大电路的分析方法负反馈放大电路的稳定性问题.ppt

6.1反馈的基本概念与分类 6.2负反馈放大电路的方框图及增益表达式 6.3负反馈放大电路性能的改善 6.4负反馈放大电路的分析方法 6.5负反馈放大电路的稳定性问题,第六章 反馈放大电路,第六章 负反馈放大电路,一. 从一个例子说起稳定工作点电路,输入量：Vi、VBE、iB,反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。,6.1 反馈的基本概念,输出量：VO、VCE、iC,正向传输信号从输入端到输出端的传输,二. 几个基本概念,1. 正向传输与反向传输,电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。,正向传输信号从输入端到输出端的传输,信号的正向传输,反向传输信号从输出端到输入端的传输,反馈传输(通路) （反馈网络）,信号的正向传输,既有正向传输，又有反馈 称为闭环状态。,直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。,2.直流反馈与交流反馈,直流反馈,电路中引入直流反馈的目的，一般是为了稳定静态工作点Q。,解：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。,例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。,交、直流反馈,例：基本放大器，无反馈，净输入量Vbe=Vi，电压放大倍数为：,3.负反馈与正反馈,负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。,引入反馈后，净输入量Vbe =Vi- Vf ， 电压放大倍数为：,可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。,正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。,本级反馈反馈只存在于某一级放大器中,级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中,例,级间反馈通路,4.本级反馈与级间反馈,放大：,迭加：,1.方框图：,A称为开环放大倍数,AF称为闭环放大倍数,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,负反馈放大器,F称为反馈系数,三. 负反馈放大电路的方框图,6.2 负反馈放大器的四种类型,负反馈类型有四种组态: 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈,一. 电压串联负反馈,因为反馈电压：,从输入端看，有：,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈,vd = vi -vF,故为串联负反馈。,用“瞬时极性法”判断反馈极性： 假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,反馈量与输出电压成比例， 所以是电压反馈。,二.电压并联负反馈,因为反馈电流：,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈,id = ii -iF,从输入端看有：,反馈量与输出电压成比例， 所以是电压反馈。,故为并联负反馈。,三.电流并联负反馈,因为反馈电流：,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈,又因为在输入端有:,反馈量与输出电流成比例， 所以是电流反馈。,故为并联负反馈。,分立电路组成的电流并联负反馈,引入电流负反馈的目的稳定输出电流,稳定过程：,负载变化时，输出电流稳定输出电阻,RL ,四.电流串联负反馈,因为反馈电压：Uf=ioRf,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈,vd = vi -vF,又因为在输入端有,反馈量与输出电流成比例， 所以是电流反馈。,故为串联负反馈。,五.反馈类型及判别方法总结,1.直流反馈与交流反馈注意电容的“隔直通交”作用,例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？,2.反馈极性：正反馈与负反馈,判定方法“瞬时极性法”,例题2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。,对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。,对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。,动画演示,3. 取样方式电压反馈与电流反馈,假设输出端交流短路（RL=0），即UO=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比 例。,判断方法输出短路法：,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比 例。,例题3:试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。,4.比较方式串联反馈和并联反馈,串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：,此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,此时反馈信号与输入信号 是电压相加减的关系。,并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：,vd = vi -vF,对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。,对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。,例题5:试判断下列电路中的反馈组态。,解:电压串联负反馈。,（a）：,解:电压并联负反馈。,（b）：,动画演示,（1）串联反馈,5. 信号源对反馈效果的影响,vd = vI -vF,所以vI应为恒压源，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vd的变化。,（2）并联反馈,id = iI -iF,所以iI应为恒流源，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id的变化。,end,例题: 回答下列问题。,1.若要实现串联电压反馈, Rf 应接向何处? 2.要实现串联电压负反馈,运放的输入端极性如何确定？,6.3 负反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,改变输入电阻和输出电阻,在放大器中引入负反馈,降低了放大倍数,使放大器的性能得以改善：,一. 提高放大倍数的稳定性,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,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。,4. 负反馈对输入电阻的影响,(1) 串联负反馈使输入电阻增加,无反馈时：,有反馈时：,(2)并联负反馈使输入电阻减小,无反馈时：,有反馈时：,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,6.4 负反馈放大电路的计算,本节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算,1. 估算的依据,深度负反馈：,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关,由,得,方法一：,一. 估算电压增益,方法二：,根据,将,代入上式,得,即：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“虚短”、“虚断”的概念,深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf0,V+=V-（运放电路）,Ve=Vb（三极管电路）,(1)“虚短”Vd0,(2)“虚断”Id0,ii+=ii-=0 （运放电路）,ib=0（三极管电路）,“虚短”与“虚断”,（1） 电压串联负反馈,例1.分立电路电压串联负反馈,2. 举例,解：用方法一。,求反馈系数：,求闭环电压放大倍数：,例2.运放组成的电压串联负反馈电路,解：用方法二。,利用虚短和虚断的概念得知,则,闭环电压增益,=,（2 ）电流并联负反馈放大器,反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,解：用方法一。,例1.分立电路电流并联负反馈,闭环电压增益：Ausf=VO/Vi,利用虚短和虚断可知,例2. 运放组成的电流并联负反馈放大器,解：用方法二。,Vi=Ii R1 Ii=If,（3）电压并联负反馈,例1.分立电路电压并联负反馈,反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,解：用方法一。,例2.运放组成的电压并联负反馈,利用虚短和虚断可知,V+=V-=0,Ii=If,Vi/R1=-VO/Rf,得：Auf=VO/Vi,闭环增益,闭环电压增益,例1. 分立元件组成的电流串联负反馈,反馈系数为,解：用方法一。,由第二章知，该电路闭环电压增益:,（4）电流串联负反馈,Uf=-IORe1,例2.运放组成的电流串联负反馈,闭环电压增益:,利用虚短和虚断可知,解：用方法二。,二. 估算输入输出电阻,在深度负反馈条件下：,注：表中的输入、输出电阻均指反馈环中的输入、输出电阻。,（1）电压串联负反馈,举例,RifRb1/Rb2,ROf0,（2）电压并联负反馈,RifRS,ROf0,