第章放大电路中的反馈.ppt

1,第六章 放大电路中的反馈 （8学时） 第一节 反馈的基本概念及判断方法 第二节 负反馈放大电路的四种基本组态 第三节 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 第四节 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 第五节 负反馈对放大电路性能的影响 第六节 负反馈放大电路的稳定性 第七节 放大电路中其它形式的反馈（了解） 重点掌握：反馈的基本概念，负反馈组态与效果，反馈放大器在深度负反馈下的基本分析方法。 利用负反馈改善放大器的稳定性、通频率、改变输入电阻、输出电阻等动态性能也应掌握。,2,6.1.1. 反馈的基本概念,6.1 反馈的基本概念及判断方法,将电子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入量（输入电压或输入电流）的过程，称之为反馈。,一、什么是反馈？,3,二、反馈放大电路的方框图,三、反馈的基本类型,正反馈：使净输入量增大的反馈 负反馈：使净输入量减小的反馈,交流反馈：反馈量只含有交流量 直流反馈：反馈量只含有直流量,叠加,upuN ,uo=+uOM,upuN ,uo=-uOM,uo=Aod (uP-uN),集成运放,4,6.1.2. 反馈的判断,一、有无反馈的判断,直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。,直流反馈与交流反馈,直流反馈,交流反馈,无反馈,有反馈,无反馈,直流通路,交流通路,5,二、反馈极性的判别：,瞬时极性法。,使 ，则为正反馈； 使 ，则为负反馈。,负反馈,正反馈,负反馈,+,-,+,+,+,由单个集成运放构成的反馈电路,反馈信号接同 相输入端时为正反馈,接反相输入端时为负反馈,-,uD= uP- uN,uD= uN- uP,iD= iI- iF,6,Re 既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈，也有直流反馈；,R3和 R6既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈，也有直流反馈；,三极管电路：净输入信号找uBE 或 iB,uBE 减小，为负反馈。,uBE 减小，为负反馈。,7,例：下图是否引入反馈？ 直流反馈还是交流反馈？ 正反馈还是负反馈？,解：引入了反馈：R3、R4 既有直流反馈又有交流反馈 R3、R4均为负反馈,uD= uN- uP = uI- uF,8,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,本节的负反馈放大电路指的是交流负反馈放大电路,6.2.1. 负反馈放大电路分析要点,无外加反馈时,开环差模放大倍数 Aod=uo/(uP-uN) Aod 通常在105 左右 输入电阻很大,所以 UPUN, IP0, IN0,有外加负反馈时,1.可使输出电压稳定 2.闭环差模放大倍数 Af=uo/(uI-uo) uouI , uo=(uI-uo) 闭环放大倍数Af1,9,总之： 1、交流负反馈可稳定输出电压或输出电流，同时使电路的电压或电流放大倍数减小； 2、反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比； 3、负反馈是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量，进而调整输出量。 要想对负反馈放大电路进行定量分析，首先应研究下列问题： 1、从输出端看，反馈量是取自输出电压，还是取自输出电流； 2、从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加（串联）还是以电流方式相叠加（并联）。,综合考虑输入端和输出端，可把负反馈分为四种： 电压串联负反馈 电流串联负反馈 电压并联负反馈 电流并联负反馈,10,四种组态的电路的方块图:,6.2.2. 负反馈放大电路的四种组态,11,解：据图示瞬时极性：,所以，为电压串联负反馈。,解：据图示瞬时极性：,所以，为电压并联负反馈。,所以，输出电压与负载无关，电压负反馈稳定输出电压，RO0,12,解：据图示瞬时极性：,所以，为电流串联负反馈,解：,所以，为电流并联负反馈。,所以，输出电流与负载无关，电流负反馈稳定输出电流，RO,13,若将输出电压 短路，反馈量若取自于输出电压，则反馈量必为0，故可以判断为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则反馈量不为0，故可以判断为电流反馈。,6.2.3. 负反馈放大电路组态的判断,电压反馈或电流反馈的判断方法：,串联反馈或并联反馈的判断方法：,四种反馈组态的放大倍数： 电压串联负反馈 电流串联负反馈 电压并联负反馈 电流并联负反馈,14,所以，为电压串联负反馈。,所以，为电压并联负反馈。,为电压反馈,为串联负反馈,为电压反馈,为并联负反馈,15,所以，为电流串联负反馈,所以，为电流并联负反馈。,为电流反馈,为串联负反馈,为电流反馈,为并联负反馈,16,三极管电路：净输入信号找uBE 或 iB,所以，为电流串联负反馈,所以，为电压串联负反馈,17,所以，为并联负反馈。,所以，为电流反馈。,该电路为电流并联负反馈。,电流串联负反馈,电压串联负反馈,18,6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式,1. 负反馈放大电路的一般形式,19,20,21,2. 基本放大电路的计算,反馈网络对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路电压反馈使输出端短路。,(1) 开环时反馈网络的负载效应,22,反馈网络对输出端的影响：串联反馈在输入级与反馈网络的连接处断开；并联反馈使输入端对地短路。,(2) 考虑开环时反馈网络的负载效应，得到负反馈放大电路中的基本放大电路，据此进行求解开环放大倍数A。,23,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电压串联负反馈。,将输出端短路，得到反馈网络对输入端的影响。,断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响。,24,电流串联负反馈,电压并联负反馈,25,电流并联负反馈,利用集成运放构成的负反馈放大电路，一般均满足1+AF1的条件，因而，在近似分析中均可认为Af1/F，而不必求出基本放大电路的A。,26,6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析,6.4.1. 深度负反馈的实质,6.4.2. 深度负反馈放大电路的计算,27,6.4.2. 反馈网络及放大倍数的分析,电压串联负反馈。,电流串联负反馈。,28, +,电压并联负反馈。,电流并联负反馈。,29,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解1：该电路为电压并联负反馈。,解2：,30,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解1：该电路为电流串联负反馈。,i1,i2,iO,i3,31,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流串联负反馈。,将输入端开路，得到反馈网络对输出端的影响。,32,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电压串联负反馈。,33,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流并联负反馈。,将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。,34,6.5 负反馈对放大电路性能的影响,6.5.1. 稳定放大倍数,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。,35,6.5.2. 改变输入电阻和输出电阻,串联反馈,一、 对输入电阻的影响,并联反馈,串联反馈使输入电阻增大,并联反馈使输入电阻减小,36,电压反馈,二、对输出电阻的影响,电流反馈,电压反馈使输出电阻减小,电流反馈使输出电阻增大,37,6.5.3. 展宽频带,基本放大电路高频段的放大倍数为,引入负反馈后,高频段的放大倍数为,分子分母均除以 (1+AmF) ,得,38,6.5.4. 减小非线性失真,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环时增益减小，线性度变好。,结论:,39,6.5.5. 放大电路中引入负反馈的一般原则,要稳定静态工作点 引入直流负反馈,要改善电路的动态性能 引入交流负反馈,要稳定输出电压，降低输出电阻 引入电压负反馈,要稳定输出电流，增加输出电阻 引入电流负反馈,要增大输入电阻，减小信号源内阻上的压降（信号源为电压源） 引入串联负反馈,要减小输入电阻，减小信号源内阻上的分流（信号源为电流源） 引入并联负反馈,要进行信号变换时 引入合适组态的负反馈,40,电压串联负反馈 uiuo,电流串联负反馈 uiio,电流并联负反馈 iiio,电压并联负反馈 iiuo,41,解：1. 电压串联负反馈,2. 电流串联负反馈,3. 电流并联负反馈,4. 电压并联负反馈,42,例：根据下列要求，正确连接下列电路。,1. 减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力； 2.将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO； 3.将输入电流 iI 转换成稳定的输出uO。,1. 电压串 联负反馈,43,例：根据下列要求，正确连接下列电路。,1. 减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力； 2.将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO； 3.将输入电流 iI 转换成稳定的输出uO。,1. 电压串 联负反馈,2. 电流并 联负反馈,44,例：根据下列要求，正确连接下列电路。,1. 减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力； 2.将输入电流 iI 转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO； 3.将输入电流 iI 转换成稳定的输出uO。,1. 电压串 联负反馈,2. 电流并 联负反馈,3. 电压并 联负反馈,45,6.6 负反馈放大电路的稳定性,6.6.1 负反馈放大电路自激振荡的原因和条件,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。,2.产生原因,使输入信号为零，电路的电扰动产生的微弱信号被不断放大，最终将产生自激振荡。,46,3. 自激振荡条件,产生自激振荡。,反馈深度,自激振荡的平衡条件：,闭环增益,写成幅值与相角的形式：,47,要消除自激振荡，必须破坏自激振荡条件，让,或写为,Gm 幅值裕度,m 相位裕度,一般要求Gm -10dB， m 45，保证可靠稳定，留有余地。,6.6.2 负反馈放大电路的稳定性的定性分析,单管放大电路引入负反馈，最大附加相移 - 90 ，不会引起自激振荡。 两级放大电路引入负反馈，最大附加相移 -180 ，但是f=时A=0，所以不会引起自激振荡。 三级放大电路引入负反馈，最大附加相移 -270 ，所以可能引起自激振荡。,48,作业：,6.4 6.5, 6.7 6.1，6.2 6.8, 6.9, 6.10 6.12, 6.14,49,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流串联负反馈。,将输出端开路，得到反馈网络对输入端的影响。,断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响。,注意：负反馈放大电路的Af不一定是电压放大倍数，因而，此时求电压放大倍数时，需要进行相应的变换。,50,例：求图示电路的闭环放大倍数。,解：该电路为电流并联负反馈。,将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。,