CH17电子电路中的反馈

1、电子技术电子技术 第第1717章章 电子电路中的反馈电子电路中的反馈模拟电路部分模拟电路部分本章主要内容 反馈的基本概念 放大电路中的负反馈 振荡电路中的正反馈17.1.1 负反馈与正反馈负反馈与正反馈凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）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，与输入信号的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为迭加，就称为反馈反馈。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。这里所说的信号一般是指交流信号，这里所说的信

2、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，同相是输入信号的相位关系，同相是正反馈正反馈，反，反相是相是负反馈负反馈。17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念放大器放大器输出输出输入输入取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于振荡器取取 - 削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改稳定静态工作点；稳定放大倍数；改变输入、输出电阻；扩展通频带。变输入、输出电阻；扩展通频带。反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈

3、信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈框图：反馈框图：交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈交流反馈：交流反馈：反馈只对交流信号起作用。反馈只对交流信号起作用。直流反馈：直流反馈：反馈只对直流起作用。反馈只对直流起作用。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反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、馈只对直流信号起作用

4、；有的反馈对交、直流信号均起作用。直流信号均起作用。增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C增加旁路电容增加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1 正向传输与反向传输正向传输与反向传输vIvO+- -RL电路中只有正向传输，没有反电路中只有正向传输，没有反向传输，称为向传输，称为开环

5、状态。开环状态。正向传输正向传输信号从输入端到信号从输入端到输出端的传输输出端的传输信号的正向传输信号的正向传输反向传输反向传输信号从输信号从输出端到输入端的传输出端到输入端的传输vIvO+- -RLR2R1反馈传输反馈传输(通路通路)（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输既有正向传输，又有反馈既有正向传输，又有反馈 称为称为闭环状态闭环状态。本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中反馈存在于两级以上的放大器中例例vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路级间反馈通

6、路级间反馈通路本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈反馈电路的三个环节：反馈电路的三个环节：放大：放大：dooXXA反馈：反馈：ofXXF叠加：叠加：fidXXX负反馈框图：负反馈框图：基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+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基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+dooXXA开环放大倍数开环放大倍数ioFXXA闭环放大倍数闭环放大倍数ofXXF反馈系数反馈系数负反馈放大器的一般关系：负反馈放大器的一般关系：基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+oodofdf

7、oioFAFXXXXXXXXXA111FAAoo1FAo1反馈深度反馈深度定义：定义：负反馈放大器的闭环放大倍数负反馈放大器的闭环放大倍数当当 AoF 1时，时，结论：结论：当当 AoF 1 很大时，负反馈放大器的闭很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与放大器无关，只与反馈网络有环放大倍数与放大器无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。关。即负反馈可以稳定放大倍数。FAAAooF1FAF1假设假设“地地”的电位为零，电路中某点瞬时的的电位为零，电路中某点瞬时的电位高于零电位，则该点电位的瞬时极性为正电位高于零电位，则该点电位的瞬时极性为正用用 表示，反之为负用表示，反之为负用 表示。表

8、示。判断反馈的方法判断反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法负反馈与正反馈的判别方法()(CB)()E +-BEC +-晶体管各极交流电位的瞬时极性表示为：晶体管各极交流电位的瞬时极性表示为：运放的交流电位的瞬时极性表示为：运放的交流电位的瞬时极性表示为：正负反馈正负反馈简易判别方法是：简易判别方法是： 设输入信号端相位为设输入信号端相位为正正1）反馈回来的信号与输入信号同端时：）反馈回来的信号与输入信号同端时： 反馈回来的信号相位为反馈回来的信号相位为负负时是时是负负反馈，反馈，否则为正反馈。否则为正反馈。2）反馈回来的信号与输入信号不同端时：）反馈回来的信号与

9、输入信号不同端时： 反馈回来的信号相位为反馈回来的信号相位为正正时是时是负负反馈，反馈，否则为正反馈。否则为正反馈。17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈分析步骤：分析步骤：3. 是否负反馈？是否负反馈？4. 是负反馈！是负反馈！那么是何种类型的负反馈？那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）（判断反馈的组态）1. 找出反馈网络（电阻）。找出反馈网络（电阻）。2. 是交流反馈还是直流反馈？是交流反馈还是直流反馈？17.2.1 负反馈的类型负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈一、电压反馈和电流反馈电压反馈：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：

10、反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈：电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压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。反馈和电流反馈。电压、电流反馈电压、电流反馈简易判别方法简易判别方法是：令输出负载短路，是：令输出负载短路，若反馈电压消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。若反馈电压消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：电压反馈采样的两种形式：采样电阻很大采样

11、电阻很大电流反馈采样的两种形式：电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf采样电阻很小采样电阻很小根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式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。的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即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较。电压信号与输入信号电压比较。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。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；串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电

12、路的输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。二、串联反馈和并联反馈二、串联反馈和并联反馈串联、并联反馈串联、并联反馈简易判别方法简易判别方法是：输入信号和反馈信号是：输入信号和反馈信号在不同端引入为串联反馈，在同一端引入为并联反馈。在不同端引入为串联反馈，在同一端引入为并联反馈。iifibib=i-if并联反馈并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈串联反馈负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点负反馈的分类小结负反馈的分类小结并联电压负反

13、馈并联电压负反馈1fRRAu=uO/ui串联电压负反馈串联电压负反馈foiouuuuuA21RRffORRRu22fiuu =串联电流负反馈串联电流负反馈ifuuuufoiouuuuuAffRRRiRiLoLo注：输出指注：输出指RL两端的电压两端的电压并联电流负反馈并联电流负反馈Au=uO/ui033iRRRiff1RiRiiLo133RRRRRLf1RiRifLoui=ii R1 ii=if注：输出指注：输出指RL两端的电压两端的电压17.2.2 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回电反馈回电路路FfX iX+dooXXAofXXFfidX

14、XX反馈电路的反馈电路的基本方程基本方程一、对放大倍数的影响一、对放大倍数的影响dooXXAofXXFfidXXXFAAXXAooioF1Ao开环放大倍数开环放大倍数AF闭环放大倍数闭环放大倍数FAo1反馈深度反馈深度定义：定义：dfXX、同相，所以同相，所以0|FAo则有：则有：oFAA负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。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。FAAAooF1FAAAdAAdoooFF11(2)FAAAooF1中，中，dfofdooXXXXXXFA(1)(3) 若若1FAo称为深度负反馈，此时称为深度负反馈，此时FAF1在深度负反馈的情况下，放大

15、倍数只与反馈在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。网络有关。二、改善波形的失真二、改善波形的失真Aouiuo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后ufuiudAoF+ 改善改善uouo三、对输入、输出电阻的影响三、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：串联负反馈使电路的输入电阻增加：ioifrFAr)1 ( 2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小：并联负反馈使电路的输入电阻减小：)1 (FArroiif例如例如:射极输出器射极输出器理解：理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了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。一个电阻，故输入电阻增加。理解：理

16、解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了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。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：电压负反馈使电路的输出电阻减小：)1 (FArrooof例如例如:射极输出器射极输出器理解：理解：电压负反馈目的是阻止电压负反馈目的是阻止 uo的变化，稳定的变化，稳定输出电压输出电压。放大电路空载时放大电路空载时可等效右图框中可等效右图框中为电压源：为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roesouoRL理解：理解：电流负反馈目的是阻止电流负反馈目的是阻止 io的变化，稳定的变化，

17、稳定输出电流输出电流。放大电路空载时放大电路空载时可等效为右图框可等效为右图框中电流源：中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：ooofr )FA(r 1roisoioRL四、对通频带的影响四、对通频带的影响引入负反馈使电路的通频带宽度增加：引入负反馈使电路的通频带宽度增加：oofBFAB)1 ( fABoAoAFBF电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈电压反馈一般从负载靠近放大器的一端采样。一般从负载靠近放大器的一端采样。其它情况为其它情况为电流

18、反馈电流反馈。并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。的反馈信号接于晶体管发射极。注意：注意：直流反馈中，输出电压指直流反馈中，输出电压指UCE，输，输出电流指出电流指IE或或IC。17.2.3 分立元器件放大电路中的负反馈分立元器件放大电路中的负反馈电压电压反馈反馈+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfubeube例例1：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。串联反馈串

19、联反馈例例2：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif问题：问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？反馈回路加隔直电容？不能！不能！Rf为三极管提供静态电流！为三极管提供静态电流！Rf 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，稳定直流负反馈，稳定静态

20、工作点。静态工作点。3. 交流负反馈，稳定交流负反馈，稳定放大倍数。放大倍数。例例3：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2例例4：判断如图电路中：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。的负反馈作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie串联电流反馈串联电流反馈RE2对交流反对交流反馈不起作用馈不起作用1. 对交流信号：对交流信号：ieueube=ui-ueibieRE1

21、：电流串联负反馈。：电流串联负反馈。2. 对直流信号：对直流信号：RE1、RE2对对直流均起作直流均起作用，通过反用，通过反馈稳定静态馈稳定静态工作点。工作点。反馈过程：反馈过程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUEIBIE恒定CCBBBBURRRU212例例5：判断如图电路中：判断如图电路中RE3的负反馈作用。的负反馈作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3串联电流负反馈。串联电流负反馈。17.3.1 自激

22、振荡自激振荡12+-+-0uiufuuAF17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈 产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件fidXXX改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FiX+ dXoXfX+如果：如果：,ifXX则去掉则去掉,iX仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FdXoXfX反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号。电路的输入信号。基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FiX+ +dXoXfX基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路FdXoXf

23、XFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：自激振荡的条件：（1）振幅条件：）振幅条件：1|AF（2）相位条件：）相位条件：pjjnFA2n是整数是整数1.FAAAAj|因为：因为：FFFj|.起振条件和稳幅原理振荡建立与振荡建立与稳定过程图稳定过程图1|FA起振条件起振条件：结果：产生增幅振荡结果：产生增幅振荡（略大于）1 1、被动：器件非线性、被动：器件非线性2 2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以环节，用以调节调节放大电路的放大电路的增益增益稳幅：稳幅： 振荡器的振荡频率振荡器的振荡频率f0是

24、由相位平衡条件决定的。一是由相位平衡条件决定的。一个正弦波振荡器只在一个频率下满足相位平衡条件，这个正弦波振荡器只在一个频率下满足相位平衡条件，这个频率就是个频率就是f0，所以，振荡器需要有一个，所以，振荡器需要有一个选频网络选频网络。 一个完整的正弦波振荡器是由放大器一个完整的正弦波振荡器是由放大器、 反馈网络反馈网络、 选频网络选频网络和稳幅环节四个部分组成。和稳幅环节四个部分组成。 要使振荡器能自行起振，则必须要使振荡器能自行起振，则必须 。由。由 到到 ，则必须引入一个，则必须引入一个稳幅环节稳幅环节。1FA1FA1FA0Aj在在 f0 处处,0Fj满足相位条件：满足相位条件：因为：因

25、为：AF=131F11fRRA1f2RR uo_+ + RfRCRCR1A=3uouo3A=3同相放大器同相放大器文氏桥选频电路文氏桥选频电路输出正弦波频率：输出正弦波频率：RCfp2100FAjj振幅条件：振幅条件：17.3.2 RC振荡电路振荡电路 RC 串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性R1C1R2C2OUfU)j/1 (111CRZ222222j1 )j/1/(CRRCRZR1C1 串联阻抗：串联阻抗：R2C2 并联阻抗：并联阻抗：选频特性：选频特性：)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUOfR1C1R2C2OUfU时，相移为时，相移为0 0。12211CRCR当

26、当22212ofZZZUUF如果：如果：R1=R2=R，C1=C2=C，则：，则：RCfp21012211CRCR21211CCRR01CR0)1()1 (112211221CRCRjCCRRUUof13选频特性选频特性)1(31CRCRjo时例题例题: :R=1kR=1k ，C=0.1C=0.1 F F，R R1 1=10k=10k 。R Rf f为多大时才为多大时才能起振？振荡频率能起振？振荡频率f f0 0= =？ uo_+ + RfRCRCR1AF=1，31F11fRRAA=3=2 10=20k k RCfp210=1592 Hz起振条件：起振条件：1f2RR 能自动稳幅的振荡电路能自

27、动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻半导体热敏电阻(负温度系数）负温度系数）起振时起振时R RT T2R2R1 1, , 使使A3,A3,易起振。易起振。当当u uo o幅度自激增长幅度自激增长达某一值时，达某一值时， R RT T=2R=2R1 1，A=3A=3。当当u uo o进一步增大时，进一步增大时， R RT T2R2R1 1 , ,使使A3AR121F1fF2RRAF1R2AF 1可调可调A 2RF1+RF2 Rf17.3.3 LC振荡电路振荡电路 +UccRB1RB2C1CLRLCERELfLLf+UccCBE+-+-TibicufubeAuFLCfp210LC10RCLZ 0LCfp210 LC并联谐振回路的并联谐振回路的选频特性选频特性CLRuiLici(阻性阻性)LC并联谐振并联谐振特点：特点：谐振时，总路电流很小，谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无