模块五负反馈电路

1、模拟电子技术模拟电子技术5.1 反馈的概念和一般表达式5.2 负反馈放大电路的组态5.3 深度负反馈放大电路的计算5.4 负反馈对放大电路性能的影响5.5 负反馈对放大电路的自激及消除模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈 理解反馈、正反馈、负反馈、直流反馈、交流理解反馈、正反馈、负反馈、直流反馈、交流反馈、开环、闭环、反馈系数、反馈深度、电压反馈、开环、闭环、反馈系数、反馈深度、电压反馈、电流反馈、串联反馈和并联反馈等概念；反馈、电流反馈、串联反馈和并联反馈等概念；熟悉负反馈的四种基本组态，理解各基本组态中熟悉负反馈的四种基本组态，理解各基本组态中A、 Af 、F的含意；掌握各

2、种基本组态负反馈对的含意；掌握各种基本组态负反馈对放大电路性能的影响；放大电路性能的影响； 熟悉强负反馈放大电路熟悉强负反馈放大电路增益的估算方法；了解负反馈放大电路产生自激增益的估算方法；了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及消除自激振荡的方法。振荡的条件及消除自激振荡的方法。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.1 反馈的概念和一般表达式反馈的概念和一般表达式 从放大电路输出回路中取出部分或全部的输出信号，通过适当的途径回送到输入端，对输入信号进行调控的过程称为反馈。基本放大电路A取样Xid叠加X0Xi反馈电路FXF 基本放大电路的输入信号(净输入信号)放大电路输出信号

3、反馈信号含反馈的放大电路输入信号负反馈放大电路的方框图模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈单级或多级放大器X0Xi反馈网络只有正向传输，没有反向传输既有正向传输，又有反馈反馈使输入信号增强，称为正反馈，用于振荡器反馈使输入信号消弱，称为负反馈，用于放大器稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。5.1 反馈的概念和一般表达式反馈的概念和一般表达式模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.1 反馈的概念和一般表达式反馈的概念和一般表达式CERE 若电路将直流量反馈到输入回路，则称为直流反馈。图中直流反馈环节RECE部分。 若电路将交流量反

4、馈到输入回路，则称为交流反馈。即去掉CE。 放大电路中引入直流负反馈，可以稳定静态工作点Q；引入交流负反馈，会影响放大电路的工作性能，使电压放大倍数大大下降。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈 判断下图中有哪些反馈回路，属于交流反馈还是直流反馈？5.1 反馈的概念和一般表达式反馈的概念和一般表达式根据反馈到输入端的信号是直流还是交流，或直流交流反馈同时存在来判断反馈形式。交直流反馈交直流反馈 由于电容的通交隔直作用，此阻容反馈支路属于交流反馈形式。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈基本放大电路AodX oX 反馈网络FfX iX +输出信号输入信号反馈信号差

5、值信号负反馈放大器FFA1Ax)A1 (xAXXAddiOfA0为开环放大倍数dO0XXAofXXFfidXXX设Xf和Xi同相F为反馈系数Af为闭环放大倍数模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈FFA1Ax)A1 (xAXXAddiOfFA 式中 称为环路增益， 称为反馈深度。FA1 1.当1FA1 时，基本放大电路输入信号被消弱，为； 2.当1FA1 时，基本放大电路输入信号被增强，为； 3.当0FA1 时，基本放大电路即使没有输入信号也会有输出信号，此时放大电路。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.2 负反馈放大电路的组态负反馈放大电路的组态 反馈分有正

6、反馈和负反馈两种形式：能使净输入信号增强的反馈称为正反馈；使净输入信号削弱的反馈称为负反馈。放大电路中普遍采用的形式是负反馈。 根据反馈网络与基本放大电路在输出、输入端连接方式的不同，负反馈放大电路的反馈形式可分为四种类型：1、电压串联负反馈；2、电压并联负反馈；3、电流串联负反馈；4、电流并联负反馈。直流负反馈的作用就是稳定静态工作点；引入交流负反馈一可以使输入电阻提高，二是使输出电阻降低，三可以扩展通频带，四可以稳定电路的电压放大倍数。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.2.1 电压串联负反馈放大电路 前面所讲得共集电极放大电路就是一个典型的电压串联负反馈电路。ui =

7、 ube + ufubeuf = uo uiube = ui uf，uf其中uOfidXXX符合公式（1）放大倍数）放大倍数 1（2）输入电阻大）输入电阻大（3）输出电阻小）输出电阻小ui电压反馈电压反馈电压串联负反馈u0RL串联反馈串联反馈模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈 判断下图所示电路的反馈类型，并指出电路的反馈系数等于多少？根据图中标示可知：ufR2R1uiRFuOOf11fURRRUf11OfmFRRRUU所以反馈系数为模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.2.2 电压并联负反馈放大电路 若反馈信号从输出电压采样，就是电压反馈；若净输入电流和输入

8、电流、反馈电流之间为相量求和关系，说明是并联反馈。dIfIFFRURUUIooffidIII反馈电流 因为反馈量与输出电压成比例，所以为电压反馈。从输入端看，有 此式说明，反馈量和输入量在输入端是电流相量求和关系，因此是并联反馈。ui电压反馈电压反馈电压并联负反馈u0RL并联反馈并联反馈iI模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.2.3 电流串联负反馈放大电路 若反馈信号从输出电流采样，就是电流反馈；若净输入电压和输入电压、反馈电压之间为相量求和关系，说明是串联反馈。根据图中标示可知：fidUUUfofRIU图示电路中 此式说明，反馈量取自于输出电流，因此是电流反馈。 ufiO

9、RLuOuiRF ud 反馈量和输入量在输入端是电压相量求和关系，因此是串联反馈。ui电流反馈电流反馈电流串联负反馈i0串联反馈串联反馈RL模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.2.4 电流并联负反馈放大电路反馈网络中电压放大倍数dOuIIAF33OfuFRRRII所以反馈系数为fidIII图示电路中 此式说明，反馈量和输入量在输入端是电流相量求和关系，因此是并联反馈。RLuOuiR1RFR2R3iOidiiifui电流反馈电流反馈电流并联负反馈并联反馈并联反馈RLi0模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2C

10、cReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+ 判断下图所示各电路是电压反馈还是电流反馈。 左图所示电路fibeUUU因此是串联负反馈电路； 又因为反馈取自于输出电流，所以是电流反馈。fibeUUU因此是串联负反馈电路。右图所示电路反馈取自于输出电压，因此是电压反馈；又因为模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.3 深度深度负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算 对于1+AF1的深度负反馈放大器来说，由于1+AFAF，所以有Af=A/(1+AF)A/AF1/F。 上式说明，在深度负反馈电路的近似计算中，在忽略了净输入量后，在串联负反馈中，

11、输入电压近似等于反馈电压；在并联负反馈电路中，输入电流近似等于反馈电流；由此根据所学电压放大倍数公式，计算出反馈电路的放大倍数。 在确定输入输出电阻时，深度负反馈电路(1+AF)1，所以在串联负反馈时，Rif；并联负反馈时，Rif0；电流负反馈时， ROf；电压负反馈时，ROf0；参看课本166页例5.3.1模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.4 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5.4.1 提高放大倍数的稳定性 放大电路引入负反馈，一般都会造成电压放大倍数Au的下降，反馈电压IeRe越大，电压放大倍数下降越多。虽然负反馈引起Au的下降，但换来的却是放大电

12、路稳定性的提高。对放大电路来讲，提高稳定性至关重要。 1FAF1AfFA1反馈深度；若，则模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.4.2 减小非线性失真和抑制干扰uiufuiuoud加反馈前AF uouo加反馈后 采用负反馈提高放大电路的稳定性，从本质上讲，是利用失真的波形来改善波形的失真。实际上并不能使波形失真完全消除。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.4.3 展宽通频带 若电路在深度负反馈条件下且网络为纯电阻性，又可减小放大电路的非线性失真，还可抑制反馈环内的噪声和干扰。n 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。 无反馈时放大器的通频带：

13、BW= f HfL f H，有反馈时放大器的通频带： BWf= f HffLf f Hf，可以证明：020lg|A|（dB）f（Hz） Am fL fH fLf fHf AmfBW)FA1 (BWmf模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.4.4 改变输入电阻和输出电阻1. 负反馈对输入电阻的影响iif)FA1 (RR即串联负反馈使输入电阻增大FA1iifRR对于并联负反馈电路，其输入电阻为即并联负反馈使输入电阻减小例如射极输出器，属于串联负反馈电路，其输入电阻为模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.4.4 改变输入电阻和输出电阻2. 负反馈对输出电阻的影响O

14、Of)FA1 (RR即电压负反馈使输出电阻减小FA1OOfRR若放大电路引入电流负反馈，其输出电阻为即电流负反馈使输出电阻增大放大电路中若引入电压负反馈，其输出电阻为模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈n 要稳定直流量n引入直流负反馈n 要稳定交流量n引入交流负反馈n 要稳定输出电压n引入电压负反馈n 要增大输入电阻n引入串联负反馈n 要稳定输出电流n引入电流负反馈n 要减小输入电阻n引入并联负反馈模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.5 负反馈对放大电路的自激及消除负反馈对放大电路的自激及消除1. 自激现象5.5.1 自激的原因和产生条件 负反馈放大电路的影

15、响程度取决于反馈深度1+AF，反馈深度值越大，影响程度也越大。当反馈深度过大时，放大电路不能继续稳定工作。在不加输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出，这种现象称为。+iL+u-+u放放大大器器-oR 模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈产生自激的原因fidXXX 基本放大电路基本放大电路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX iX + 中频时： |idXX 高频或低频时,放大器产生附加相移达到180时.为负反馈。 |idXX 变为正反馈。 此时，若满足|dfXX 则Xi=0,仍会有输出信号。 模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈产生自激的条件1FA

16、n幅值条件幅值条件180) 12(fann相位条件相位条件( (附加相移附加相移) )fdX0XddXFAX自激振荡条件自激振荡条件1FA分解为幅值条件与相位条件：由以上分析知：基本放大电路基本放大电路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX 模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈5.5.2 利用环路增益波特图判别是否产生自激振荡方法一n则放大器稳定，否则自激则放大器稳定，否则自激dB0lg20 FA 180fa n满足：满足：n为了切实保证稳定，要留有为了切实保证稳定，要留有4545余量，称为余量，称为相位裕度相位裕度m m 方法二dB0lg20FA 180fa 满足：满足：则放大

17、器稳定。否则自激。则放大器稳定。否则自激。mG同理，为了切实保证稳定，同理，为了切实保证稳定，要留有要留有-10dB-10dB的余量，称为的余量，称为幅值裕度幅值裕度mG模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈 消除自激振荡的指导思想是：人为地降低第一个极点的频率，拉大它与第二个极点频率之间的距离，确保相交点出现在第一、二极点频率之间，即相交在-20dB/十倍频程处。常用的补偿方法有滞后补偿和超前补偿。5.5.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法1. 简单的滞后补偿 在多级放大电路的前两级之间并联上补偿电容C ，如图(a)所示；调频等效电路如图(b)所示。模拟电子技术模拟电子技术放

18、大器中的反馈放大器中的反馈 设前级的输出电阻为Ro1，后级的输入电阻为Ri2，后级的输入电容为Ci2，则补偿前的上限频率为：2211)/(21iioHCRRf在加入补偿电容C后，上限频率为：)(/(212211CCRRfiioH选择电容C使f =fH2时， 且 ，0lg202HffFA1210HHff 则f=f c时的相位 有足够的相位裕度，不会产生自激。135cfffA模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈下图是电容补偿的波特图，补偿后波特图如实线所示。2. RC滞后补偿 简单的滞后补偿是以牺牲带宽为代价的，在这种情况下，频带变窄。模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈 RC滞后补偿对损失有所补偿，如图(a)所示； 高频等效电路如图(b)所示。设CCi2，于是忽略Ci2，利用戴维南定律，可得:122112111/1HHiooiffjffjCjRRRCjRUU模拟电子技术模拟电子技术放大器中的反馈放大器中的反馈其中：CRRRfioH)/