第7章 负反馈技术打印版

1、第第7章章 负反馈技术负反馈技术讲授与执笔讲授与执笔 : 微固学院微固学院 刘布民刘布民2008年年12月月7.1 7.1 负反馈基本原理负反馈基本原理7.4 7.4 负反馈放大器的稳定性负反馈放大器的稳定性7.2 7.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响1 反馈：反馈： 将将电路的电路的输出变量输出变量xo的部分和全部以一定方式的部分和全部以一定方式馈送回馈送回 输入输入 xf 以以影响电路影响电路的的静输入量静输入量xi的的过程过程，称为，称为反馈反馈。2. 负反馈：负反馈： 反馈信号反馈信号xf 小于小于原输入原输入xs 信号，从而闭环增益信号，从而闭环增益Af的绝的绝

2、对值小于开环增益对值小于开环增益A的绝对值，称这种反馈为的绝对值，称这种反馈为负反馈负反馈。 与之相反则称为与之相反则称为正反馈正反馈。A（放大器）（放大器）(单向传输单向传输)B（反馈网络）（反馈网络）（单向传输）（单向传输）sxixfxox7.1 负反馈基本原理负反馈基本原理图图7.1-1 单环理想负反馈模型单环理想负反馈模型一、反馈放大器的一、反馈放大器的单环理想模型单环理想模型分析分析 - P304反馈环（单环）反馈环（单环）3.单环理想模型单环理想模型( 特点特点:单方向传输单方向传输 )fsixxx 24. 基本定义式基本定义式 - P305理想基本放大器简称理想基本放大器简称A放

3、大器，其增益放大器，其增益A称为称为开环增益开环增益：ioxsoxxxxAf 0理想反馈网络简称理想反馈网络简称B网络，定义其网络，定义其反馈系数反馈系数B为：为：ofxofxxxxBs 0反馈放大器的增益反馈放大器的增益 Af 又称为又称为闭环增益闭环增益，定义为：，定义为：0 fxsofxxA3二、基本反馈方程式二、基本反馈方程式1. 反馈深度反馈深度 F 的定义的定义ABxBxxxxxxxFioiifiis 12. 闭环增益闭环增益 Af 定义定义(及其同反馈深度及其同反馈深度 F 的关系的关系)FAxxAxxxxxxAissiiosof，就就越越小小于于，负负反反馈馈越越深深，小小于于

4、负负反反馈馈使使得得sisixxxx ：故故可可以以定定义义反反馈馈深深度度为为的的相相互互关关系系如如下下：的的定定义义可可理理解解与与、由由FBAisxxF 43. 环路传输系数环路传输系数 T 的定义的定义 ABxxTsxif 0由由模模型型图图解解析析如如下下：输输出出的的增增益益。输输入入传传至至是是信信号号从从即即环环路路传传输输系系数数BAT图图7.1-2 环路传输环路传输 T 解析模型解析模型54. 闭环增益闭环增益Af 、反馈深度、反馈深度F、环路增益、环路增益T 三者间的关系三者间的关系ABAFATAxxxxxxxAifiiosof 115. 函数的特征函数的特征(数值与相

5、位数值与相位) - P305 (1) 负反馈条件负反馈条件: 间间的的相相位位相相同同）、（判判定定负负反反馈馈的的条条件件：同同号号，同同相相位位。、重重点点表表现现在在BABATFAAf, 0, 1,基本反馈方程。基本反馈方程。的的该式即理想模型所满足该式即理想模型所满足:6(2) 正反馈条件正反馈条件: 为为正正反反馈馈判判定定条条件件。时时异异号号和和即即,), 10(01BATF 6. 深度负反馈条件深度负反馈条件: P305 如果负反馈使得如果负反馈使得F 1 （或（或T 1）成立）成立 , 该条件称为深该条件称为深度负反馈。该条件下度负反馈。该条件下: BABAAf11异异号号，

6、反反相相位位。、重重点点表表现现在在BATFAAf, 0, 1, 从从物物时时，越越负负，当当正正反反馈馈越越强强，,11 1 AATTf立立。式式不不再再成成器器变变成成了了振振荡荡器器，函函数数理理概概念念上上间间，这这时时放放大大7- P315, 11 P305 无无关关与与开开环环增增益益倒倒数数的的等等于于反反馈馈系系数数闭闭环环增增益益时时或或当当论论：深深度度负负反反馈馈条条件件下下的的结结ABATFf 理理问问题题。术术的的算算法法问问题题，不不是是物物说说明明的的是是算算深深度度负负反反馈馈条条件件满满足足仅仅。证证才才可可能能保保要要求求因因此此由由无无源源网网络络组组成成

7、必必须须相相当当大大才才能能保保证证一一般般而而言言，可可大大可可小小。无无关关，并并不不是是说说与与应应该该强强调调的的是是： 1, 1, 1, 1 ABTABBABTAAAAf 1BAf 即：即：8 按照按照“取样取样”和和“求和求和”的方式不同划分出四种基本反的方式不同划分出四种基本反馈类型。见下图：馈类型。见下图：9四种反馈类型各物理量的含义：输出谈四种反馈类型各物理量的含义：输出谈“取样取样”、输入谈、输入谈“求和求和”，三、四种理想反馈类型三、四种理想反馈类型 - P316电电压压串串联联反反馈馈关注：接地端口。关注：接地端口。10 参数参数电压放大器电压放大器 HofvvvB o

8、fgviB 参数参数互阻放大器互阻放大器 Y电电压压并并联联负负反反馈馈器器结结构构图图电电压压并并联联理理想想反反馈馈放放大大关注：接地端口。关注：接地端口。11ofiiiB 电电流流并并联联负负反反馈馈解解析析图图关注：接地端口。关注：接地端口。电电流流并并联联理理想想反反馈馈 参参数数电电流流放放大大器器 G12 参数参数跨导放大器跨导放大器 Z电电流流串串联联负负反反馈馈解解析析图图ofivB r电电流流串串联联理理想想反反馈馈关注：接地端口。关注：接地端口。13四、四、反馈反馈在实际放大器中的在实际放大器中的实现方法实现方法及其及其反馈极性判别反馈极性判别1. 放大器输出端口放大器输

9、出端口“电压取样电压取样”的的实现实现14（P312）4.放大器输入端口放大器输入端口“电流求和电流求和”的的实现实现1516：反反馈馈极极性性的的瞬瞬时时判判别别法法 网网络络入入口口与与负负载载串串联联。流流取取样样，无无结结点点，反反馈馈为为电电载载电电阻阻并并联联。否否则则，称称样样，反反馈馈网网络络入入口口与与负负压压取取负负载载两两端端取取样样，称称为为电电结结点点。有有结结点点，说说明明从从的的连连接接是是否否有有明明确确与与负负载载确确定定取取样样与与求求和和模模型型， 1LR : 2 反反馈馈电电路路变变量量设设置置；压压电电压压取取样样输输出出变变量量是是电电 ov；流流电

10、电流流取取样样输输出出变变量量是是电电 oi。串串联联变变量量是是、外外输输入入同同其其、反反馈馈网网络络输输出出是是电电压压量量是是电电压压入入变变出出端端口口串串联联，净净输输入入输输输输入入端端口口和和反反馈馈网网络络输输号号输输入入端端口口与与净净，无无结结点点，是是电电压压。信信电电压压求求和和 sfivvv17。外外输输入入同同其其并并联联变变量量是是、反反馈馈网网络络输输出出是是电电流流入入变变量量是是电电压压端端口口并并联联，净净输输入入输输入入端端口口和和反反馈馈网网络络输输出出口口与与净净输输，有有结结点点。信信号号输输入入端端电电流流求求和和 sfiiii 属性。属性。流

11、通路，确定反馈流通路，确定反馈判定反馈网络信号交直判定反馈网络信号交直 3 ：放放大大器器电电极极间间极极性性特特征征和和MOSFETBJT 4。同同相相电电位位电电极极；基基极极电电位位与与发发射射极极集集则则必必，若若反反相相基基极极电电位位与与集集电电极极电电位位 -BJT CBvv18。同同相相与与源源极极电电位位；栅栅极极电电位位则则必必若若，反反相相栅栅极极电电位位与与漏漏电电极极电电位位 -MOSFETDG vvP315 第第6行行（6）反馈极性）反馈极性 - 正反馈正反馈和和负反馈负反馈1负反馈负反馈 - 若若反馈信号反馈信号削弱了削弱了净输入信号净输入信号，则称为，则称为负反

12、馈负反馈。 2正反馈正反馈 - 若若反馈信号反馈信号加大了加大了净输入信号净输入信号，则称为，则称为正反馈正反馈。 19 2极性。极性。回路中反馈信号的瞬时回路中反馈信号的瞬时极性，判断反馈到输入极性，判断反馈到输入的瞬时的瞬时路中其他有关各点信号路中其他有关各点信号沿反馈环路逐级分析电沿反馈环路逐级分析电 反反之之则则为为正正反反馈馈。反反馈馈；输输入入信信号号减减小小，则则为为负负计计算算净净输输入入信信号号，若若净净 3 ; 1间间的的极极性性先先假假设设输输入入信信号号某某一一瞬瞬 瞬时极性法步骤：瞬时极性法步骤： 5 20习题习题: 7.9 训练反馈极性判别能力。训练反馈极性判别能力

13、。 参数参数电压放大器电压放大器 H交流负反馈电压放大器交流负反馈电压放大器21,sv1beivv 21bcvv 2Cvfv fsivvv , 参参数数电电压压放放大大器器H器器交交直直流流负负反反馈馈电电压压放放大大22 参参数数电电压压放放大大器器 H器器交交直直流流负负反反馈馈电电压压放放大大23 ffRbebcbsviivvvii,12211, 参参数数电电流流放放大大器器 G器器交交直直流流负负反反馈馈互互阻阻放放大大24 参参数数电电流流放放大大器器 G器器交交直直流流负负反反馈馈电电流流放放大大25 参参数数互互阻阻放放大大器器 Y 13,131, RfbRcbsviivvii器

14、器交交直直流流负负反反馈馈互互阻阻放放大大26333221311121ebccbbbbccbebbivivvvvvvivvvv 参参数数跨跨导导放放大大器器 Z交直流负反跨导放大器交直流负反跨导放大器277.2 ，7.3，7.7，7.10，7.12，7.13，15；参考：参考：7.16，7.17，7.18 何判别？何判别？、什么叫直流反馈？如、什么叫直流反馈？如1传传输输的的延延时时？么么要要设设置置信信号号、反反馈馈极极性性判判别别时时为为什什 3何何判判别别？、什什么么叫叫交交流流反反馈馈？如如2有有何何特特征征？极极间间电电压压极极性性、放放大大器器中中三三极极管管三三个个 4287.2

15、 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 - P306一、稳定放大器的增益一、稳定放大器的增益 - 提高闭环增益的稳定性提高闭环增益的稳定性 AdAABFAdAAFdAAdAdAABABABdAABAAfffff 11 11122故：故： 闭环增益的相对变化是开环增益相对变化的闭环增益的相对变化是开环增益相对变化的1/F倍。倍。可见，负反馈提高了放大器增益稳定性。可见，负反馈提高了放大器增益稳定性。29 当当AB1时，时，闭环增益的相对变化率远小于闭环增益的相对变化率远小于相应的开环增益的变化率相应的开环增益的变化率。 例例7.1 7.1 目的目的：给定开环增益：给定开环增益A A的

16、变化率，计算闭环的变化率，计算闭环 增益增益Af的变化率。的变化率。 已知已知 A= 105，Af=50，B=0.19999。假设开环增益的。假设开环增益的变化量为变化量为dA=104 （10%的变化量）。试计算的变化量）。试计算dAf/Af。 解解：由式（：由式（7.10）可得）可得（P306） 说明说明：与开环增益的相对变化率相比，闭环增益的相对：与开环增益的相对变化率相比，闭环增益的相对变化率要小得多。变化率要小得多。 30习题：习题： 7.2二、扩展闭环增益的通频带二、扩展闭环增益的通频带B - P3071. 针对高频段单极点模型的基本放大器上限截止频率针对高频段单极点模型的基本放大器

17、上限截止频率HHHFBAf0001数数。反反馈馈网网络络中中频频段段传传输输系系；放放大大器器网网络络中中频频段段增增益益BBAA002. 针对底频段单极点模型的基本放大器下限截止频率针对底频段单极点模型的基本放大器下限截止频率0001FBALLLf数数。反反馈馈网网络络中中频频段段传传输输系系；放放大大器器网网络络中中频频段段增增益益BBAA00313. 针对底频段单极点模型的带宽增益积针对底频段单极点模型的带宽增益积 - 常数常数 以单极点基本放大器为例来说明负反馈可以扩展反以单极点基本放大器为例来说明负反馈可以扩展反馈放大器的通频带。设单极点基本放大器的增益函数为馈放大器的通频带。设单极

18、点基本放大器的增益函数为0( )1HAA ss (7.11) 式中，式中， 0A是低频或中频增益是低频或中频增益; H 是上转折频率是上转折频率。 反馈放大器的闭环增益由式（反馈放大器的闭环增益由式（7.4）可表示为）可表示为( )( )1( )fA sA sBA s（7.12） 式中假设反馈系数式中假设反馈系数B与频率无关。与频率无关。32（ P307 ）将式（将式（7.11）代入式）代入式(7.12)可得可得 HfBAsBAAsA 1111)(000由该式可知，低频或中频闭环增益是开环增益由该式可知，低频或中频闭环增益是开环增益 011BA 倍，但闭环增益的上转折频率是开环增益的倍，但闭环

19、增益的上转折频率是开环增益的 01BA 倍。倍。 如果将低频或中频开环增益如果将低频或中频开环增益 A0乘以带宽乘以带宽H可得增益可得增益带宽积带宽积A0 H ，低频低频闭环增益闭环增益带宽积带宽积为（结论：常数）为（结论：常数） 33图图7.3-1 频带扩展的开环增频带扩展的开环增益和闭环增益的频率特性益和闭环增益的频率特性式（式（7.14）说明放大器）说明放大器的的增益带宽积增益带宽积不因反馈不因反馈的引入而改变，即的引入而改变，即增益增益带宽带宽积积为为常量常量。 对于一个给定的电对于一个给定的电路，可以用降低增益来路，可以用降低增益来增大带宽，也可以用减增大带宽，也可以用减小带宽来提高

20、增益。小带宽来提高增益。 这这一特性如图一特性如图7.2-2所示。所示。转折点角频率转折点角频率3435习题：习题：7.3 极强对负反馈带宽和增益算法理解。极强对负反馈带宽和增益算法理解。习题：习题：7.5三、提高输出信噪比三、提高输出信噪比 由元器件产生的噪声可以通过负反馈技术来抑制，由元器件产生的噪声可以通过负反馈技术来抑制，而随输入信号进入电路的噪声，负反馈就无能为力了。而随输入信号进入电路的噪声，负反馈就无能为力了。输入输入信噪比信噪比定义为：定义为： 7.16 niiiivvNSSNR 输入信噪比输入信噪比输出信噪比输出信噪比 7.17 iTniTioooNASANSSNR 信信号号

21、源源提提供供的的输输入入信信号号 iivS 输入噪声信号输入噪声信号 nivN 输出输出信噪比信噪比定义为：定义为： 36P308 7.17 iTniTioooNASANSSNR 期望输出信号；期望输出信号；式中，式中， iTiOSAS ; 输输出出噪噪声声信信号号iTnONAN TnATiA噪声的增益；噪声的增益； 源信号的增益。源信号的增益。 期望放大器的输出信噪比越大越好。期望放大器的输出信噪比越大越好。37例例7.3-2 目的目的：确定反馈对源信号和噪声的影响。：确定反馈对源信号和噪声的影响。38考虑图考虑图7.3-2 给出的四种放大器结构。给出的四种放大器结构。解解：对图：对图7.3

22、-2（a）。）。两个开环放大器级联，噪声产生在两个放大器之间两个开环放大器级联，噪声产生在两个放大器之间 输出电压为：输出电压为： 输出信噪比为：输出信噪比为：即即输出信噪比输出信噪比是是输入信噪比输入信噪比的的1010倍。倍。39对图对图7.3-2（b）两个开环放大器级联，噪声是输入信号的一部分。两个开环放大器级联，噪声是输入信号的一部分。 输出电压为：输出电压为： 输出信噪比为：输出信噪比为：即即输出信噪比输出信噪比与与输入信噪比输入信噪比相同。相同。40对图对图7.3-2（c） 是图是图7.3-2（a）的反馈形式，反馈放大器的增益等）的反馈形式，反馈放大器的增益等于图于图7.3-2（a）

23、的增益。）的增益。 输出电压为：输出电压为： nocvAvAAv221 ocfbBvv ocifbiBvvvvv nociocvABvvAAv221 41输出信噪比为：输出信噪比为： 可见，在相同增益的条件下，增加第一级的增可见，在相同增益的条件下，增加第一级的增益并按益并按7.3-2（c）引入负反馈，可以提高信噪比。）引入负反馈，可以提高信噪比。42对图对图7.3-2（d）是图是图7.3-2（b）的反馈形式。输出电压为：）的反馈形式。输出电压为：43说明说明： 1) 若噪声是输入信号的一部分时，负反馈不会改变若噪声是输入信号的一部分时，负反馈不会改变输出信噪比与输入信噪比相等的关系输出信噪比

24、与输入信噪比相等的关系。如图。如图7.3-（b）和和7.3（d）；）； 2）当噪声前向增益当噪声前向增益（如图（如图7.3-2（a）和）和7.3（c）中为）中为 A2)小于信号前向增益小于信号前向增益（如图（如图7.3-2（a）和）和7.3-2（c） 中为中为A1A2 ）时，）时，负反馈会大大提高输出信噪比负反馈会大大提高输出信噪比。 此例也说明，在设计多级放大器电路时，此例也说明，在设计多级放大器电路时，第一级第一级要采用低噪声放大器要采用低噪声放大器。因为它的噪声对信噪比的影响。因为它的噪声对信噪比的影响不能通过负反馈来抑制。不能通过负反馈来抑制。44四、减小非线性失真四、减小非线性失真

25、考虑一个放大器，它的传递函数是非线性的，如图考虑一个放大器，它的传递函数是非线性的，如图7.3-3（a）所示所示.45P310图中示出了图中示出了4 4个常数增益区个常数增益区 如果采用负反馈，设负反馈系数为如果采用负反馈，设负反馈系数为B， 则可分段计算闭环增益如下：则可分段计算闭环增益如下： 46 上四式表明，闭环增益在上四式表明，闭环增益在4个区几乎相等，如个区几乎相等，如图图7.3-3（b）所示。）所示。47习题：习题：7.8五、改变放大器的输入电阻、输出电阻五、改变放大器的输入电阻、输出电阻P3181、对输入电阻的改善、对输入电阻的改善（1）使无结点的闭环输入电阻）使无结点的闭环输入

26、电阻 Rif 增加增加F倍。倍。 iifRABR 1（2）使有结点的闭环输入电导）使有结点的闭环输入电导 Gif 增加增加F倍。倍。 iifGABG 1 2、对输出电阻的改善、对输出电阻的改善（1）使无结点的闭环输出电阻）使无结点的闭环输出电阻 Rof 增加增加F倍。倍。 oofRABR 1（2）使有结点的闭环输出电导）使有结点的闭环输出电导 Gof 增加增加F倍。倍。 oofGABG 1 48495051 oiofrioiVVyyyyII 参参数数模模型型 Y 求求参参数数短短路路52 oiofrioiVIhhhhIV 参参数数模模型型 H 求求参参数数右右短短、左左开开53 oiofrio

27、iIIzzzzVV 参数模型参数模型 Z 求求参参数数开开路路54 oiofrioiIVggggVI 参数模型参数模型 G 求求参参数数右右开开左左短短55 ，电压，电压方向方向开路端口开路端口上方为上方为 + 号号56573. 反馈网络向基本放大器的双向归口反馈网络向基本放大器的双向归口 - A 的建立的建立 结构调整方法：结构调整方法：反馈网络反馈网络基本放大器反馈网络基本放大器短短路路并并联联 开开路路串串联联 : 反反馈馈网网络络变变量量设设置置归归口口基基本本放放大大器器输输出出的的，电流向上。，电流向上。”；短路：”；短路：，电压上“，电压上“开路：开路： ffiv 5859 参数

28、参数互阻放大器互阻放大器 Y（2）Z参数的参数的A模型模型构成构成方法方法 - 电流串联电流串联反馈（反馈（P335） 60 参数参数跨导放大器跨导放大器 Z（3）H参数的参数的A模型模型构成构成方法方法 - 电压串联电压串联反馈反馈 - P320 61 参数参数电压放大器电压放大器 H（4）G参数的参数的A模型模型构成构成方法方法 - 电流并联电流并联反馈反馈- P342 62 参参数数电电流流放放大大器器 G5. 网络单向化认证（自习）网络单向化认证（自习）- 电压并联反馈放大器为例电压并联反馈放大器为例信号源内阻信号源内阻迁移至迁移至A内内63器器大大放放阻阻互互数数参参Y图图络络网网（

29、1）电压并联反馈电压并联反馈-实际电路实际电路-理想模型短路化简分析理想模型短路化简分析64输输传传向向双双输输传传向向单单路路电电际际实实化化想想理理65实实际际电电路路理理想想化化模模型型图图66 可可忽忽略略的的传传输输系系数数图图形形化化简简 2 CCCB , 1222424正正向向传传输输系系数数。组组态态单单独独或或级级联联组组成成的的、是是。数数反反馈馈网网络络的的正正向向传传输输系系CEyyyyyyffffff 传传输输系系数数。组组成成的的反反馈馈网网络络的的反反向向是是小小。更更响响比比组组态态产产生生的的反反向向传传输输影影数数。效效应应产产生生的的反反向向传传输输系系组

30、组态态基基区区宽宽度度调调制制、是是。，RCyyyyyyyrrrrrrr3133131 CECB CBCE 2 67 3化化简简后后图图形形结结构构图图电电压压并并联联反反馈馈电电路路 68sovv /69fi诺顿诺顿电流电流70求求B BofviB71 131231/RRRRRRviBofg (3) 闭环增益闭环增益 AfBivAsfr10 (4) Avs 4 .16/311312 RRRRRRRAiRvvvASrfsSosovs）注注意意量量纲纲是是（S72三、输入电阻三、输入电阻 求解求解1. 输入无结点输入无结点（串联串联）输入电阻输入电阻- 增大增大 F 倍倍图图 7.3-1 输入串

31、联求和负反馈电路结构示意图输入串联求和负反馈电路结构示意图73P318-P322（1）结构图）结构图 ,sofvxA isifivR, （a）电压求和采用戴维宁电路形式）电压求和采用戴维宁电路形式（b）电压求和反馈理想模型）电压求和反馈理想模型（2）闭环视入总输入电阻定义：）闭环视入总输入电阻定义： isiiisiisifiRRFiABiRRiRRivvRif ,0, fifvisivR74（3）视入的总电阻定义视入的总电阻定义:sivisinRRivRf 0开开环环视视入入总总电电阻阻 sisisiiiisiisvifiRRRRFRRABiABiRRiRRivvRffif 1 0, 0 :

32、4 sRiifFRR结结论论 电压求和负反馈要求信号源内阻电压求和负反馈要求信号源内阻 RSRi 条件成立，使闭环条件成立，使闭环电阻电阻 Rif 是开环电阻是开环电阻 Ri 的的 1/F 倍。倍。77四、输出电阻四、输出电阻 -求解求解 P3191. 电压取样电压取样负反馈负反馈使使输出输出总电导总电导增加增加F倍倍特点特点:将将A输出等输出等效为受控电流源效为受控电流源iiLoAxRRi 111 结构图结构图78iLoioxRRixvA 11iLoAxRRi 11开开路路开开路路；输输出出电电阻阻的的定定义义：LsLfsRxttofRxxttoivRivR000 特点特点:将将A输出等输出

33、等效为受控电流源效为受控电流源i特点特点:将将A输出等输出等效为受控电流源效为受控电流源i，令令i=079带条件的图文表达带条件的图文表达LoRR112 开开环环时时输输出出总总电电导导)(2 开环总电导分析：开环总电导分析：iLoiLoioAxRRixRRixvA 1111（1 1） i 与与 xi 的关系式的关系式803 闭环输出总电导是开环总电导的闭环输出总电导是开环总电导的F倍倍 ABRRRBARRRviiviRRLooLootxoxttofoffs 11111111)1(0闭闭环环输输出出电电导导 LoLoLofRRFRRABRR11111112）闭闭环环总总电电导导（2. 电流取样

34、电流取样负反馈使输出负反馈使输出总电阻总电阻增加增加F倍倍811 电流取样负反馈理想模型图电流取样负反馈理想模型图82832 开环总电阻分析：开环总电阻分析：(1)(1) v与与xi 的关系式的关系式 iLoiLooioAxRRvxRRvxiA)( LORR 开开环环时时输输出出总总电电阻阻)(2843 闭环输出总电阻是开环总电阻的闭环输出总电阻是开环总电阻的F倍倍 ABRRRivvivRRLootxoxttofoffs )(01 闭闭环环输输出出电电阻阻 LoLoLofRRFRRABRR 12 闭闭环环输输出出总总电电阻阻)(853. 负反馈改善输入电阻输出电阻小结负反馈改善输入电阻输出电阻

35、小结00 LLssRoofRoofRiifRiifFRRFRRFRRFRR电流取样：电流取样：电压取样：电压取样：电流求和：电流求和：电压求和：电压求和：86例例7.3-1 解题方法训练解题方法训练( 该题主要练习非深度负反馈分析方法该题主要练习非深度负反馈分析方法) 电路入下图所示，晶体管参数：电路入下图所示，晶体管参数：rbe = 1.5k，= 100， 不计基区宽调效应，不计基区宽调效应，C C1 1和和C C2 2是耦合电容。是耦合电容。（2）用等效电路法）用等效电路法求中频段求中频段Avsf vsf 、Av f v f 、Rif f 、 Rof f（1）AB网络分析法网络分析法求中频

36、段求中频段Avsf vsf 、 Avf vf Rif f、Rof f 。87解：解：（1） 判定反馈类型判定反馈类型 电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路（2） 绘制绘制“负反馈网络负反馈网络”同同“基本放大网络基本放大网络”的连接框图的连接框图88用用AB网络法网络法求解求解89（3） 绘制绘制A网络框图（用开路短路法考虑反馈网络对基本放大网络框图（用开路短路法考虑反馈网络对基本放大 网络输入阻抗、输出阻抗的直接影响）网络输入阻抗、输出阻抗的直接影响）（4）绘制）绘制A网络电路图网络电路图90中频段忽略中频段忽略BJT基区宽调效应基区宽调效应A网络电路图网络电路图91S SmRiRiviBf

37、fffofr01.01 A（5）根据定义求）根据定义求A、B krRRRRRirRRiRRRivAbefSLfCbbefSbLfCisorf34015.189111/111 /0 mSRvRvviBfofoofg01.01 92电流电流 = 电压电压电导电导（6）根据定义求）根据定义求 F8934015. 201. 034015.18911 ABF（7）根据定义求）根据定义求 A rf f kFAivArRisofrLf44.658934015. 234015.1890（8）根据定义求）根据定义求 Avsfvsf44.650 sSoRisovsfSssiRvvvARviLf9394（8）根据定

38、义求）根据定义求 Avsfvsf44.650 sSoRisovsfSssiRvvvARviLf95（9）根据定义求）根据定义求 Rif 65.25911111111111111111SbefSifSbefSifbefSiSifSRrRRFRRrRRFRrRRFRRFRR96（10）根据定义求）根据定义求 Rof kRRRRFRRRRRFRRRRFRRFRRLCfLofLCfLofCfLoLofL97. 150761. 011111111111111111197（11）根据定义求）根据定义求 Av vf f5 .3171110 vsfifSsifSoRiiovfARRvRRvvvALf分析结论：

39、分析结论： 两种方法计算出的结果完全相同。两种方法计算出的结果完全相同。 小数点后的数据误差，起源于计算器计算算法小数点后的数据误差，起源于计算器计算算法 近似位不同选择所导致。近似位不同选择所导致。98六、解题方法实例六、解题方法实例例例1. 习题习题7-7 7-7 。求三个电路的输入电阻，并比较其大小。求三个电路的输入电阻，并比较其大小。解解: 解析步骤解析步骤: 绘制绘制A网络图网络图根据定义求解根据定义求解99A 网络电路图网络电路图1001011021031047.4 负反馈电路的稳定性负反馈电路的稳定性一、负反馈电路不稳定现象产生的原因一、负反馈电路不稳定现象产生的原因 主要是晶体

40、管主要是晶体管内部电容内部电容和晶体管和晶体管外电容外电容 产生的产生的附加附加相移相移，使一个中频段的负反馈放大器在高、低频段可能，使一个中频段的负反馈放大器在高、低频段可能形成形成正反馈正反馈。当正反馈。当正反馈满足一定条件满足一定条件时，会导致放大器时，会导致放大器自激振荡自激振荡。 电抗元件产生的附加相移。电抗元件产生的附加相移。二二. 自激振荡条件自激振荡条件(频率函数表示频率函数表示) （充充分分必必要要条条件件）1 jBjAjT 1800lg201 BATTTjBjA相相位位条条件件：或或振振幅幅条条件件：即即：105 衡衡条条件件”是是电电路路振振荡荡的的“幅幅度度平平度度条条

41、件件”是是电电路路起起振振的的“起起振振幅幅11 TT+A网络网络B网络网络sX iX fX oX jTjAjBjAjAXXjAiOf 11数数：闭闭环环增增益益的的频频率率特特性性函函106 foixxx正反馈流程正反馈流程 jAjTf，则则足足：如如果果在在某某一一频频率率点点上上满满01发发生生了了自自激激振振荡荡。出出，称称放放大大器器时时，仍仍有有自自生生的的信信号号输输这这意意味味着着在在无无信信号号输输入入三三. 基本术语基本术语1. 相位交叉角频率相位交叉角频率 :p 表表示示。位位交交叉叉角角频频率率，用用时时对对应应的的角角频频率率称称为为相相等等于于使使pT 180 10

42、7 180 pBpApT 即即：2. 增益交叉角频率增益交叉角频率 :g 表表示示。用用益益交交叉叉角角频频率率，时时对对应应的的角角频频率率称称为为增增或或等等于于当当gdBjT 01 1 ggggBATjT 3. 增幅振荡产生条件增幅振荡产生条件 荡荡。反反馈馈电电路路将将发发生生增增幅幅振振时时，若若在在, 1 jTffp4. 等幅振荡产生条件等幅振荡产生条件 ，维持等幅振荡。，维持等幅振荡。反馈电路振荡达到平衡反馈电路振荡达到平衡时，若时，若在在, 1 jTffp108四、反馈放大器的稳定性裕量四、反馈放大器的稳定性裕量1. 增益裕量增益裕量定义定义: 当当=p p时，时，T(T(p

43、p) )低于低于0dB0dB的的分贝数分贝数称为称为 反馈放大器的反馈放大器的增益裕量增益裕量Gm 。 pmTdBG lg200 表表达达式式：2. 相位裕量相位裕量m mG定义定义: 当当=g g时，时， 低于低于180180的度数称为的度数称为 反馈放大器的相位裕量反馈放大器的相位裕量 。T m gTm 180表表达达式式：3. 工程上常用取值工程上常用取值4512 mmdBG ；开环传输系数相位的绝对值开环传输系数相位的绝对值109五、反馈放大器稳定性判别方法五、反馈放大器稳定性判别方法1. 用用T()波特图判定反馈系统的稳定性波特图判定反馈系统的稳定性(1) 产生自激振荡的产生自激振荡

44、的T()波特图波特图(dB) 20lgT T(j)gPT(p p)0dB)0dB T-180产生频率特征：产生频率特征：g P0dB0110解：（解：（1）电路结构设计）电路结构设计深度负反馈放大电路设计深度负反馈放大电路设计（2）设计满足深度负反馈）设计满足深度负反馈 - 求求BvvvfBA1 ifRofRLRsvovsvofvA02. 01 vfvAB LRsovfvvA5010500 mVmV（4）确定输入闭环电阻）确定输入闭环电阻Rif（3）求反馈深度）求反馈深度FifRofRLRsvovsvofvA20120011 TF满足深度负反馈条件。满足深度负反馈条件。（5）确定输入闭环电阻）

45、确定输入闭环电阻Rof（6）确定反馈网络电阻）确定反馈网络电阻（7）确定最小电阻取值）确定最小电阻取值R1 根据实际运算放大器内部结构对输入电流的限制，根据实际运算放大器内部结构对输入电流的限制，要求外部最小电阻不小于要求外部最小电阻不小于1k。故：故：R2 = 49k取取 R1=1k上例题。上例题。（1）取样方式确定）取样方式确定（2）求和方式确定）求和方式确定电流求和。电路结构见下图：电流求和。电路结构见下图：（3）求闭环增益）求闭环增益Aif（设电路满足深度负反馈条件）（设电路满足深度负反馈条件）（4）确定反馈网络电阻）确定反馈网络电阻(dB) 20lgT T(j)0dBg0PT(p p

46、)0dB)0dB T-180(2) 不自激的不自激的T()波特图波特图Gmm 不自激频率特征：不自激频率特征：g P0dB011220lgA A(j) (dB) pg TA -180交点交点T(p)=0dB (2) 不自激的不自激的A()波特图波特图dBGm12 45 m 不自激频率特征：不自激频率特征：g P00dB113六、应用举例六、应用举例例例1. 有一个多级负反馈电路，其开环增益为：有一个多级负反馈电路，其开环增益为： 241011110 jfjfjfA式中频率式中频率 的单位为的单位为MHz。若反馈网络由电阻组成。若反馈网络由电阻组成 ,问问反馈系数反馈系数B分别取何值时，系统处于

47、自激状态、不自激分别取何值时，系统处于自激状态、不自激状态和有状态和有45相位裕量的稳定状态。相位裕量的稳定状态。解解:(1) 写函数写函数 AdBjA 、 224101lg4011lg2010lg20 ffdBjA 10arctan21arctanfffA 表达式表达式114 22101lg4011lg2080lg20 ffdBjA dB0.1110102204060800-90-180-270-45 dBjA lg20A (2) 绘制波特图绘制波特图0dB115dB/ MHz0.1110102204060800-90-180-270MM dBjA lg20A -45-135NN7026 .

48、 464.87Gm=4.8745 m (3) 确定稳定裕量确定稳定裕量45相位裕量下的相位裕量下的T(p)=0dB不自激频率特征：不自激频率特征：g Pgp10987654321、对对数数尺尺：-180条件下的条件下的T(p)=0dB0dB116(4) 计算反馈系数计算反馈系数B 001. 0101601lg20:01lg20lg20lg203 BBBjAdBjT，则则若若使使： 时，系统不自激。时，系统不自激。时，系统自激；时，系统自激；001. 0001. 0 BB(5) 结论结论(6) 求求45相位裕量的稳定工作状态下的相位裕量的稳定工作状态下的B00057. 01087.641lg20

49、12087.64 BB，习题习题: 7-16、7-17、7-18、7-19；7-14、7-15117第七章第七章 负反馈技术：重点、难点、知识点负反馈技术：重点、难点、知识点一、单环理想模型一、单环理想模型 基本概念：基本概念：开环增益开环增益A与闭环增益与闭环增益Af ；反馈系数；反馈系数B；反馈深度；反馈深度F ；原输入原输入 xs、净输入、净输入 xi 和反馈信号和反馈信号 xf ； A放大器、放大器、B网络；网络；环路传输系数环路传输系数T；基本反馈方程；正反馈与负反馈；基本反馈方程；正反馈与负反馈 深度负反馈。四种反馈类型及其双口网络模型。深度负反馈。四种反馈类型及其双口网络模型。

50、二、实际反馈放大器类型及极性的判断（掌握）二、实际反馈放大器类型及极性的判断（掌握）三、负反馈的效果（定性）三、负反馈的效果（定性） 了解和理解负反馈稳定闭环增益、展宽通频带、减了解和理解负反馈稳定闭环增益、展宽通频带、减小非线性失真、改变输入输出电阻和稳定工作点的作用。小非线性失真、改变输入输出电阻和稳定工作点的作用。 118四、在深负反馈条件下正确计算四、在深负反馈条件下正确计算 Af 和和 Avsf（掌握）（掌握） 五、负反馈放大器的稳定性五、负反馈放大器的稳定性 产生自激振荡的原因；自激条件；用已知的产生自激振荡的原因；自激条件；用已知的T(j )和和A(j )的波特图判断稳定性的方法

51、；稳定裕量。的波特图判断稳定性的方法；稳定裕量。 119解解: 1.根据电路图判定根据电路图判定“取样方式取样方式”和和“求和方式求和方式 ” 2.设定电路流程解析图变量；设定电路流程解析图变量； 3.绘制流程解析图。绘制流程解析图。例例 2.解解7-4 (解体方法指导解体方法指导)120 oifigiisviivii121122第第7章章 负反馈技术负反馈技术 习题习题:7-1（公式熟悉程度训练题，表现在算题速度上。算题参考（公式熟悉程度训练题，表现在算题速度上。算题参考 时间三分钟。）时间三分钟。）7-2（基本公式与微分公式和（基本公式与微分公式和F 的定义有机应用，明确增量的定义有机应用

52、，明确增量 的计算技巧得到的计算技巧得到F，由，由F的数据判定反馈形式。计算完的数据判定反馈形式。计算完 成时间，限制在成时间，限制在5分钟内。）分钟内。）复习题全作。复习题全作。7-4 ( 应用瞬时判别法判定反馈类型应用瞬时判别法判定反馈类型 )7-7 (负反馈放大电路输入电阻定义及其解析方法训练负反馈放大电路输入电阻定义及其解析方法训练)7-8 (训练中频段训练中频段A网络图绘制技巧、技术指标定义及其解法）网络图绘制技巧、技术指标定义及其解法）1237-9 (训练中频段训练中频段A网络图绘制技巧、技术指标定义及其解法）网络图绘制技巧、技术指标定义及其解法）7-10 (训练中频段训练中频段A网络图绘制技巧、技术指标定义及其解法）网络图绘制技巧、技术指标定义及其解法）7-12 (训练中频段深度负反馈条件下的计算技术指标的方法）训练中频段深度负反馈条件下的计算技术指标的方法）124 习题习题 7- 8 解题方法解题方法(该题主要练习非深度负反馈分析方法该题主要练习非深度负反馈分析方法