模拟电子技术基础反馈电路课件

1、模拟电子技术基础反馈电路课件模拟电子技术基础反馈电路课件基本概念1. 反馈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。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈第2页/共72页基本概念1. 反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），基本概念1. 反馈反馈通路信号反向传输的渠道开环 无反馈通路闭环 有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输第3页/共72页基本概念1. 反馈反馈通路信号反向传输的渠道开环 基本概念2. 电路中的反馈形式（1）正反馈与负反馈正反馈：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。另

2、一角度正反馈：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。判别方法：瞬时极性法。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 （正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。第4页/共72页基本概念2. 电路中的反馈形式（1）正反馈与负反馈正反馈：例(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(+)(+)(-)(-)净输入量负反馈正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量级间负反馈反馈通路本级反馈通路第5页/共72页例(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(+)(+)(-)(基本概念2. 电路中的反馈形式（2）交流

3、反馈与直流反馈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。取决于反馈通路。例(+)(+)(+)(+)交、直流负反馈(+)交流正反馈第6页/共72页基本概念2. 电路中的反馈形式（2）交流反馈与直流反馈根据四种类型的反馈组态1. 类型由此可组成四种组态：输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。电压串联电压并联电流串联电流并联2. 四种组态的判断方法并联：反馈量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量输入量电流：将负载短路，反馈量仍然存在。电压：将负载短路，反馈量为零。第7页/共72页四种类型的反馈组

4、态1. 类型由此可组成四种组态：输入端：反馈例四种类型的反馈组态第8页/共72页例四种类型的反馈组态第8页/共72页例四种类型的反馈组态第9页/共72页例四种类型的反馈组态第9页/共72页例四种类型的反馈组态第10页/共72页例四种类型的反馈组态第10页/共72页例四种类型的反馈组态电流并联负反馈第11页/共72页例四种类型的反馈组态电流并联负反馈第11页/共72页例四种类型的反馈组态第12页/共72页例四种类型的反馈组态第12页/共72页例四种类型的反馈组态电压并联负反馈第13页/共72页例四种类型的反馈组态电压并联负反馈第13页/共72页例四种类型的反馈组态第14页/共72页例四种类型的反

5、馈组态第14页/共72页例四种类型的反馈组态电流串联负反馈第15页/共72页例四种类型的反馈组态电流串联负反馈第15页/共72页四种类型的反馈组态A. 电压串联RLvOvFvID vO电压负反馈：稳定输出电压串联反馈：输入端电压求和（KVL）3. 各种反馈类型的特点-vI+ vID + vF =0输入端有vID = vI -vF即第16页/共72页四种类型的反馈组态A. 电压串联RLvOvFvID 四种类型的反馈组态3. 各种反馈类型的特点B. 电流并联RL iOiFiID iO电流负反馈：稳定输出电流并联反馈：输入端电流求和（KCL）其他两种组态有类似的结论iI - iID - iF =0输

6、入端有iID = iI -iF即第17页/共72页四种类型的反馈组态3. 各种反馈类型的特点B. 电流并联RL四种类型的反馈组态串联反馈4. 信号源对反馈效果的影响vID = vI -vF则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。第18页/共72页四种类型的反馈组态串联反馈4. 信号源对反馈效果的影响vID四种类型的反馈组态并联反馈4. 信号源对反馈效果的影响iID = iI -iF则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。第19页/共72页四种类型的反馈组态并联反馈4. 信

7、号源对反馈效果的影响iID（1）引入电压串联负反馈解：求:例(习题(+)(+)()()()正反馈第20页/共72页（1）引入电压串联负反馈解：求:例(习题(+)(+)()(（1）引入电压串联负反馈解：求:例(习题(+)(+)(+)(+)(+)电压串联负反馈第21页/共72页（1）引入电压串联负反馈解：求:例(习题(+)(+)(+)(（2）引入电压并联负反馈解：求:例(习题(+)(+)(+)(+)(+)正反馈第22页/共72页（2）引入电压并联负反馈解：求:例(习题(+)(+)(+)(解：求:例(习题(+)(+)()()()电压并联负反馈（2）引入电压并联负反馈第23页/共72页解：求:例(习题

8、(+)(+)()()()电压并联负反馈（3）引入电流串联负反馈解：求:例(习题(+)(+)()(+)(+)电流串联负反馈第24页/共72页（3）引入电流串联负反馈解：求:例(习题(+)(+)()(（4）引入电流并联负反馈解：求:例(习题(+)(+)(+)()()电流并联负反馈第25页/共72页（4）引入电流并联负反馈解：求:例(习题(+)(+)(+)(7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 负反馈放大电路的方框图 负反馈放大电路增益的一般表达式 环路增益 反馈深度的讨论 表达式推导 构成 信号的单向化传输 开环时反馈网络的负载效应第26页/共72页7.2 负反馈放大电路的方框图及增益

9、的一般表达式 负反馈负反馈放大电路的方框图1. 构成信号源输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）第27页/共72页负反馈放大电路的方框图1. 构成信号源输出信号反馈放大电路2. 信号的单向化传输信号的正向传输信号的反向传输信号在反馈网络中的正向传输信号在基本放大电路中的反向传输负反馈放大电路的方框图第28页/共72页2. 信号的单向化传输信号的正向传输信号的反向传输信号在反2. 信号的单向化传输信号的正向传输信号的反向传输负反馈放大电路的方框图单向化第29页/共72页2. 信号的单向化传输信号的正向传输信号的反向传输负反馈放负反馈放大电路的方框图3. 开环时

10、反馈网络的负载效应对输入口的影响对输出口的影响第30页/共72页负反馈放大电路的方框图3. 开环时反馈网络的负载效应对输入负反馈放大电路增益的一般表达式1. 表达式推导开环增益（考虑反馈网络的负载效应）反馈系数闭环增益因为所以已知即闭环增益的一般表达式又因为所以对信号源的增益第31页/共72页负反馈放大电路增益的一般表达式1. 表达式推导开环增益（考虑负反馈放大电路增益的一般表达式1. 表达式推导 信号 在四种反馈阻态中的具体形式电压串联电压并联电流串联电流并联第32页/共72页负反馈放大电路增益的一般表达式1. 表达式推导 信2. 反馈深度的讨论一般负反馈负反馈放大电路增益的一般表达式称为反

11、馈深度深度负反馈正反馈自激振荡第33页/共72页2. 反馈深度的讨论一般负反馈负反馈放大电路增益的一般表达式3. 环路增益负反馈放大电路增益的一般表达式环路电压增益=第34页/共72页3. 环路增益负反馈放大电路增益的一般表达式环路电压增益=第7.4 负反馈放大电路的分析方法 深度负反馈的特点 各种反馈组态的近似计算 深度负反馈条件下的近似计算 * 小信号模型分析法 举例第35页/共72页7.4 负反馈放大电路的分析方法 深度负反馈的特点 各深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于则又因为代入上式得输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零

12、由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念第36页/共72页深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点即，深度负深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和。深度负反馈条件下虚短虚断虚短虚断并联负反馈，输入端电流求和。第37页/共72页深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点串联负反馈深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（1）电压串联负反馈利用虚短和虚断的概念得知则反馈系数为闭环电压增益第38页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（1）深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（1）

13、电压串联负反馈*闭环输入电阻当负载开路，且忽略反馈网络的负载效应时比无反馈时增加了Rif第39页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（1）深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（1）电压串联负反馈*闭环输出电阻比无反馈时减小了Rof第40页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（1）深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（2）电流并联负反馈利用虚短和虚断可知反馈系数为闭环增益闭环电压增益则第41页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（2）深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态

14、的近似计算（2）电流并联负反馈利用虚短和虚断可知反馈系数为闭环增益闭环电压增益则参考方向不同时（结果不同）第42页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（2）深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（3）电压并联负反馈则反馈系数为闭环增益闭环电压增益利用虚短和虚断可知第43页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（3）深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（4）电流串联负反馈则反馈系数为闭环增益闭环电压增益利用虚短和虚断可知第44页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（4）深度负反馈条

15、件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（4）电流串联负反馈闭环电压增益利用虚短和虚断可知另外第45页/共72页深度负反馈条件下的近似计算2. 各种反馈组态的近似计算（4）例电路如图所示，近似计算它的电压增益。闭环增益闭环电压增益解：忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。电路为电流串联负反馈则反馈系数为注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知第46页/共72页例电路如图所示，近似计算它的电压增益。闭环增益闭环电压增益解例求：(1)大环组态；(2)二,三级局部组态；闭环增益闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压并联负反馈则反

16、馈系数为(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。(2)T2 电流串联负反馈T3 电流串联负反馈T2和T3级间电流串联正反馈(3)第47页/共72页例求：(1)大环组态；闭环增益闭环电压增益在深度负反馈条件下例求：(1)大环组态；(2)二,三级局部组态；在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。(3)则所以另外第48页/共72页例求：(1)大环组态；在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知例闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(1)电压串联负反馈则反馈系数为 (2)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。(2)求：(1)判断反馈组态；第49页/共

17、72页例闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知解：(1电压电流的参考方向与增益表达式有关。闭环增益解：电流并联负反馈则反馈系数为+-闭环增益则反馈系数为电流参考方向不同时+-第50页/共72页电压电流的参考方向与增益表达式有关。闭环增益解：电流并联负反7.5 负反馈放大电路的稳定问题 自激及稳定工作条件 *频率补偿技术第51页/共72页7.5 负反馈放大电路的稳定问题 自激及稳定工作条件 *自激及稳定工作条件1. 自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。2. 产生原因 在高频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成

18、了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。第52页/共72页自激及稳定工作条件1. 自激振荡现象在不加任何输入信号的情自激及稳定工作条件3. 自激振荡条件自激振荡反馈深度即又得自激振荡条件幅值条件相位条件（附加相移）注：输入端求和的相位（-1）不包含在内闭环增益第53页/共72页自激及稳定工作条件3. 自激振荡条件自激振荡反馈深度即又得自激及稳定工作条件4. 稳定工作条件破坏自激振荡条件或或写为其中Gm幅值裕度，一般要求Gm -10dBm相位裕度，一般要求m 45保证可靠稳定，留有余地。第54页/共72页自激及稳定工作条件4. 稳定工作条件破坏自激振荡条件或或写自激及稳定工作条件5.

19、 负反馈放大电路稳定性分析环路增益的幅频响应写为一般与频率无关，则的幅频响应是一条水平线利用波特图分析关键作出的幅频响应和相频响应波特图水平线的交点为即该点满足第55页/共72页自激及稳定工作条件5. 负反馈放大电路稳定性分析环路增益的自激及稳定工作条件5. 负反馈放大电路稳定性分析(2) 作水平线(1) 作出的幅频响应和相频响应波特图在水平线的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3) 判断是否满足相位裕度m 45若该点满足相位裕度，稳定；否则不稳定。在相频响应的点处作垂线交 于P点若P点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。或第56页/共72页自激及稳定工作条件5. 负反馈放大电路稳定性分析(2)

20、作稳定性分析第57页/共72页稳定性分析第57页/共72页自激及稳定工作条件5. 负反馈放大电路稳定性分析基本放大电基本放大反馈深度越深，越容易自激。越大，水平线下移，越容易自激越大，表明反馈深度越深P点交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。第58页/共72页自激及稳定工作条件5. 负反馈放大电路稳定性分析基本放大电自激及稳定工作条件思考 如果 在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设 为无源网络）最大为 1，即0dB线以上只有一个转折频率，则在0dB线以上的斜率为-20dB/十倍频程。无论反馈深度如何，P点都交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。第59页/共72页自激及稳定工作条件思考 如果 R2交、直流负反馈电压并联负反馈作业7.1.1 7.4.4(a)第60页/共72页R2交、直流负反馈电压并联负反馈作业7.1.1 7.4作业7.1.1 7.4.4(b)Re1电流串联负反馈交、直流负反馈直流负反馈Rf1、Rf1电压并联负反馈第61页/共72页作业7.1.1 7.4.4(b)Re1电流串联负反馈交作业7