负反馈与运放应用

关于负反馈与运放应用第5章上页下页返回翻页ud=ui–

uf<ui串联还是并联反馈从输入回路分析反馈信号与输入信号加到不同的输入端

串联负反馈（以电压形式出现）反馈信号与输入信号加到同一个输入端

并联负反馈（以电流形式出现）Rf+_R1R2uf+_u0ui~+_uf+_ud~+_ui~+_uiid_ii~+_u0´if+~~负反馈类型的分析方法小结——瞬时极性法正、负反馈的分析

第一步：找出电路各点的瞬时极性第二步：将反馈信号与输入信号相比较id=

ii–if<

ii

削弱净输入信号——负反馈第2页,共31页，2024年2月25日，星期天电压还是电流反馈从输出回路分析反馈信号（）与输出电压u0

或ufif

电压负反馈直接成比例关系反馈信号（）与输出电流

i0

或ufif

电流负反馈直接成比例关系Ｒ’ＲF+-+-i0ＲLuiufRfUif=Rf-u0uf=i0RfAORf+_R1R2u0uiiiifAO[例题5.3.1]反馈类型的判别第3页,共31页，2024年2月25日，星期天[例题5.3.2]反馈类型的判别uiA1A2ufuoRFRL在输入端：ud

=ui-uf<ui为负为反馈ud——瞬时极性法u01+++第5章上页下页返回翻页AOAO第4页,共31页，2024年2月25日，星期天

试判别图示电路中反馈的类型和极性uiA1A2iiuoRFu01++ioidifRL利用瞬时极性法判别正、负反馈为负反馈在输入回路中分析串联、并联反馈并联反馈在输出回路中分析电压、电流反馈电流反馈第5章所以，RF引入了电流并联负反馈[例题5.3.3]AOAO第5页,共31页，2024年2月25日，星期天AFxoxixdxf

5.3.3负反馈对放大器性能的影响提高放大倍数的稳定性设开环放大倍数的相对变化率为dA/AAf=A1+AF，对A求导得dAfdA=11+AF－AF(1+AF

)2=1(1+AF)2，dAf=dA(1+AF

)2dAfAf=dA/A(1+AF

)21+AF=dAA.11+AFdAfAf=dAA1.1+AF第5章上页下页返回翻页闭环放大倍数的相对变化率为dAf/Af第6页,共31页，2024年2月25日，星期天AFxoxixdxf

0.707A0AfffLfH2.扩展通频带AAfA00.707AffLffHfBWf

1

AF

BW加入负反馈使放大器的通频带展宽0无负反馈有负反馈第5章上页下页返回翻页BWBWf

对于集成运放则有：fLf=

fL=0第7页,共31页，2024年2月25日，星期天ufuiui负反馈改善了波形失真A3.减小非线性失真加入负反馈无负反馈FAud第5章上页下页返回翻页uouo第8页,共31页，2024年2月25日，星期天4.对输入电阻输出电阻的影响输入电阻串联负反馈提高输入电阻rif>ri并联负反馈降低输入电阻rif<ri输出电阻电压负反馈稳定输出电压，所以电压负反馈降低输出电阻，rof<ro电流负反馈稳定输出电流，所以电流负反馈增加输出电阻，rof>ro第5章上页下页返回本节结束第9页,共31页，2024年2月25日，星期天第5章上页下页返回5.4

集成运放在模拟信号运算方面的应用5.4.1

比例运算电路5.4.2

加、减运算电路5.4.3

积分、微分运算电路第10页,共31页，2024年2月25日，星期天5.4.1比例运算电路1、反相输入比例运算电路uiuoi1ifi－RfR1R2Rf引入深度负反馈并联电压负反馈R1－输入电阻Rf－反馈电阻R2－平衡电阻R2=R1//Rf第5章上页下页返回i＋翻页1+AF>>1第11页,共31页，2024年2月25日，星期天反相输入运算关系“虚断路”

i-=

0uif

=

–—oRfi1

=ifAf

=

—=–—u0uiRfR1——反相比例

当Rf=R1=R时u0Af

=

—

=–1ui——反相器uiuoi1ifi-RfR1R2第5章上页下页返回翻页“虚地”u-=u+=0uii1

=

—–R1，ui

—–R1u=

–—oRf第12页,共31页，2024年2月25日，星期天输入电阻低反相比例器引入并联电压负反馈输出电阻低反相比例器的特点

第5章上页下页返回翻页uiuoi1i-RfR1R2ifri=R1输出接近恒压源,放大倍数与负载无关.第13页,共31页，2024年2月25日，星期天2、同相输入比例运算电路uu

=

——–o

-R1R1

Rf+u-u=+故有：

Auf

=

uoui

=

1+

RfR1——同相输入比例器第5章上页下页返回翻页id

＝

0=uiuu

=

——–o

iR1R1

Rf+

=

1+

ui

Rf

R1uo同相比例运算电路RfR1R2ui1ifuidu+u_oi第14页,共31页，2024年2月25日，星期天同相输入比例器的特点

同相输入比例器属于电压串联负反馈电路。输入电阻高在理想运放的情况下，输入电阻：ri＝∞输出电阻低在理想运放的情况下，ro＝0RfR1R2uoi1if同相比例运算电路ui第5章上页下页返回翻页第15页,共31页，2024年2月25日，星期天电压跟随器当R1=∞或Rf=0时uo

=ui同相跟随器uiR2uoRfR1R2uoi1if同相比例运算电路ui第5章上页下页返回翻页

=

1+

ui

Rf

R1uo第16页,共31页，2024年2月25日，星期天5.4.2加、减运算电路1、加法运算电路ui1

fu

obui3ui2

i1i2i3if1ＲＲ3ＲＲＲ2第5章Rb=R1

//R2

//R3

//Rf

反相加法运算电路翻页第17页,共31页，2024年2月25日，星期天ui1

fu

obui3ui2

i1i2i3if1ＲＲ3ＲＲＲ2

u

=–(

+

+

)

ui2

oui1

ui3

RfRfRfR1R2R3i-因i-=0，故i1+i2+i3=if即ui1u-——R1ui2u-——R2+ui3u-——R3+u0——Rfu-=u_u_又——“虛地”第5章上页下页返回翻页运算关系第18页,共31页，2024年2月25日，星期天其中

R

=

R21

R22

R

第5章上页下页返回翻页

uO

=

1+

R

+

RfR1R21ui1R22ui2

ui1－u+R21+ui2－u+R22

=u+Rf211uoui1ui2ＲＲＲＲ22Ｒ同相加法运算电路ui2ui1u+=R21R22+R21R22R1

+1+1

RfuO

=

1+

R1u+ui1ui2u+=R

+

R21R22

第19页,共31页，2024年2月25日，星期天

=

1+

ui2

uoRfR1R2

+

R3R3-

ui1RfR1第5章上页下页2、减法运算电路差动比例运算电路返回翻页因i-=0，u_=ui1_i1R1i1=if=ui1_u0R1+

Rfui1=_.R1ui1_u0R1+

Rfui1ui2u+=ui2R3R2+

R3u_=u+u0R3RfR1R2i-u_u+ifi1第20页,共31页，2024年2月25日，星期天uoR1R2R3ui2ui1Rf

=

1+

ui2

uoRfR1R2

+

R3R3-

ui1RfR1当R1=Rf=R2=R3时u0=

ui2－ui1—减法运算电路第5章上页下页返回翻页用叠加原理第21页,共31页，2024年2月25日，星期天R

11ui121132212N2N1uof1uRRRRRRi2f2uo=

—–

•

—–

–

—–ui1

ui2

11RRRRRR

13

12f1f2f2第5章上页下页

两级反相输入减法运算电路返回翻页第22页,共31页，2024年2月25日，星期天采用T型反馈网络的反相比例电路目的：在高比例系数时，为避免RF阻值太大。分析：u+=u-=0（虚短）

i1=i2（虚断）uoi2i3第23页,共31页，2024年2月25日，星期天R1uoi1uiCif

duCdt

C

—–iC

=依据

u-=u+

…虚地R2i1=if，uR1i1

=——,iif

=

－C——dtdu0第5章上页下页5.4.3积分、微分运算电路返回翻页积分运算电路=

–

——–uoC

R1１uidt∫得:+C第24页,共31页，2024年2月25日，星期天

输入为阶跃电压时积分器的输入输出波形

uidt=

–

——uo

CR1１∫0tUR1C

=–——

totuo

otuiU第5章上页下页返回翻页R1uoi1uiCifR2注意积分时限-UOM第25页,共31页，2024年2月25日，星期天uuOiC

duidtuo=

–

Rf

C

–—uouiＲ2Ｒf输入与输出的关系式为若输入为方波则输出波形为第5章上页下页返回翻页微分运算电路i1if第26页,共31页，2024年2月25日，星期天应用举例：PID调节器Cf21uouiC1ＲfＲＲ依据虚断和虚短原则if=i1+ic1Cfuo=-(ifRf+∫ifdt)duiu

=

–

[(

+