华中科技大学模拟电子技术课件

模拟电子技术机电学部鲁艳旻2021/10/10星期日1目录第1章半导体器件第2章放大电路分析第3章场效应管放大电路第4章负反馈放大电路第5章集成运算放大器及其应用第6章信号产生电路第7章功率放大电路第8章直流电源第4章负反馈放大电路2021/10/10星期日2第4章负反馈放大电路4.1反馈的基本概念4.2负反馈对放大电路性能的影响4.3深度负反馈放大电路的指标计算4.4负反馈放大电路的自激振荡2021/10/10星期日34.1反馈的基本概念

一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法三、负反馈的4种基本组态四、负反馈放大电路增益的一般表达式2021/10/10星期日4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4.1反馈的基本概念

一、反馈的定义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。假设信号的传输是单向的。

引入的反馈反馈放大电路的输入信号反馈信号输出信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）2021/10/10星期日54.1反馈的基本概念

一、反馈的定义基本放大电路的增益反向传输系数反馈放大电路的增益2021/10/10星期日6一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法4.1反馈的基本概念

1、直流反馈与交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。直流反馈判断方法：通过交流通路和直流通路分析。2021/10/10星期日7一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法4.1反馈的基本概念

2、正反馈与负反馈正反馈：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。判断方法：瞬时极性法。电路中从输入端开始，沿信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率。（正斜率用“+”负斜率用“-”号表示）负反馈三极管e,b,c的瞬时极性：e,b同相，c,b反相。2021/10/10星期日8一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法4.1反馈的基本概念

3、电压反馈与电流反馈根据反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定。电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fuo电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio

2021/10/10星期日9电流负反馈一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法4.1反馈的基本概念

3、电压反馈与电流反馈并联结构串联结构电压负反馈xf=Fuo,xid=xi－xfRL

uo

xf

xid

uo

电压负反馈稳定输出电压xf=Fio,

xid=xi－xfRL

io

xf

xid

io

电流负反馈稳定输出电流2021/10/10星期日10一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法4.1反馈的基本概念

3、电压反馈与电流反馈电流反馈判断方法：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(未接负载时输出端对地短路),反馈量为零。——电压反馈。电压反馈2021/10/10星期日11一、反馈的定义二、反馈类型及判定方法4.1反馈的基本概念

4、串联反馈与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定。串联结构并联结构串联反馈：输入以电压形式求和，即uid=ui-

uf并联反馈：输入以电流形式求和，即iid=ii-if2021/10/10星期日12反馈类型判断举例直流反馈电压并联负反馈交、直流反馈电流串联负反馈(+)(+)(-)(+)(+)(+)(-)(-)(-)(+)2021/10/10星期日13三、负反馈的4种基本组态4.1反馈的基本概念

1、电压串联负反馈放大电路1.输入端各种信号以电压形式出现,形成电压求和关系,输出端的信号是电压。2.稳定输出电压特点：3.电压控制的电压源2021/10/10星期日14三、负反馈的4种基本组态4.1反馈的基本概念

2、电压并联负反馈放大电路特点：1.输入端各种信号以电流形式出现,形成电流求和关系,输出端的信号是电压。2.稳定输出电压3.电流控制的电压源2021/10/10星期日15三、负反馈的4种基本组态4.1反馈的基本概念

3、电流串联负反馈放大电路特点：2.稳定输出电流3.电压控制的电流源1.输入端各种信号以电压形式出现,形成电压求和关系,输出端的信号是电流。2021/10/10星期日16三、负反馈的4种基本组态4.1反馈的基本概念

4、电流并联负反馈放大电路特点：2.稳定输出电流3.电流控制的电流源1.输入端各种信号以电流形式出现,形成电流求和关系,输出端的信号是电流。2021/10/10星期日17四、负反馈放大电路增益的一般表达式4.1反馈的基本概念

1、闭环增益的一般表达式闭环增益开环增益反馈系数已知因为闭环增益的一般表达式所以2021/10/10星期日18四、负反馈放大电路增益的一般表达式4.1反馈的基本概念

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，当考虑信号频率影响，Af、A和F分别用、和表示。即2021/10/10星期日19结论：不同的负反馈可稳定不同的闭环增益负反馈放大电路中各种信号量的含义电压串联电压并联电流串联电流并联2021/10/10星期日204.2负反馈对放大电路性能的影响

1、提高放大倍数的稳定性闭环时对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1+AF另:在深度负反馈条件下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（Auf、Aif、Arf、

Agf）。2021/10/10星期日214.2负反馈对放大电路性能的影响

2、影响输入电阻和输出电阻串联负反馈开环输入电阻ri

=uid/ii因为uf=F·xoxo=A·uid闭环输入电阻rif=ui/ii所以ui=uid+uf=(1+AF

)uid闭环输入电阻引入串联负反馈后，输入电阻增加了（1+AF）倍。2021/10/10星期日224.2负反馈对放大电路性能的影响

2、影响输入电阻和输出电阻并联负反馈闭环输入电阻引入并联负反馈后，输入电阻减小了（1+AF）倍。开环输入电阻ri

=ui/iid因为if=F·xoxo=A·iid闭环输入电阻rif=ui/ii所以ii=iid+if=(1+AF

)iid2021/10/10星期日234.2负反馈对放大电路性能的影响

2、影响输入电阻和输出电阻电压负反馈闭环输出电阻而Xid=-Xf=-FUT

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（1+AF）倍。2021/10/10星期日244.2负反馈对放大电路性能的影响

2、影响输入电阻和输出电阻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（1+AF）倍。2021/10/10星期日254.2负反馈对放大电路性能的影响

2、影响输入电阻和输出电阻负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲放大倍数为代价的，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——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2021/10/10星期日264.2负反馈对放大电路性能的影响

3、展宽通频带放大电路加入负反馈后，增益下降，通频带加宽，如图所示。无反馈时的通频带fbw=fH－fL

fH，有反馈时放大电路高频段的放大倍数为2021/10/10星期日274.2负反馈对放大电路性能的影响

3、展宽通频带有反馈时的通频带反馈网络为纯电阻网络，F与频率无关。2021/10/10星期日284.2负反馈对放大电路性能的影响

4、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。2021/10/10星期日29一、深度负反馈的特点4.3深度负反馈放大电路的指标计算

即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关又因为代入上式得：净输入信号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”的概念输入信号近似等于反馈信号2021/10/10星期日30一、深度负反馈的特点4.3深度负反馈放大电路的指标计算

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uid=

ui-

uf

0iid=

ii-

if

0uid=

iidri

0深度负反馈条件下，放大器输入端“虚短”和“虚断”同时存在。2021/10/10星期日31二、深度负反馈条件下放大倍数的估算4.3深度负反馈放大电路的指标计算

例1：电路如图。(1)判断电路中引入了哪种级间反馈；

(2)求深度负反馈条件下的闭环电压增益。解：(1)电压串联负反馈。

(2)深度负反馈条件下，

其输入电阻,输入端‘虚断’,反馈网络如图所示。2021/10/10星期日32二、深度负反馈条件下放大倍数的估算4.3深度负反馈放大电路的指标计算

例2：求如图所示放大电路的闭环电压增益。解：(1)电流串联负反馈。(2)深度负反馈条件下，其输入电阻,输入端‘虚断’,反馈网络如图所示。2021/10/10星期日33二、深度负反馈条件下放大倍数的估算4.3深度负反馈放大电路的指标计算

例3：如图所示为某负反馈放大电路的交流通路。

(1)判断电路中级间反馈的组态；(2)求级间反馈的闭环增益；(3)求深度负反馈条件下Ausf。解：(1)电压并联负反馈。

(2)深度负反馈条件下,其输入电阻

,输入端‘虚短’,反馈网络如图所示。2021/10/10星期日34二、深度负反馈条件下放大倍数的估算4.3深度负反馈放大电路的指标计算

例4：电路如图所示。(1)判断电路中引入了哪种组态的级间交流负反馈；(2)求深度负反馈条件下闭环增益和Ausf。解：(1)电流并联交流负反馈。

(2)深度负反馈条件下,其输入电阻

,输入端‘虚短’,反馈网络如图所示。2021/10/10星期日35分析负反馈放大电路的一般步骤4.3深度负反馈放大电路的指标计算

(1)找出信号放大通路和反馈通路(2)用瞬时极性法判断正、负反馈(3)判断交、直流反馈(4)判断反馈组态(5)标出输入量、输出量及反馈量(6)估算深度负反馈条件下电路的2021/10/10星期日36一、产生自激振荡的原因及条件4.4负反馈放大电路的自激振荡

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了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。2021/10/10星期日37一、产生自激振荡的原因及条件4.4负反馈放大电路的自激振荡

3.自激振荡条件产生自激振荡。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2021/10/10星期日38二、负反馈放大电路的稳定判别4.4负反馈放大电路的自激振荡

1.稳定工作的条件：破坏自激振荡的条件或其中Gm——幅值裕度，一般要求Gm-10dB

m——相位裕度，一般要求

m45（保证可靠稳定，留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时或2021/10/10星期日39二、负反馈放大电路的稳定判别4.4负反馈放大电路的自激振荡