAA 1f7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 44 页负反馈放大电路中各种信号量的含义负反馈放大电路中各种信号量的含义武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 45 页2. 反馈深度讨论反馈深度讨论 一般情况下，一般情况下，A和和F都是频率的函数，当考虑信号都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，频率的影响时，Af、A和和F分别用分别用 、 和和 表示。表示。 fAAF即即FAAAf1称为反馈深度称为反馈深度)1 (FA(1) 时，时， , 一般负反馈一般负反馈 AAF11FA(2) 时，时，深度负反馈深度负反馈11FA

27、(3) 时，时， ，正反馈，正反馈11FA AAF(4) 时，时， ，自激振荡，自激振荡01FAFA武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 46 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负

28、反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 47 页7.4.2 减小非线性失真减小非线性失真7.4.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响7.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 48 页对对A求导得求导得2f)1 (1ddAFAA只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA1fAAAFAAd11dff即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF 即闭环增益只取决于反馈网络。当反

29、馈网络由稳定的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线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。负反馈的组态不同，稳定的增益不同负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）7.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性闭环时闭环时FAAAf1另一方面另一方面, ,在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下FAf1武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 49 页闭环时增益减小，线性度变好。闭环时增益减小，线性度变好。 只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负

30、反馈，也无济于事。就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。 1开环特性开环特性2闭环特性闭环特性 7.4.2 减小非线性失真减小非线性失真武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 50 页7.4.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声电压的信噪比电压的信噪比 nsVVNS增加一前置级增加一前置级 并认为该级为无噪声并认为该级为无噪声2VA比原有的信噪比提高了比原有的信噪比提高了 倍倍新的信噪比新的信噪比 2VnsAVVNS2VAVVVVnVVVVVsoFAAAVFAAAAVV211212111武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 51 页 串联负反馈串联负反馈1. 对输入电阻的影响对输入电阻的影响开环输

31、入电阻开环输入电阻 Ri i= =vidid/ /ii i因为因为 vf f= =Fxo o xo o= =Avidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif= =vi i/ /ii i所以所以 vi i= =vidid+ +vf f=(1+=(1+AF ) )vidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif= =vi i/ /ii iiiid)1 ()1 (RAFiAFv引入串联负反馈后，输入电阻增加了。引入串联负反馈后，输入电阻增加了。7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 52 页 并联负反馈并联负反馈闭环输入电阻闭环输入电阻AFR

32、R1iif 引入并联负反馈后，引入并联负反馈后，输入电阻减小了。输入电阻减小了。注意注意: : 反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响外不产生影响。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 53 页AFRR1iif但是但是ifiifRRR当当R1 1 时，反馈对时，反馈对Rif几乎没有影响。几乎没有影响。ifR 图中图中R1 1不在环内不在环内例如例如武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 54 页2. 对输出电阻的影响对输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 55 页闭环输出电阻闭环输出电阻TTofiRv而而 Xid= -

33、Xf= - FvT idooTTXARiv忽略反馈网络对忽略反馈网络对iT的分流的分流FARiRooTTof1vTooTTvvFARi所以所以 引入电压负反馈后，输引入电压负反馈后，输出电阻减小了。出电阻减小了。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 56 页 电流负反馈电流负反馈闭环输出电阻闭环输出电阻oTTof)1 (RFAiRsv 引入电流负反馈后，输引入电流负反馈后，输出电阻增大了。出电阻增大了。注意注意: : 反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 57 页 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增

34、益为负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。代价的，且仅对环内的性能产生影响。特别注意表特别注意表7.4.1的内容的内容串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 58 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表

35、达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 59 页即深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念输入量近似等于反馈量输

36、入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零1. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算由于由于11FA则则FFAAFAAAF11又因为又因为代入上式代入上式ofioFXXFXXA得得（也常写为（也常写为 xf f xi i）ifXX（xidid 0 ）fiidXXX武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 60 页串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和0iididriv深度负反馈条件下深度负反馈条件下 xidid= = xi i - - xf f 0 并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和vidid= =

37、vi i - - vf f 0iidid= = ii i - - if f 0vidid= = iidid ri i 0武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 61 页 电压串联负反馈电压串联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，试设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。写出该电路的闭环电压增益表达式。 解：解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断反馈系数反馈系数ofvvvFf11RRR闭环增益闭环增益（就是闭环电压增益）（就是闭环电压增益）iofvvvAvF11f1RR2. 举例举例武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 62 页2. 举例举例 (例例7.5.1) 电压串联负反馈电压串联负反

38、馈 设电路满足深度负反设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式闭环电压增益表达式。 解解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断ofb2b2fvvRRR闭环电压增益闭环电压增益iofvvvAb2f1RRifvv 武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 63 页 设电路满足深度负反馈条设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式和闭环源电压增益表达式。 2. 举例举例 (例例7.5.4) 电流并联负反馈电流并联负反馈解解： 根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环增益闭环增益ioifiiA)1 (fRR所以闭环电压增益所以闭环电

39、压增益sofvvvAsLf)1 (RRRRsiLoRiRi-注意：若注意：若io o参考方向不同，将影响闭环增益的结果参考方向不同，将影响闭环增益的结果RRRffii-ifii oRfiiisisRiv 0pn vvLooRiv又因为又因为iR武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 64 页解解: :（3 3） 闭环增益闭环增益fiorfRivA例例7.5.5 （3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；压增益； 电压并联负反馈电压并联负反馈根据根据虚短虚短、虚断虚断ifii ffoR-iv 0V武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 65 页主要内

40、容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 66 页7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电

41、路的一般步骤7.6.2 设计举例设计举例7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 67 页7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤4. 通过仿真分析，检验设计是否满足要求通过仿真分析，检验设计是否满足要求1. 1. 选定需要的反馈类型选定需要的反馈类型信号源性质信号源性质对输出信号的要求对输出信号的要求对输入、输出电阻的要求对输入、输出电阻的要求对信号变换的要求对信号变换的要求（V-V、V-I、I-V、I-I ）2. 确定反馈系数的大小确定反馈系数的大小FA1f深度负反馈时深度负反馈时3. 适当选择反馈网络中的电阻阻值适当选择反

42、馈网络中的电阻阻值尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 68 页例例7.6.2 :设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为的变化范围为05V，内阻，内阻Rs=500。要求。要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的。已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电流。设计后仿真检验发光二极管的电流。 解解: :驱动电路需要将电压驱动电路需要将电压vs s转换为电流转换为电流io1o1已知已知LED的光强度的光强度流过

43、流过LED的电流的电流io1o1线线性性电压信号电压信号vs s线线性性选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路光电隔离器光电隔离器武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 69 页解解: : 选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路k110001gfsrAF所以所以 Rf=1kA/V 103so1gfsviAFA1f深度负反馈时深度负反馈时又因为根据又因为根据虚断虚断有有fo1frRiFv武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 70 页仿真电路仿真电路io1与与vs的呈线性关系，的呈线性关系， io1=10-3vs，放大电路满足设计要求放大电路满足设计要求。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第

44、71 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 72 页7.7.2 增益一带宽积增益一带宽积7.7

45、.1 频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 73 页7.7.1 频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式同理可得同理可得因此：引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了因此：引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了f HLfHfffffBW基本放大电路的高频响应基本放大电路的高频响应)/(1HMHffjAA 为基本放大电为基本放大电路通带增益路通带增益MA根据闭环增益表达式有根据闭环增益表达式有（设反馈网络为纯阻网络）（设反馈网络为纯阻网络）)/(11HfMfHHHfffjAFAAA通带闭环增益通带闭环增益其中

46、其中:MfA比开环时增加了比开环时增加了闭环上限频率闭环上限频率HMHffFAf)1 (比开环时减小了比开环时减小了闭环下限频率闭环下限频率FAffMLLf1武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 74 页例例7.7.1的波特图的波特图 武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 75 页放大电路的增益放大电路的增益- -带宽积为常数带宽积为常数 HHHff11AffAFAFAfA闭环增益闭环增益- -带宽积带宽积开环增益开环增益- -带宽积带宽积7.7.2 增益一带宽积增益一带宽积武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 76 页主要内容主要内容l7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类l7.2 负反

47、馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态l7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式l7.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响l7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算l7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计l7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应l7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性l7.9 重点与总结重点与总结武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 77 页7.8 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件在不加任何输在不加

48、任何输入信号的情况下，入信号的情况下，放大电路仍会产生放大电路仍会产生一定频率的信号输一定频率的信号输出。出。1. 自激振荡现象自激振荡现象和和 在高频区或低频区产生的在高频区或低频区产生的附加相移附加相移达到达到180180 ，使中频，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，便产生自激振荡的幅值条件时，便产生自激振荡。2. 产生原因产生原因AF武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 78 页3. 自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度 时时闭环增益闭环增益FAAAf101FA即即 ，（，（ 为环

49、路增益）为环路增益）1FAFA又又)()()()(faFAFA得自激振荡条件得自激振荡条件幅值条件幅值条件180) 12()()(kfkan相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）1)()(kkFA武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 79 页当反馈网络为纯电阻网络时，当反馈网络为纯电阻网络时， f = 0 。其中其中Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求一般要求Gm - 10dB m相位裕度相位裕度，一般要求一般要求 m 45 （ 保 证 可 靠（ 保 证 可 靠稳 定 ， 留 有稳 定 ， 留 有余地）余地）4. 稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件180) 12(fan1FA1

50、80fa或或1FA180) 12(fan写成等式，且幅值用分贝数表示时写成等式，且幅值用分贝数表示时20lg0mAFG180mfa0lg20FA武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 80 页Gm -10dB 或或 m 45 用波特图表示用波特图表示180) 12(fan20lg0mAFG或或180mfa0lg20FA武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 81 页5. 负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析环路增益的幅频响应写为环路增益的幅频响应写为利用波特图分析利用波特图分析FAFA1lg20lg20lg20一般一般与频率无关，与频率无关，则则的幅频响应是一条水平线的幅频响应是一条水平线

51、FF1lg20水平线水平线与与 的交点为的交点为即该点满足即该点满足F1lg20Alg20AFlg201lg201FA关键作出关键作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图A武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 82 页判断稳定性方法判断稳定性方法(3) 判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕度 m 45 (1) 作出作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图A(2) 作作水平线水平线F1lg20在水平线在水平线与与 的交点作垂线交相频响应曲线的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点若该点若该点135 a满足相位裕度，稳定；否则不稳定满足相位裕度，稳定；否则不稳定。F1

52、lg20Alg20在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于P点点135 a若若P点在点在 水平线之下，稳定；否则不稳定水平线之下，稳定；否则不稳定。或或Alg20F1lg20武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 83 页反馈深度越深，反馈深度越深，越容易自激越容易自激。7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。Alg20越大，水平线越大，水平线下移，越下移，越容易自激容易自激FF1lg20越大，表明越大，表明反馈深度越深反馈深度越深F基本放大基本放大增大增大F基本放大电基本

53、放大电点点1FA武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 84 页7.9 重点与总结重点与总结l 反馈的判断；尤其是四种组态的负反馈的反馈的判断；尤其是四种组态的负反馈的判断；判断；l 四种组态负反馈时对电路性能的影响；四种组态负反馈时对电路性能的影响；l 深度负反馈下的计算（虚短、虚断）；深度负反馈下的计算（虚短、虚断）；l 负反馈下电路稳定性的判断；负反馈下电路稳定性的判断；武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 85 页作业作业武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 86 页例：例：判断图所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，判断图所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈

54、；若引入了交流负反馈，则判断则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下是哪种组态的负反馈，并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数的电压放大倍数 .电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 87 页电压串联负反馈电压串联负反馈引入了正反馈引入了正反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 88 页例：例：判断图所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还判断图所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。是交流反馈，是正反馈还是负反馈。引入了直流负反馈引入了直

55、流负反馈引入了交、直流正反馈引入了交、直流正反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 89 页引入了交、直流负反馈引入了交、直流负反馈通过通过Rs引入直流负反馈，通引入直流负反馈，通过过Rs、R1、R2并联引入交并联引入交流负反馈。流负反馈。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 90 页通过通过R3和和R7引入直流负反馈，通过引入直流负反馈，通过R4引引入交、直流负反馈。入交、直流负反馈。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 91 页例：例：试问：若以稳压管的稳定电压试问：若以稳压管的稳定电压UZ作为输入电压，则当作为输入电压，则当R2的滑动端位置变化时，输出电压的滑动端位置变化时，输出电压UO的调

56、节范围为多少？的调节范围为多少？V6V6 132121321Z1321Z21321RRRRRRRRRURRRRURRRRR即，武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 92 页 例：例：以集成运放作为放大电路，引入合适的负反馈，分别以集成运放作为放大电路，引入合适的负反馈，分别达到下列目的，要求画出电路图来。达到下列目的，要求画出电路图来。 （1）实现电流电压转换电路；）实现电流电压转换电路； （2）实现电压电流转换电路）实现电压电流转换电路 ； （3）实现输入电阻高、输出电压稳定的电压放大电路；）实现输入电阻高、输出电压稳定的电压放大电路； （4）实现输入电阻低、输出电流稳定的电流放大电路）实现输

57、入电阻低、输出电流稳定的电流放大电路。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 93 页武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 94 页 例：例：要实现如下目的，应引入何种反馈要实现如下目的，应引入何种反馈/1) 稳定直流工作点；稳定直流工作点；2) 稳定输出电压；稳定输出电压；3) 稳定输出电流；稳定输出电流；4) 提高输入电阻；提高输入电阻；5) 降低输入电阻；降低输入电阻；6) 降低输出电阻、减降低输出电阻、减小放大电路对信号源的影响；小放大电路对信号源的影响；7) 提高输入和输出电阻。提高输入和输出电阻。解：解：1）引入直流负反馈；）引入直流负反馈； 2）电压并）电压并/串联负反馈；串联负反馈；

58、 3）电流并）电流并/串联负反馈；串联负反馈； 4）电压）电压/电流串联负反馈；电流串联负反馈； 5）电压）电压/电流并联负反馈；电流并联负反馈； 6）电压串联负反馈；）电压串联负反馈； 7）电流串联负反馈；）电流串联负反馈；武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 95 页例：例：分析下列反馈是正反馈还是负反馈，是交流反馈还是分析下列反馈是正反馈还是负反馈，是交流反馈还是直流反馈。直流反馈。解：解：交直流反馈；交直流反馈； 1）交流反馈）交流反馈正反馈；正反馈； 2）直流反馈）直流反馈负反馈。负反馈。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 96 页解：解：交直流反馈；交直流反馈； 1）A2自身带有深度

59、电压串联负反馈；自身带有深度电压串联负反馈； 2）A1为电压并联负反馈。为电压并联负反馈。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 97 页解：解：交直流反馈；交直流反馈； 1）A2自身带有电压并联负反馈；自身带有电压并联负反馈； 2）A1有两个反馈支路；一为电压并联负反馈；二为有两个反馈支路；一为电压并联负反馈；二为 正反馈。正反馈。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 98 页例：例：写出下列负反馈放大电路的闭环增益。写出下列负反馈放大电路的闭环增益。2ffRAR 232341/fRRR RRAR 武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 99 页21fRAR 武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 100

60、 页例：例：判断如图所示各电路中的反馈极性和类型判断如图所示各电路中的反馈极性和类型解：解：R4：直流负反馈：直流负反馈 R6：电流串联负反馈：电流串联负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 101 页R2：电流串联负反馈：电流串联负反馈R4+R3：电压串联负反馈：电压串联负反馈武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 102 页例：例：判断图中电路的反馈类型判断图中电路的反馈类型 Re1、Re2局部电流串联负反馈；局部电流串联负反馈； Rf1、Rf2总体直流负反馈；总体直流负反馈； Re1总体电流串联负反馈。总体电流串联负反馈。武汉大学电气工程学院模拟电子技术第 103 页例：例：如图所示，指出