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文档简介

第七章反馈放大电路11/22/20221第七章反馈放大电路10/11/202217反馈放大电路7.1反馈的基本概念与分类7.3负反馈放大电路增益的一般表达式7.4负反馈对放大电路性能的影响7.5深度负反馈条件下的近似计算7.2负反馈放大电路的四种组态7.6负反馈放大电路设计7.7负反馈放大电路的频率响应7.8负反馈放大电路的稳定性11/22/202227反馈放大电路7.1反馈的基本概念与分类7.3负反※负反馈对放大电路性能的改善;负反馈的四种组态及反馈组态的判断;反馈的基本概念及分类;※负反馈放大电路的分析方法;本章主要内容11/22/20223※负反馈对放大电路性能的改善;负反馈的四种组态及反馈组态的判7.1反馈的基本概念与分类7.1.2直流反馈与交流反馈7.1.3正反馈与负反馈7.1.4串联反馈与并联反馈7.1.1什么是反馈7.1.5电压反馈与电流反馈11/22/202247.1反馈的基本概念与分类7.1.2直流反馈与交流反7.1.1什么是反馈反馈定义在电子电路中,将输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响其输入量(放大电路的输入电压或输入电流)的措施(或过程)——称为反馈。对“反馈”概念的理解关键要注意两点:(1)在输出端与输入端之间必须建立起通路;(2)输出量作用回输入端后,必须对输入量产生一定的影响。把输出端与输入端相连,并有输出量对输入信号产生影响的一定电路形式,常被称为反馈通路。11/22/202257.1.1什么是反馈反馈定义在电子电路中,7.1.1什么是反馈hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈通过Re将输出电流反馈到输入esRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–+++–RS通过RE将输出电压反馈到输入11/22/202267.1.1什么是反馈hfeibicvceIbvbehre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)7.1.1什么是反馈框图反馈通路——信号反向传输的渠道开环——无反馈通路闭环——有反馈通路比较环节11/22/20227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(b)带反馈(a)不带反馈A电子电路方框图+–A

—净输入信号—反馈信号—输出信号净输入信号:F反馈电路比较环节

—输入信号基本放大电路若三者同相,则Xd=Xi-Xf,即Xd<Xi,此时,反馈信号削弱了净输入信号,电路为负反馈。若Xd>Xi,即反馈信号起了增强净输入信号的作用则为正反馈。11/22/20228(b)带反馈(a)不带反馈A电子电路方框图+–A—净输判断电路是否存在反馈通路7.1.1什么是反馈反馈通路(本级)反馈通路(本级)反馈通路(级间)11/22/20229判断电路是否存在反馈通路7.1.1什么是反馈反馈通路(本反馈的分类(1)根据反馈极性的不同,分为:正反馈:负反馈:反馈信号增强了外加输入信号的作用,使得净输入量增加,最终使AF↑。反馈信号削弱了外加输入信号的作用,使得净输入量减小,最终使AF↓。11/22/202210反馈的分类(1)根据反馈极性的不同,分为:正反馈:负反馈:反(2)根据反馈信号本身的交直流性质,分为:直流反馈:交流反馈:反馈量中只含有直流量,或者说,只在直流通路中存在的反馈。反馈量中只含有交流量,或者说,只在交流通路中存在的反馈。在很多放大电路中,常常是交、直流反馈都有。反馈的分类11/22/202211(2)根据反馈信号本身的交直流性质,分为:直流反馈:交流反馈反馈的分类(3)根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同,可分为:电压反馈:电流反馈:反馈信号取自输出电压。反馈信号取自输出电流。11/22/202212反馈的分类(3)根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同,反馈的分类(4)根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求和形式的不同,可分为:串联反馈:并联反馈:反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和(即反馈信号与输入信号串联)。反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式求和(即反馈信号与输入信号并联)。思考题:为什么输入回路中以电压形式求和时为串联反馈,以电流形式求和时为并联反馈?∵串联时电流相等,是电压相加;并联时电压相等,是电流相加。11/22/202213反馈的分类(4)根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求RBRER'Luiuo++––7.1.2直流反馈与交流反馈RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––设输入电压ui为正,差值电压ube=ui–

uf各电压的实际方向如图uf减小了净输入电压

——负反馈交流通路+–uf+–ube-ie交、直流分量的信号均可通过RE,所以RE引入的是交、直流反馈。如果有发射极旁路电容,RE中仅有直流分量的信号通过,这时RE引入的则是直流反馈。引入交流负反馈的目的:改善放大电路的性能引入直流负反馈的目的:稳定静态工作点11/22/202214RBRER'Luiuo++––7.1.2直流反馈与交流反7.1.2直流反馈与交流反馈直流反馈交、直流反馈11/22/2022157.1.2直流反馈与交流反馈直流反馈交、直流反馈10/17.1.2直流反馈与交流反馈(a)直流通路(b)交流通路11/22/2022167.1.2直流反馈与交流反馈(a)直流通路例:判断下面各图中引入的是直流反馈还是交流反馈。直流反馈交、直流反馈交流反馈7.1.2直流反馈与交流反馈11/22/202217例:判断下面各图中引入的是直流反馈还是交流反馈。直流反馈交、7.1.3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。从输出端看从输入端看正反馈: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。净输入量可以是电压,也可以是电流。11/22/2022187.1.3正反馈与负反馈正反馈:输入量不变时,引入反馈后负反馈与正反馈的判别方法7.1.3正反馈与负反馈利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤:2.若电路中某点的瞬时电位高于参考点(对交流为电压的正半周),则该点电位的瞬时极性为正(用表示);反之为负(用表示)。-4.若反馈信号与输入信号加在同一输入端(或同一电极)上,两者极性相反时,净输入电压减小,为负反馈;反之,极性相同为正反馈。

3.若反馈信号与输入信号加在不同输入端(或两个电极)上,两者极性相同时,净输入电压减小,为负反馈;反之,极性相反为正反馈。

1.设接“地”参考点的电位为零。11/22/202219负反馈与正反馈的判别方法7.1.3正反馈与负反馈利用瞬时7.1.3正反馈与负反馈+–uf+–ud设输入电压ui为正,差值电压ud=ui–

uf各电压的实际方向如图uf减小了净输入电压(差值电压)

——负反馈uoRFuiR2R1+–++–+–uoRFuiR2R1+–++–+–设输入电压ui为正,差值电压ud=ui+

uf各电压的实际方向如图uf增大了净输入电压

——正反馈-–+uf–+ud-11/22/2022207.1.3正反馈与负反馈+–uf+–ud设输入电压ui7.1.3正反馈与负反馈净输入量减小净输入量增大负反馈正反馈反馈通路反馈通路11/22/2022217.1.3正反馈与负反馈净输入量减小净输入量增大负反馈正级间反馈通路净输入量减小级间负反馈7.1.3正反馈与负反馈11/22/202222级间反馈通路净输入量减小级间负反馈7.1.3正反馈与负反7.1.3正反馈与负反馈反馈通路净输入量减小本级负反馈11/22/2022237.1.3正反馈与负反馈反馈通路净输入量减小本级负反馈17.1.3正反馈与负反馈例1:判断下面三个电路中各引入了什么极性的反馈?负反馈正反馈负反馈11/22/2022247.1.3正反馈与负反馈例1:判断下面三个电路中各引入了7.1.3正反馈与负反馈例2:分立元件放大电路反馈极性的判断负反馈11/22/2022257.1.3正反馈与负反馈例2:分立元件放大电路反馈极性的由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定7.1.4串联反馈与并联反馈判断方法:(a)反馈量与输入量在不同输入端,对应的是电压求和,说明是串联反馈;(b)反馈量与输入量在同一输入端,对应的是电流求和,说明是并联反馈;11/22/202226由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定7.1.4串联反7.1.4串联反馈与并联反馈串联串联:输入以电压形式求和(KVL)

-vi+vid+vf=0

即vid=vi-

vf并联:输入以电流形式求和(KCL)

ii-iid-if=0

即iid=ii-if并联11/22/2022277.1.4串联反馈与并联反馈串联串联:输入以电压形式求和判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈7.1.4串联反馈与并联反馈并联反馈级间反馈通路xf(if)11/22/202228判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈7.1.4判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈7.1.4串联反馈与并联反馈串联反馈级间反馈通路xf(vf)11/22/202229判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈7.1.47.1.5电压反馈与电流反馈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判断方法一:假设把输出端交流短路(即令输出电压等于0),观察是否仍有反馈信号。如果反馈信号不存在了,即反馈量为0,则说明是电压反馈;若反馈量不等于0,则说明是电流反馈。判断方法二:将负载RL开路(即RL=∞),致使i0=0,从而使iF=0,即由输出引起的反馈信号消失了,可以确定为电流反馈。11/22/2022307.1.5电压反馈与电流反馈电压反馈与电7.1.5电压反馈与电流反馈电压反馈:反馈信号xf和输出电压成比例,即xf=Fvo电流反馈:反馈信号xf与输出电流成比例,即xf=Fio

并联结构串联结构11/22/2022317.1.5电压反馈与电流反馈电压反馈:反馈信号xf和输出7.1.5电压反馈与电流反馈电压负反馈RLvoxf

xid

vo电压负反馈稳定输出电压xf=Fvo,

xid=xi-xf11/22/2022327.1.5电压反馈与电流反馈电压负反馈RLvoxf7.1.5电压反馈与电流反馈电流负反馈RLioxf

xidio电流负反馈稳定输出电流xf=Fio,

xid=xi-xf11/22/2022337.1.5电压反馈与电流反馈电流负反馈RLioxf7.1.5电压反馈与电流反馈判断方法:负载短路法将负载短路,反馈量仍然存在——电流反馈。将负载短路(未接负载时输出对地短路),反馈量为零——电压反馈。电压反馈电流反馈反馈通路反馈通路11/22/2022347.1.5电压反馈与电流反馈判断方法:负载短路法7.1.5电压反馈与电流反馈电压反馈反馈通路11/22/2022357.1.5电压反馈与电流反馈电压反馈反馈通路10/11/7.1.5电压反馈与电流反馈例1:判断下面电路引入的是电压反馈还是电流反馈。电压反馈11/22/2022367.1.5电压反馈与电流反馈例1:判断下面电路引入的是电7.1.5电压反馈与电流反馈例2:判断下面电路引入的是电压反馈还是电流反馈。电流反馈11/22/2022377.1.5电压反馈与电流反馈例2:判断下面电路引入的是电7.2负反馈放大电路的四种组态7.2.2电压并联负反馈放大电路7.2.3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7.2.1电压串联负反馈放大电路反馈组态判断举例(交流)

信号源对反馈效果的影响11/22/2022387.2负反馈放大电路的四种组态7.2.2电压并联负反7.2.1电压串联负反馈放大电路输入以电压形式求和(KVL):vid=vi-vf

稳定输出电压特点:电压控制的电压源反馈电压:因为反馈量与输出电压成比例,所以称电压反馈。从输入端看有:vd=vi-vf故为串联反馈。根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为电压串联负反馈11/22/2022397.2.1电压串联负反馈放大电路输入以电压形式求和(K7.2.2电压并联负反馈放大电路输入以电流形式求和(KCL):iid=ii-if稳定输出电压电流控制的电压源特点:根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为电压串联负反馈。iid=ii-if从输入端看有:因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈。

反馈电流:故为并联反馈。11/22/2022407.2.2电压并联负反馈放大电路输入以电流形式求和(K7.2.3电流串联负反馈放大电路输入以电压形式求和(KVL):vid=vi-vf

稳定输出电流电压控制的电流源特点:根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为电流串联负反馈。

反馈电压:vf=ioRfvd=vi-vf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。故为串联反馈。11/22/2022417.2.3电流串联负反馈放大电路输入以电压形式求和(K7.2.4电流并联负反馈放大电路输入以电流形式求和(KCL):iid=ii-if稳定输出电流电流控制的电流源特点:又因为在输入端有:iid=ii-if反馈电流:因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。故为并联反馈。根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为电流并联负反馈。11/22/2022427.2.4电流并联负反馈放大电路输入以电流形式求和(K电压负反馈:稳定输出电压,具有恒压特性串联反馈:输入端电压求和(KVL)电流负反馈:稳定输出电流,具有恒流特性并联反馈:输入端电流求和(KCL)特点小结:11/22/202243电压负反馈:稳定输出电压,具有恒压特性串联反馈:输入端电压求运算放大器电路反馈类型的判别方法:1.反馈电路直接从输出端引出的,是电压反馈;从负载电阻RL的靠近“地”端引出的,是电流反馈;2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端(同相和反相)上的,是串联反馈;加在同一个输入端(同相或反相)上的,是并联反馈;3.对串联反馈,输入信号和反馈信号的极性相同时,是负反馈;极性相反时,是正反馈;4.对并联反馈,净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时,是负反馈;否则是正反馈。11/22/202244运算放大器电路反馈类型的判别方法:1.反馈电路直接uo1uiR+–++–uo++–RLA1A2例1:试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。uf+–解:因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出,所以是电压反馈;因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上,所以是串联反馈;因输入信号和反馈信号的极性相同,所以是负反馈。--串联电压负反馈先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号;11/22/202245uo1uiR+–++–uo++–RLA1A2例1:试uo1uiR++–uo++–RLA1A2例2:试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。解:因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的,所以是电流反馈;因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上,所以是并联反馈;因净输入电流id等于输入电流和反馈电流之差,所以是负反馈。-并联电流负反馈i1ifid-11/22/202246uo1uiR++–uo++–RLA1A2例2:试判别-例3:判断图示电路中的负反馈类型。解:RE1、RF引入越级串联电压负反馈。

T2集电极的反馈到T1的发射极,提高了E1的交流电位,使Ube1减小,故为负反馈;反馈从T2的集电极引出,是电压反馈;反馈电压引入到T1的发射极,是串联反馈。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo-11/22/202247-例3:判断图示电路中的负反馈类型。解:RE1、RF引入越级例4:如果RF不接在T2的集电极,而是接C2与RL之间,两者有何不同?解:因电容C2的隔直流作用,这时RE1、RF仅引入交流反馈。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo×11/22/202248例4:如果RF不接在T2的集电极,而是接C2与RL之间,例5:如果RF的另一端不接在T1的发射极,而是接在它的基极,两者有何不同,是否会变成正反馈?解:T2集电极的反馈到T1的基极,提高了B1的交流电位,使Ube1增大,故为正反馈;

这时RE1、RF引入越级正反馈。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo+--+11/22/202249例5:如果RF的另一端不接在T1的发射极,而是接在它的基极对于三极管电路:

若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极,则为并联反馈。

若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。小知识11/22/202250对于三极管电路:若反馈信号与输入信号同时加在三极对于运放电路:

若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。

若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。小知识11/22/202251对于运放电路:若反馈信号与输入信号同时加在同相端反馈组态判断举例(交流)(+)(-)(+)(+)级间电压串联负反馈(+)11/22/202252反馈组态判断举例(交流)(+)(-)(+)(+)级间电压串联反馈组态判断举例(交流)电压并联负反馈11/22/202253反馈组态判断举例(交流)电压并联负反馈10/11/20225直流反馈交、直流反馈反馈组态判断举例(交流)(+)(+)(-)(+)(+)(+)电流串联负反馈11/22/202254直流反馈交、直流反馈反馈组态判断举例(交流)(+)(+)(-信号源对反馈效果的影响(1)串联反馈ud=ui-uf

所以us应为恒压源,即信号源内阻RS越小越好。

要想反馈效果明显,就要求uf变化能有效引起ud的变化。11/22/202255信号源对反馈效果的影响(1)串联反馈ud=ui-uf信号源对反馈效果的影响(2)并联反馈id=ii-if

所以is应为恒流源,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id的变化。11/22/202256信号源对反馈效果的影响(2)并联反馈id=ii-if7.3负反馈放大电路增益的一般表达式1.闭环增益的一般表达式2.反馈深度讨论3.环路增益11/22/2022577.3负反馈放大电路增益的一般表达式1.闭环增益的一般1.闭环增益的一般表达式开环增益反馈系数闭环增益因为所以已知闭环增益的一般表达式即7.3负反馈放大电路增益的一般表达式11/22/2022581.闭环增益的一般表达式开环增益反馈系数闭环增益因为所以已负反馈放大电路中各种信号量的含义7.3负反馈放大电路增益的一般表达式11/22/202259负反馈放大电路中各种信号量的含义7.3负反馈放大电路增益2.反馈深度讨论一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡一般情况下,A和F都是频率的函数,当考虑信号频率的影响时,Af、A和F分别用、和表示。即7.3负反馈放大电路增益的一般表达式11/22/2022602.反馈深度讨论一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激7.4负反馈对放大电路性能的影响7.4.2减小非线性失真7.4.3抑制反馈环内噪声7.4.5对输入电阻和输出电阻的影响7.4.1提高增益的稳定性7.4.4拓展通频带11/22/2022617.4负反馈对放大电路性能的影响7.4.2减小非线性7.4.1提高增益的稳定性闭环时对A求导得只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF另一方面,在深度负反馈条件下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。负反馈的组态不同,稳定的增益不同(Avf、Arf、Agf、Aif)11/22/2022627.4.1提高增益的稳定性闭环时对A求导得只考虑幅值有即|A|=300,|F|=0.01。例:11/22/202263|A|=300,|F|=0.01。例:10/11/202267.4.2减小非线性失真闭环时增益减小,线性度变好。只能减少环内放大电路产生的失真,如果输入波形本身就是失真的,即使引入负反馈,也无济于事。1——开环特性2——闭环特性11/22/2022647.4.2减小非线性失真闭环时增益减小,线性7.4.2减小非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouo11/22/2022657.4.2减小非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加7.4.3抑制反馈环内噪声比原有的信噪比提高了倍电压的信噪比增加一前置级并认为该级为无噪声的新的信噪比11/22/2022667.4.3抑制反馈环内噪声比原有的信噪比提高了7.4.4扩展通频带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:fbw=fH-fLfH有反馈时放大器的通频带:fbwf=fHf-fLffHf可以证明:fbwf=(1+AF)fbw放大器的一个重要特性:增益与通频带之积为常数。

即:

Amf×fbwf=Am×fbw020lg|A|(dB)F(Hz)AmfLfHfLffHfAmf11/22/2022677.4.4扩展通频带放大电路加入负反馈后,增益

串联负反馈

无反馈时:

有反馈时:7.4.5对输入电阻和输出电阻的影响1.对输入电阻的影响引入串联负反馈后,输入电阻增加了。11/22/202268串联负反馈无反馈时:有反馈时:7.4.51.对输入电阻的影响

无反馈时:

有反馈时:7.4.5对输入电阻和输出电阻的影响

并联负反馈引入并联负反馈后,输入电阻减小了。注意:反馈对输入电阻的影响仅限于环内,对环外不产生影响。11/22/2022691.对输入电阻的影响无反馈时:有反馈时:7例如图中R1不在环内但是当R1>>

时,反馈对Rif几乎没有影响。11/22/202270例如图中R1不在环内但是当R1>>时,反馈对Ri7.4.5对输入电阻和输出电阻的影响2.对输出电阻的影响

电压负反馈11/22/2022717.4.5对输入电阻和输出电阻的影响2.对输出电阻的影响2.对输出电阻的影响闭环输出电阻

电压负反馈而Xid=-Xf=-FvT

忽略反馈网络对iT的分流所以引入电压负反馈后,输出电阻减小了。11/22/2022722.对输出电阻的影响闭环输出电阻电压负反馈而Xid7.4.5对输入电阻和输出电阻的影响2.对输出电阻的影响

电流负反馈闭环输出电阻引入电流负反馈后,输出电阻增大了。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。11/22/2022737.4.5对输入电阻和输出电阻的影响2.对输出电阻的影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。串联负反馈——并联负反馈——电压负反馈——电流负反馈——特别注意表7.4.1的内容增大输入电阻减小输入电阻减小输出电阻,稳定输出电压增大输出电阻,稳定输出电流7.4.5对输入电阻和输出电阻的影响11/22/202274负反馈对放大电路性能的改善,是以牺牲增益为代价的,且为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引直流负反馈要稳定交流量——引交流负反馈要稳定输出电压、减小输出电阻——引电压负反馈要稳定输出电流、增大输出电阻——引电流负反馈要增大输入电阻——引串联负反馈要减小输入电阻——引并联负反馈11/22/202275为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引直流负反馈四种负反馈对Ri和Ro的影响串联电压串联电流并联电压并联电流思考题:为了分别实现:(1)稳定输出电压;(2)稳定输出电流;(3)提高输入电阻;(4)降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈?RiRo减低增高增高增高增高减低减低减低11/22/202276四种负反馈对Ri和Ro的影响串联电压串联电流并联电压在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。(1)希望加入信号后,ic3的数值基本不受R6改变的影响。举例:11/22/202277在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。举例:10/11/20(2)希望接入负载后,输出电压UO基本稳定。举例:11/22/202278(2)希望接入负载后,输出电压UO基本稳定。举例:10/11(3)希望输入端向信号源索取的电流小。举例:11/22/202279(3)希望输入端向信号源索取的电流小。举例:10/11/20(4)希望稳定静态工作点。解:以上两种反馈都同时具有交、直流反馈,所以能够稳定静态工作点。如果要求只引入直流负反馈,去除交流反馈。怎样接?举例:11/22/202280(4)希望稳定静态工作点。解:以上两种反馈都同时具有交、直流7.5深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点2.举例11/22/2022817.5深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点21.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(也常写为xfxi)净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路“两虚”的概念输入量近似等于反馈量(xid0)11/22/2022821.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

xid=

xi-

xf

0

虚短虚断虚短虚断并联负反馈,输入端电流求和vid=

vi-

vf

0iid=

ii-

if

0vid=

iidri

011/22/2022831.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深度负反馈条件下:Xd=Xi-Xf≈0uP=uN(运放电路)ue=ub(三极管电路)(1)“虚短”——ud≈0(2)“虚断”——id≈0ii+=ii-=0

(运放电路)ib=0(三极管电路)“虚短”与“虚断”11/22/202284深度负反馈条件下:Xd=Xi-Xf≈0uP=uN(运放电路)举例电压串联负反馈反馈系数实际上该电路就是第2章介绍的同相比例放大电路,该结果与第2章所得结构相同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。解:根据虚短、虚断闭环增益(就是闭环电压增益)11/22/202285举例电压串联负反馈反馈系数实际上该电路就是第2章举例(例7.5.1)电压串联负反馈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。解:根据虚短、虚断闭环电压增益11/22/202286举例(例7.5.1)电压串联负反馈设电路满足深举例(例7.5.4)电流并联负反馈设电路满足深度负反馈条件,试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。解:根据虚短、虚断闭环增益所以闭环电压增益注意:若io参考方向不同,将影响闭环增益的结果

又因为iR11/22/202287举例(例7.5.4)电流并联负反馈设电路满足深解:(3)

闭环增益例7.5.5…(3)求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益;…电压并联负反馈根据虚短、虚断0V举例11/22/202288解:(3)闭环增益例7.5.5…(3)求大环反馈的闭环增2011年试题——六、分析计算题(8分)判断如图所示电路中引入了何种反馈,并在深度负反馈条件下计算闭环增益。解:反馈组态为:电压-串联负反馈(6分)11/22/2022892011年试题——六、分析计算题(8分)判断如图所示电路中引解:根据分析该电路为电压串联负反馈设为深度负反馈,则根据“虚短”、“虚断”有因电路引入的是电压串联负反馈所以可定性的得到,输入电阻将增大,输出电阻将减小。习题7.5.1

电路如图所示,试近似计算它的闭环电压增益并定性地分析它的输入电阻和输出电阻。11/22/202290解:根据分析该电路为电压串联负反馈设为深度负反馈,3.估算输入输出电阻在深度负反馈条件下:注:表中的输入、输出电阻均指反馈环中的输入、输出电阻。11/22/2022913.估算输入输出电阻在深度负反馈条件下:注:表中的输入、输(1)电压串联负反馈Rif=Rb1ROf=0举例11/22/202292(1)电压串联负反馈Rif=Rb1ROf=0举例10/11(2)电压并联负反馈Rif=RSROf=0举例11/22/202293(2)电压并联负反馈Rif=RSROf=0举例10/11/举例(3)电流并联负反馈ROf=RC2Rif=RS11/22/202294举例(3)电流并联负反馈ROf=RC2Rif=RS10/17.6负反馈放大电路设计7.6.1设计负反馈放大电路的一般步骤7.6.2设计举例11/22/2022957.6负反馈放大电路设计7.6.1设计负反馈放大电路7.6.1设计负反馈放大电路的一般步骤1.选定需要的反馈类型2.确定反馈系数的大小3.适当选择反馈网络中的电阻阻值4.通过仿真分析,检验设计是否满足要求信号源性质对输出信号的要求对输入、输出电阻的要求对信号变换的要求(V-V、V-I、I-V、I-I)深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应11/22/2022967.6.1设计负反馈放大电路的一般步骤1.选定需要的反7.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为0~5V,内阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知运放的Avo=104,Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。解:驱动电路需要将电压vs转换为电流io1已知LED的光强度——流过LED的电流io1线性——电压信号vs线性选用电流串联负反馈电路光电隔离器11/22/2022977.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电解:选用电流串联负反馈电路所以Rf=1kΩ又因为根据虚断有深度负反馈时7.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为0~5V,内阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知运放的Avo=104,Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。11/22/202298解:选用电流串联负反馈电路所以Rf=1kΩ又因为根据虚断解:仿真电路io1与vs的呈线性关系,io1=10-3vs,放大电路满足设计要求。7.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为0~5V,内阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知运放的Avo=104,Ri=5kΩ,Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。11/22/202299解:仿真电路io1与vs的呈线性关系,io1=10-3vs7.7负反馈放大电路的频率响应7.7.2增益一带宽积7.7.1频率响应的一般表达式11/22/20221007.7负反馈放大电路的频率响应7.7.2增益一带宽积7.7.1频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应比开环时增加了为基本放大电路通带增益根据闭环增益表达式有(设反馈网络为纯阻网络)——通带闭环增益其中同理可得——闭环上限频率比开环时减小了——闭环下限频率引入负反馈后,放大电路的通频带展宽了11/22/20221017.7.1频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应比开7.7.1频率响应的一般表达式例7.7.1的波特图11/22/20221027.7.1频率响应的一般表达式例7.7.1的波特图107.7.2增益一带宽积放大电路的增益-带宽积为常数闭环增益-带宽积开环增益-带宽积11/22/20221037.7.2增益一带宽积放大电路的增益-带宽积为常数闭环7.8负反馈放大电路的稳定性*7.8.2频率补偿7.8.1自激振荡及稳定工作的条件11/22/20221047.8负反馈放大电路的稳定性*7.8.2频率补偿7.7.8.1自激振荡及稳定工作的条件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。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了正反馈,当满足了一定的幅值条件时,便产生自激振荡。2.产生原因11/22/20221057.8.1自激振荡及稳定工作的条件1.自激振荡现象7.8.1自激振荡及稳定工作的条件基本放大电路A反馈网络F+–×中频时:高频或低频时,放大器产生的附加相移达到180°时:为负反馈。变为正反馈。此时,若满足则Xi=0,仍会有输出信号。2.产生原因11/22/20221067.8.1自激振荡及稳定工作的条件基本放大电路A反馈网络7.8.1自激振荡及稳定工作的条件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11/22/20221077.8.1自激振荡及稳定工作的条件3.自激振荡条件自7.8.1自激振荡及稳定工作的条件4.稳定工作条件破坏自激振荡条件或当反馈网络为纯电阻网络时,f

=0。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)写成等式,且幅值用分贝数表示时11/22/20221087.8.1自激振荡及稳定工作的条件4.稳定工作条件破7.8.1自激振荡及稳定工作的条件用波特图表示或Gm-10dB或m454.稳定工作条件11/22/20221097.8.1自激振荡及稳定工作的条件用波特图表示或Gm7.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.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11/22/20221107.8.1自激振荡及稳定工

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