浙江省磐安县第三中学杨兰珍课件.ppt
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1、浙江省磐安县第三中学 杨兰珍,反馈放大电路,教学重点,反馈的基本概念、反馈极性和类型的判断、负反馈对放大电路性能的影响,教学难点,反馈极性和类型的判断,反馈的基本概念,反馈的类型及其判定方法,负反馈对放大电路性能的影响,例题及分析,课堂练习,放大电路引入负反馈的一般原则,小结,反馈的基本概念,1.什么是反馈 在电子系统中,把放大电路输出量(电压或电流)的部分或全部,经过一定的电路或元件反送回到放大电路的输入端,从而牵制输出量,这种措施称为反馈。有反馈的放大电路称为反馈放大电路。,2.反馈电路的一般方框图 任意一个反馈放大电路都可以表示为一个基本放大电路和反馈网络组成的闭环系统,其构成如图4.1
2、所示。,图4.1 反馈放大电路的一般方框图,图中Xi、Xid、Xf、Xo分别表示放大电路的输入信号、净输入信号、反馈信号和输出信号,它们可以是电压量,也可以是电流量。 没有引入反馈时的基本放大电路叫做开环电路,其中的A表示基本放大电路的放大倍数,也称为开环放大倍数。,3.反馈元件 在反馈电路中,既与基本放大电路输入回路相连,又与输出回路相连的元件,以及与反馈支路相连且对反馈信号的大小产生影响的元件,均称为反馈元件。,反馈的类型及其判定方法,反馈类型: 正反馈、负反馈,电压反馈、电流反馈,串联反馈、并联反馈,正反馈和负反馈 按照反馈信号极性的不同进行分类,反馈可以分为正反馈和负反馈。,1.定义
3、(1)正反馈:引入的反馈信号Xf增强了外加输入信号的作用,使放大电路的净输入信号增加,导致放大电路的放大倍数提高的反馈。,正反馈主要用于振荡电路、信号产生电路,其他电路中则很少用正反馈。,(2)负反馈:引入的反馈信号Xf削弱了外加输入信号的作用,使放大电路的净输入信号减小,导致放大电路的放大倍数减小的反馈。,一般放大电路中经常引入负反馈,以改善放大电路的性能指标。,2.判定方法 常用电压瞬时极性法判定电路中引入反馈的极性,具体方法如下。 (1)先假定放大电路的输入信号电压处于某一瞬时极性。如用“”号表示该点电压的变化是增大;用“-”号表示电压的变化是减小。,(2)按照信号单向传输的方向(如图4
4、.1中所示),同时根据各级放大电路输出电压与输入电压的相位关系,确定电路中相关各点电压的瞬时极性。 (3)根据反送到输入端的反馈电压信号的瞬时极性,确定是增强还是削弱了原来输入信号的作用。如果是增强,则引入的为正反馈;反之,则为负反馈。,判定反馈的极性时,一般有这样的结论:在放大电路的输入回路,输入信号电压ui和反馈信号电压uf相比较。当输入信号ui和反馈信号uf在相同端点时,如果引入的反馈信号uf和输入信号ui同极性,则为正反馈;若二者的极性相反,则为负反馈。当输入信号ui和反馈信号uf不在相同端点时,若引入的反馈信号uf和输入信号ui同极性,则为负反馈;若二者的极性相反,则为正反馈。图4.
5、2所示为反馈极性的判定方法。,图4.2 反馈极性的判定,如果反馈放大电路是由单级运算放大器构成,则有反馈信号送回到反相输入端时,为负反馈;反馈信号送回到同相输入端时,为正反馈。,反馈极性判别的简单方法: 反馈元件直接接回到输入端: 反馈元件接回到非输入端:,反馈信号极性与输入信号极性相同为正反馈; 反馈信号极性与输入信号极性相反为负反馈,反馈信号极性与输入信号极性相反为正反馈; 反馈信号极性与输入信号极性相同为负反馈,电压反馈和电流反馈 1.定义 (1)电压反馈: 反馈信号从输出电压uo采样。 (2)电流反馈: 反馈信号从输出电流io采样。,2.判定方法 (1)根据定义判定,方法是:令uo=0
6、,检查反馈信号是否存在。若不存在,则为电压反馈;否则为电流反馈。 (2)一般电压反馈的采样点与输出电压在相同端点;电流反馈的采样点与输出电压在不同端点。,电压电流反馈判别的简单方法:,电压反馈:反馈信号直接取自输出端 电流反馈:反馈信号取自非输出端,串联反馈和并联反馈 1.定义 (1)串联反馈:反馈信号Xf与输入信号Xi在输入回路中以电压的形式相加减,即在输入回路中彼此串联。 (2)并联反馈:反馈信号Xf与输入信号Xi在输入回路中以电流的形式相加减,即在输入回路中彼此并联。,2.判定方法 如果输入信号Xi与反馈信号Xf在输入回路的不同端点,则为串联反馈;若输入信号Xi与反馈信号Xf在输入回路的
7、相同端点,则为并联反馈。,可理解为:反馈信号直接送回到输入端为并联反馈,送回到非输入端为串联反馈,负反馈放大电路的四种组态,1.电压串联负反馈 2.电压并联负反馈 3.电流串联负反馈 4.电流并联负反馈,图4.3,如图4.3所示负反馈放大电路,采样点和输出电压同端点,为电压反馈;反馈信号与输入信号在不同端点,为串联反馈。因此电路引入的反馈为电压串联负反馈。,放大电路引入电压串联负反馈后,通过自身闭环系统的调节,可使输出电压趋于稳定。 电压串联负反馈的特点:输出电压稳定,输出电阻减小,输入电阻增大,具有很强的带负载能力。,图4.4,如图4.4所示由运放所构成的电路,采样点和输出电压在同端点,为电
8、压反馈;反馈信号与输入信号在同端点,为并联反馈。因此电路引入的反馈为电压并联负反馈。,电压并联负反馈的特点: 输出电压稳定, 输出电阻减小, 输入电阻减小。,图4.5,如图4.5所示电路,电路中电阻R1构成反馈网络F。当输出电压uo=0时,反馈信号仍然存在,为电流反馈;反馈信号与输入信号在不同端点,为串联反馈。因此电路引入的反馈类型为电流串联负反馈。,电流串联负反馈的特点:输出电流稳定,输出电阻增大,输入电阻增大。,图4.6,如图4.6所示由运放所构成的电路,反馈信号与输入信号在同端点,为并联反馈;输出电压uo=0时,反馈信号仍然存在,为电流反馈。因此电路引入的反馈为电流并联负反馈。,电流并联
9、负反馈的特点为:输出电流稳定,输出电阻增大,输入电阻减小。,2.反馈深度(1AvF),反馈放大电路的一般表达式 1.闭环电压放大倍数Avf,负反馈对放大电路性能的影响,从反馈放大电路的一般表达式可知,电路中引入负反馈后其增益下降,但放大电路的其他性能会得到改善,如提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真、抑制噪声干扰、扩展通频带等。,1.提高放大倍数的稳定性 闭环放大电路增益的相对变化量是开环放大电路增益相对变化量的(1+AF)分之一。即负反馈电路的反馈越深,放大电路的增益也就越稳定。 前面的分析表明,电压负反馈使输出电压稳定,电流负反馈使输出电流稳定,即在输入一定的情况下,可以维持放大器增益的稳
10、定。,2.减小环路内的非线性失真 三极管是一个非线性器件,放大器在对信号进行放大时不可避免地会产生非线性失真。假设放大器的输入信号为正弦信号,没有引入负反馈时,开环放大器产生如图4.10(a)所示的非线性失真,即输出信号的正半周幅度变大,而负半周幅度变小。,图4.7 引入负反馈减小失真,现在引入负反馈,假设反馈网络为不会引起失真的线性网络,则反馈回的信号同输出信号的波形一样。反馈信号在输入端与输入信号相比较,使净输入信号Xid=(Xi-Xf)的波形正半周幅度变小,而负半周幅度变大,如图4.7(b)所示。经基本放大电路放大后,输出信号趋于正、负半周对称的正弦波,从而减小了非线性失真。,图4.7
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