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1、6.5.1 负反馈放大电路的自激条件 6.5.2 用波特图判断负反馈放大电路的自激,6.5 负反馈放大电路的稳定问题,负反馈可以改善放大电路的性能指标,越大越好吗?,6.5.1 自激及稳定工作条件,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。,由于存在RC回路,在高频区或低频区产生附加相移AF,当AF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。 在许多情况下反馈电路是由电阻构成的,所以F=0 ,AF = A+F= A。,2. 产生原因,6.5.1 负反馈放大电路的自激条件,6.5.1 自激及稳定工作
2、条件,3. 自激振荡条件,自激振荡,反馈深度,即,得自激振荡条件,幅值条件,相位条件(附加相移),闭环增益,6.5.2 负反馈放大电路的自激,1. 波特图的绘制 2. 放大电路自激的判断 3. 环路增益波特图的引入 4. 判断自激的条件,1. 波特图的绘制,有效地判断放大电路是否能自激的方法,可用波特图。 例:有一个三极点直接耦合开环放大电路的频率特性方程式如下:,图6.23 以20lg|Av |为Y坐标的波特图 (动画6-5),根据给定的频率特性方程,放大电路在高频段有三个极点频率fp1、fp2和fp3。105代表中频电压放大倍数(100dB),于是可画出幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线。
3、总的相频特性曲线是用每个极点频率的相频特性曲线合成而得到的。,相频特性曲线的Y坐标是附加相移A。当A=180时,即图中的S点对应的频率称为临界频率fc。当f= fc时反馈信号与输入信号同相,负反馈变成了正反馈,只要信号幅度满足要求,即可自激。,6.5.1 自激及稳定工作条件,负反馈放大电路稳定性分析,即该点满足,对于幅度条件,6.5.1 自激及稳定工作条件,判断稳定性方法,若P点在 水平线之下,稳定;否则不稳定。,或,设反馈系数F1=10-4,闭环波特图与开环的波特图交P点,对应的附加相移A=90,不满足相位条件,不自激。,进一步加大负反馈量,设反馈系数F2=10-3,闭环波特图与开环的波特图
4、交P点,对应的附加相移A=135,不满足相位条件,不自激。,此时A虽不是 180,但已接近正反馈的范畴,因此当信号频率接近106Hz时,即P点时,放大倍数就有所提高。,再进一步加大反馈量,设反馈系数F3=10-2,闭环波特图与开环波特图交P“点,对应的附加相移A=180。当放大电路的工作频率提高到对应P“点处的频率时,满足自激的相位条件。,此时放大电路 有 40 dB 的 增 益, AF= 102 10-2=1, 正好满足放大电路 自激的幅度条件, 放大电路产生自激。 此时F是可取得的最大反馈系数。,6.5.1 自激及稳定工作条件,5. 负反馈放大电路稳定性分析,基本放大电,基本放大,图6.2
5、4 环路增益波特图,环路增益波特图,(动画6-6),4. 稳定裕度: 相位裕度m45 幅度裕度| Gm | 10 dB,4. 判断自激的条件,根据以上讨论,可将环路增益波特图分为三种情况,如图6.25所示。临界频率fc(180)大于切割频率f 0 则电路稳定。,(a)稳定:fcf0 ,Gm0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB,图6.25 判断自激的实用方法,消除自激的条件,1、当 使 2、当 使 在靠近主极点的地方加电容,例6.5:有一负反馈放大电路的频率特性表达式 如下:,1.试判断放大电路是否可能自激, 2.如果自激使用电容补偿消除之。,解:先作出幅频特性曲线和相频特性曲线, 如图6.24所示。,图6.26 利用电容补偿消除自激振荡 (动画6-7),加电容补偿,改变极点频率fp1的位置至102 Hz处,从新的相频特性曲线可知,在f 0处有45的相位裕量。因此负反馈放大电路稳定,可消除原来的自激。此时反馈系数F=0.1。,由A=180可确定临界自激线,所以反馈量使闭环增益在60dB以下时均可产生自激。,
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