电子技术电路(模拟部分)康华光版课件第七章.ppt

1、1,7反馈放大电路,7.1反馈的基本概念与分类,7.2负反馈放大电路的四种组态,7.4负反馈对放大电路性能的影响,7.3负反馈放大电路增益的一般表达式,2,7反馈放大电路,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,7.5深度负反馈条件下的近似计算,7.6负反馈放大电路设计,3,7.1反馈的基本概念与分类,7.1.1什么是反馈,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,7.1.5电压反馈与电流反馈,4,7.1.1什么是反馈,1.反馈(feedback),内部反馈,外部反馈,将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部通过反馈网络，用一

2、定的方式送回到输入回路，以影响输入电量的过程。反馈体现了输出信号对输入信号的反作用,5,7.1.1什么是反馈,1.反馈(feedback),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）,+,x,I,x,F,x,O,基本放大,电路A,x,ID,反馈网络,F,6,2.开环与闭环,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,7.1.1什么是反馈,7,3.本级反馈与级间反馈,7.1.1什么是反馈,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量,级间负反馈,8,7.1.2直流反馈与交流反馈,

3、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。,直流通路中存在的反馈直流反馈（稳定静态工作点）,交流通路中存在的反馈交流反馈（改善交流性能）,例,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),9,7.1.2直流反馈与交流反馈,V,V,V,+,e1,-,1,R,R,R,C,c3,v,c1,T,1,CC,3,+V,i,T,T,R,2,e2,c2,R,C,f1,R,R,f2,v,o,+,-,10,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。,7.1.3正反馈与负反馈,例,(+),(+),(-),(-),(-),净输入量,

4、(+),(+),(-),(-),净输入量,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,11,7.1.3正反馈与负反馈,+,f,I,1,2,R,b1,c2,T,i,R,c1,v,T,R,R,c3,R,12V,12V,v,O,T,3,b2,R,12,7.1.4串联反馈与并联反馈,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。,13,7.1.5电压反馈与电流反馈,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。,电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例,输出短路法：假设输出端交流短路，R

5、L=0或vo=0,14,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,15,例,7.2负反馈放大电路的四种组态,电压串联负反馈,动画演示,Voltage-seriesnegativefeedback,16,例,电压并联负反馈,i,i,i,id,i,f,f,R,L,R,+,V,s,i,R,s,v,o,动画演示,Voltage-shuntnegativefeedback,7.2负反馈放大电路的四种组态,17,例,电流串联负反馈,V,V,+,id,v,f,R,f,v,R,L,v,i,R,s,s,v,o,i,动画演示,Current-seriesnegativefeedback,7.2负反馈放大电路的四种组

6、态,18,例,电流并联负反馈,动画演示,Current-shuntnegativefeedback,7.2负反馈放大电路的四种组态,19,7.2负反馈放大电路的四种组态,例,20,7.2负反馈放大电路的四种组态,例,21,例,电流并联负反馈,T1,CC,V,1,R,2,R,s,i,T2,3,R,R,b1,i,o,i,Current-shuntnegativefeedback,7.2负反馈放大电路的四种组态,R,s,v,o,+,22,A.电压串联,RL,电压负反馈：稳定输出电压,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,各种反馈类型的特点,7.2负反馈放大电路的四种组态,23,各种反馈类型的特点,B.

7、电流并联,RL,电流负反馈：稳定输出电流,并联反馈：输入端电流求和（KCL）,其他两种阻态有类似的结论,7.2负反馈放大电路的四种组态,24,A.串联反馈,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。,7.2负反馈放大电路的四种组态,25,B.并联反馈,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。,7.2负反馈放大电路的四种组态,26,7.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式,7.2

8、.1负反馈放大电路的方框图,7.2.2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,27,7.2.1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）,动画演示,28,2.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,7.2.1负反馈放大电路的方框图,29,2.信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,7.2.1负反馈放大电路的方框图,单向化,30,7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式,1.表达式推导

9、,反馈系数,闭环增益(closed-loopgain),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,开环增益(open-loopgain),31,7.2.2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,32,2.反馈深度(feedbackdesensitivity)的讨论,一般负反馈,7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,33,3.环路增益(loopgain),7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式,环路电压增益=,动画演示,34,7.4负反

10、馈对放大电路性能的影响,提高增益的稳定性,减少非线性失真,扩展频带,对输入电阻和输出电阻的影响,为改善性能引入负反馈的一般原则,抑制反馈环内噪声,35,7.4.1提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍,表明引入负反馈后，增益的相对变化是未加负反馈时增益的相对变化的1/(1+AF)。即引入负反馈使电路增益的稳定性提高。,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。,36,7.4.2减少非线性失真,闭环时增益减小，线性度变好。,开环特性闭环特性,动画演示,37,加反馈前,加反

11、馈后,失真,改善,7.4.2减少非线性失真,38,信噪比：,7.4.3抑制反馈环内的噪声和干扰,39,增加一级无噪声的前置级，使新的信噪比提高。,负反馈只对环内噪声起抑制作用，对环外噪声不起抑制作用。,7.4.3抑制反馈环内的噪声和干扰,动画演示,40,(1)串联负反馈使输入电阻增加,无反馈时：,有反馈时：,7.4.4对输入、输出电阻的影响,41,(2)并联负反馈使输入电阻减小,无反馈时：,有反馈时：,7.4.4对输入、输出电阻的影响,42,电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）恒压源输出电阻小。,(3)电压负反馈使输出电阻减小,放大电路空载时可等效右图框中为电压源：,输出电阻越小，输出电压越

12、稳定，反之亦然。,7.4.4对输入、输出电阻的影响,43,电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）恒流源输出电阻大。,(4)电流负反馈使输出电阻提高,放大电路空载时可等效为右图框中电流源：,输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。,7.4.4对输入、输出电阻的影响,44,估算输入输出电阻,（1）电压串联负反馈,RifRb1,ROf0,R,7.4.4对输入、输出电阻的影响,45,估算输入输出电阻,（2）电压并联负反馈,RifRS,ROf0,v,7.4.4对输入、输出电阻的影响,46,估算输入输出电阻,（3）电流并联负反馈,ROfRC2,RifRS,7.4.4对输入、输出电阻的影响,47,扩展频带,

13、48,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,引电压负反馈,要稳定输出电流,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,49,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。,例题,50,（2）希望接入负载后，输出电压vo基本稳定。,例题,51,（3）希望输入端向信号源索取的电流小。,例题,52,（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？,V,V,V,V,

14、1,5,1,2,T,2,T,R,3,R,C,3,4,+V,R,CC,R,T,1,R,R,7,6,R,-,u,+,i,v,o,+,-,例题,53,7.5深度负反馈条件下的近似计算,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,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念,54,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。,深度负反馈的特点,7.5深度负反馈条件下的近似计算,55,电路如图所示，近似计算它的电压增益。,例题,56,电路如图所示

15、，近似计算它的电压增益。,例题,57,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,例题,58,电路如图所示，近似计算它的电压增益。,例题,虚短：,虚断：,闭环增益,反馈系数,闭环电压增益,59,求：(1)大环阻态；(2)二、三级局部阻态；(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,解：,(1)电压并联负反馈,(2),T2电流串联负反馈,T2和T3级间电流串联正反馈,例题,动画演示,60,闭环增益,闭环电压增益,解

16、：,例题,求：(1)大环阻态；(2)二、三级局部阻态；(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,61,求：(1)判断反馈阻态；(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,解：,(1)电压串联负反馈,例题,动画演示,62,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：,则反馈系数为,A1,A2,A3,求：(1)判断反馈阻态；(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益。,例题,63,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,2.各种反馈阻态的近似计算,7.6负反馈放大电路设计,64,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,2.各种反馈阻态的

17、近似计算,7.5深度负反馈条件下的近似计算,65,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,2.各种反馈阻态的近似计算,7.5深度负反馈条件下的近似计算,66,电压串联负反馈,*闭环输出电阻,比无反馈时减小了,2.各种反馈阻态的近似计算,7.5深度负反馈条件下的近似计算,67,7.5负反馈放大电路的稳定问题,7.5.1自激及稳定工作条件,*7.5.2频率补偿技术,68,7.5.1自激及稳定工作条件,1.自激振荡现象,在不加输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。,69,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

18、反馈。,变为正反馈。,此时，若满足,即当Xi=0时，仍会有输出信号。,2.自激振荡的原因,7.5.1自激及稳定工作条件,70,7.5.1自激及稳定工作条件,3.自激振荡的过程,71,自激振荡,即,又,得自激振荡条件,幅值条件,相位条件（附加相移）,闭环增益,7.5.1自激及稳定工作条件,反馈深度,4.自激振荡的条件,72,则放大器稳定。否则自激。,即：,5.稳定工作条件(neguiststabilitycriterion),破坏自激振荡条件,设反馈网络是电阻性的,7.5.1自激及稳定工作条件,73,则放大器稳定。否则自激。,满足：,为了切实保证稳定，要留有45余量，称为相位裕度,设反馈网络是电阻性的,6.稳定判据及稳定裕度,7.5.1自激及稳定工作条件,动画演示,74,同理，为了切实保证稳定，要留有10dB的余量，称为幅值裕度,满足：,则放大器稳定。否则自激。,设反馈网络是电阻性的,6.稳定判据及稳定裕度,7