第6章反馈(机械工业黄丽亚)课件

第6章反馈6.1反馈的基本概念及类型6.1.1反馈的概念6.1.2反馈放大器的基本框图

6.1.3反馈放大器的基本方程7/24/20231模拟电子技术6.1.4负反馈放大电路的组态和四种基本类型一、电压反馈和电流反馈及其判断方法

二、串联反馈和并联反馈及其判断方法三、四种基本反馈类型四、反馈类型汇总五、反馈放大器特征增益和特征反馈系数的定义7/24/20232模拟电子技术6.2负反馈对放大电路性能的影响6.2.1稳定放大倍数

6.2.2展宽通频带

6.2.3减小非线性失真6.2.4减少反馈环内的干扰和噪声

6.2.5改变输入电阻和输出电阻一、对输入电阻的影响二、对输出电阻的影响7/24/20233模拟电子技术6.3深度负反馈放大电路的近似计算6.3.1深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤6.3.2深负反馈放大电路的近似计算6.4负反馈放大电路的稳定性6.4.1负反馈放大电路的自激振荡6.4.2负反馈放大电路稳定性的判断

7/24/20234模拟电子技术第6章反馈（1）掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法。（2）掌握深度负反馈条件下放大电路的近似估算法。（3）了解负反馈对放大电路性能的影响。（4）了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、稳定判据和消除自激振荡的方法。7/24/20235模拟电子技术6.1反馈的基本概念及类型6.1.1反馈的概念反馈：将放大器的输出量（电流或电压）通过一定的网络，回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。7/24/20236模拟电子技术图6.1.1负反馈稳定静态工作点电路7/24/20237模拟电子技术反馈网络F基本放大器A取样∑比较XfXi′净输入信号反馈信号输出信号输入信号AfXiXo图6―2反馈放大器基本框图

6.1.2反馈放大器的基本框图注：对一个实际电路，当基本放大器的反向传输效应（与反馈网络的反向传输效应对比）和反馈网络的正向传输效应（与基本放大器的正向传输效应对比）均可忽略时，才可采用该模型。7/24/20238模拟电子技术反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo基本放大器的传输增益(开环增益或开环放大倍数)反馈放大器的传输增益（闭环增益）反馈网络的传输系数(反馈系数)环路增益(回归比)

反馈深度D=1+AF6.1.3反馈放大器的基本方程7/24/20239模拟电子技术反馈放大器的基本方程反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo7/24/202310模拟电子技术结论（1）负反馈使放大器的增益下降了（1+AF）倍；（2）反馈深度D=1+AF，表征反馈强弱；D1或AF

1

——深反馈条件（3）深反馈条件下，7/24/202311模拟电子技术一、电压反馈和电流反馈及其判断方法

(a).AFRLUoXf.节点型连接形式电压取样图6.1.4电压反馈和电流反馈框图UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V16.1.4负反馈放大电路的组态和四种基本类型7/24/202312模拟电子技术一、电压反馈和电流反馈及其判断方法(a).AFRLUoXf.节点型连接形式UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V1电压取样图6.1.4电压反馈和电流反馈框图7/24/202313模拟电子技术(b)Io..AFRLUoXf.回路型连接形式电流取样图6.1.4电压反馈和电流反馈框图一、电压反馈和电流反馈及其判断方法UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V17/24/202314模拟电子技术(b)Io..AFRLUoXf.回路型连接形式电流取样图6.1.4电压反馈和电流反馈框图一、电压反馈和电流反馈及其判断方法UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V17/24/202315模拟电子技术二、串联反馈和并联反馈及其判断方法ARiF＋－Ui.－RifUf＋－＋Ui′Ii...(a)串联反馈若为负反馈回路型连接形式图6.1.7串联反馈和并联反馈框图7/24/202316模拟电子技术.ARiF＋－Ui.RifIiIi.′If.图6.1.7串联反馈和并联反馈框图(b)并联反馈节点型连接形式若为负反馈二、串联反馈和并联反馈及其判断方法7/24/202317模拟电子技术Ui.AFUo.＋－－＋Uf.Ui.′AFUo.Us.RsIi.If.Ii.′

图6.1.9四种典型的负反馈组态电路(a)电压串联负反馈(b)电流串联负反馈(c)电压并联负反馈(d)电流并联负反馈AFUo.IoUs.RsIi.Ii.′If..AFUo.＋－Ui.－＋Uf.Ui.′Io＋－.三、四种基本反馈类型7/24/202318模拟电子技术反馈组态的判断.avi瞬时极性法.avi四、反馈类型汇总分类依据反馈类型反馈范围流通信号反馈极性连接形式本级级间直流交流正反压串压并流串流并7/24/202319模拟电子技术五、反馈放大器特征增益和特征反馈系数的定义反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo物理量反馈类型输入端输出端电压电流串联并联Ui

U'i

UfIi

I'i

IfUoIo7/24/202320模拟电子技术1.

电压串联负反馈7/24/202321模拟电子技术2.

电流串联负反馈7/24/202322模拟电子技术3.电压并联负反馈7/24/202323模拟电子技术4.电流并联负反馈7/24/202324模拟电子技术6.2负反馈对放大电路性能的影响6.2.1稳定放大倍数

A不稳定Af稳定反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo7/24/202325模拟电子技术开环放大倍数相对变化量为闭环放大倍数相对变化量为若近似以增量代替微分，则：通常用放大倍数的相对变化量来衡量放大器的稳定性。7/24/202326模拟电子技术例1设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数Af=100，当开环放大倍数A变化±10%时，Af的相对变化量在±0.5%以内，试确定开环放大倍数A及反馈系数F值。所以因为解：因为所以由于所以

7/24/202327模拟电子技术6.2.2展宽通频带

有源低通滤波器令则同理7/24/202328模拟电子技术无反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应增益AIAI-3dBAIfAIf-3dBfLfH无反馈放大器的带宽f(频率)负反馈改善放大器频率响应的示意图fLf负反馈放大器的带宽fHf7/24/202329模拟电子技术io0ubeA＋Xi.Xo.－＋－xo0t0txi基本放大器io0ubeAFtxoXo.∑t0xi＋－Xi.Xf.0txi′xf0tXi.′0图6.2.1负反馈改善非线性失真的工作原理示意图(a)无反馈(b)负反馈使非线性失真减小输入动态范围展宽6.2.3减小非线性失真7/24/202330模拟电子技术非线性失真系数非线性失真减小，输入动态范围展宽只在非线性失真不是十分严重的情况下才是正确的。（此时，输入信号和反馈回来的谐波信号不发生相互作用，即不产生新的频率分量。）负反馈对非线性失真的影响.avi负反馈对非线性失真的影响(示波器图).avi7/24/202331模拟电子技术6.2.4减少反馈环内的干扰和噪声

利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高(1+AF)倍。7/24/202332模拟电子技术图6.2.2负反馈抑制干扰和噪声（a）无反馈，信号与噪声的输出波形（b）有反馈，信号与噪声的输出波形（c）提高输入信号幅度后的输出波形7/24/202333模拟电子技术(1)负反馈使放大器的放大倍数下降，但增益稳定度提高，频带展宽，非线性失真减小，内部噪声干扰得到抑制，且所有性能改善的程度均与反馈深度(1+AF)有关。(2)被改善的对象就是被取样的对象。例如，反馈取样的是输出电流，则有关输出电流的性能得到改善；反之，取样对象是输出电压，则有关输出电压的性能得到改善。负反馈的特点(3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内因素引起的放大器性能下降，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。7/24/202334模拟电子技术6.2.5改变输入电阻和输出电阻负反馈对于输入、输出阻抗的影响仅限于负反馈环内。正反馈对于输入、输出阻抗的影响与负反馈相反。7/24/202335模拟电子技术ARiF＋－Ui.－RifUf＋－＋Ui′Ii...串联负反馈使输入电阻变大一、对输入电阻的影响7/24/202336模拟电子技术.ARiF＋－Ui.RifIiIi.′If.并联负反馈使输入电阻变小7/24/202337模拟电子技术电压负反馈放大器输出电阻的计算二、对输出电阻的影响7/24/202338模拟电子技术电压负反馈使输出电阻变小7/24/202339模拟电子技术电流负反馈放大器输出电阻的计算7/24/202340模拟电子技术电流负反馈使输出电阻变大7/24/202341模拟电子技术

1.深度负反馈条件下，近似计算法的原理串联反馈并联反馈6.3深度负反馈放大电路的近似计算

6.3.1深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤7/24/202342模拟电子技术求Xf的方法：注：反馈网络的输出X1由两部分构成反馈网络的反向传输效应产生的分量Xf

反馈网络在放大器输入端的负载效应产生的分量X1-Xf

串联断路；并联短路；

2.深度负反馈条件下，近似计算法的步骤（1）判断反馈类型；（2）求Xi、Xf的表达式

；（3）依据Xi≈

Xf求Auf的表达式

；7/24/202343模拟电子技术1.电压串联负反馈电路6.3.2深负反馈放大电路的近似计算7/24/202344模拟电子技术图6.3.1电压串联负反馈电路

7/24/202345模拟电子技术(a)R4＋－Ui.Ui.′R3＋－Uo.Uf.V1(b)＋－Ui.V1R3||R4＋－Uf＝.R3R3＋R4Uo＝FUo..等效到第一级射极的反馈电压(a)输入回路等效；(b)戴维南等效电路本级反馈负载效应7/24/202346模拟电子技术2.电压并联负反馈电路7/24/202347模拟电子技术图6.3.2电压并联负反馈电路7/24/202348模拟电子技术3.电流串联负反馈电路7/24/202349模拟电子技术图6.3.3串联电流负反馈电路7/24/202350模拟电子技术4.电流并联负反馈电路7/24/202351模拟电子技术图6.3.4电流并联负反馈电路7/24/202352模拟电子技术6.4负反馈放大电路的稳定性6.4.1负反馈放大电路的自激振荡若F为常数，则

7/24/202353模拟电子技术-------产生自激振荡

反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo.....7/24/202354模拟电子技术-------振荡的振幅条件

-------振荡的相位条件

反馈网络F基本放大器A∑XfXi′0Xo....ttXi′.Xf.tXo.7/24/202355模拟电子技术幅度裕度Gm相位裕度φm－180°AB图6.4.2负反馈电路环路增益的频率特性

增益交界频率f0相位交界频率f自激稳定判断方法相移0f环路增益0f(频率）6.4.2负反馈放大电路稳定性的判断

1.利用环路增益判断负反馈放大电路的稳定性7/24/202356模拟电子技术-45°|A(jω)|(开环)-20dB/10倍频程-135°-40dB/10倍频程-225°稳定不稳定（闭环）Af＝F1fA＝F1′′(不稳定)-60dB/10倍频程0.010.11101001000A/dB806040200-20-40f/kHz2.利用开环增益的渐近波特图判断负反馈放大电路的稳定性

若闭环增益线交于开环增益线稳定若闭环增益线交于及以下开环增益线自激7/24/202357模拟电子技术作业6.16.76.26.96.36.116.136.157/24/202358模拟电子技术负反馈放大器的定量计算方法1.等效电路法2.拆环分析法3.深度负反馈条件下的近似计算7/24/202359模拟电子技术正向传输效应负载效应电压并联负反馈放大器中反馈网络的等效电路＋－Ui＋－UoRR2k2UiI2I1k1Uo1IfA′F′电压并联负反馈示意图+_+_反馈效应并联短路求Xf的方法7/24/202360模拟电子技术正向传输效应负载效应电流串联负反馈放大器中反馈网络的等效电路电流串联负反馈示意图

A′F′+_+_+_+_＋－U1＋－U2RR2k2IiIoIik1Io1＋－＋－反馈效应串联断路求Xf的方法7/24/202361模拟电子技术7/24/202362模拟电子技术7/24/202363模拟电子技术7/24/202364模拟电子技术7/24/202365模拟电子技术对于线性无源两端口网络，其端口电压、电流关系可有6种参数表征。Z参数：端口电流作自变量，端口电压作应变量；Y参数：端口电流作应变量，端口电压作自变量；H参数：作自变量，作应变量；A参数：作自变量，作应变量；7/24/202366模拟电子技术AF∑Xf