1、电子技术基础电子技术基础模拟部分模拟部分 （第六版）（第六版）华中科技大学华中科技大学 2华中科技大学 张林电子技术电子技术基础模拟部分基础模拟部分1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 频率响应频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路8 8 反馈放大电路反馈放大电路9 9 功率功率放大放大电路电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源华中科技大学 张林38 8 反馈放大
2、反馈放大电路电路8.1 8.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类8.2 8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式8.3 8.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响8.4 8.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算8.5 8.5 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计8.6 8.6 负反馈放大电路的负反馈放大电路的稳定性稳定性华中科技大学 张林48.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类8.1.1 什么是反馈什么是反馈8.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈8.1.4 串联
3、反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态5华中科技大学 张林8.1.1 什么是反馈什么是反馈 将将电电子子系系统统输输出出回回路路的的电电量量（电电压压或或电电流流），送回到输入回路的过程。送回到输入回路的过程。内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈6华中科技大学 张林8.1.1 什么是反馈什么是反馈输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）框图框图7华中科技大学 张林8.1.1 什么是反馈什么是
4、反馈反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路反馈通路反馈通路（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输8华中科技大学 张林8.1.1 什么是反馈什么是反馈判断电路是否存在反馈通路判断电路是否存在反馈通路反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（级间）（级间）9华中科技大学 张林8.1.1 什么是反馈什么是反馈理论上电源线和地线不能作为反馈通路理论上电源线和地线不能作为反馈通路反馈通路反馈通路（级间）（级间）10华中科技大学 张林8.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反
5、馈 根根据据反反馈馈到到输输入入端端的的信信号号是是交交流流，还还是是直直流流，或同时存在，来进行判别。或同时存在，来进行判别。交、直流反馈交、直流反馈交流反馈交流反馈11华中科技大学 张林8.1.2 直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈12华中科技大学 张林8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输出端看从输入端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了
6、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。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。净输入量可以是电压，也可以是电流。净输入量可以是电压，也可以是电流。13华中科技大学 张林8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。号表示）。(+)(+)(-)(-)(-)净输入量减小净输入量减小(+)(+)(-)(-)净输入
7、量增大净输入量增大负反馈负反馈正反馈正反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路14华中科技大学 张林(+)(+)(+)(+)(-)(-)8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路15华中科技大学 张林(+)(-)(+)(+)8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈16华中科技大学 张林(+)(+)(+)8.1.3 正反馈与负反馈正反馈与负反馈反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小本级负反馈本级负反馈17华中科技大学 张林8.
8、1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联串联串联：串联：输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVL）-vi+vid+vf=0 即即 vid=vi-vf并联：并联：输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCL）ii-iid-if=0 即即 iid=ii-if并联并联18华中科技大学 张林8.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈并联：反馈量并联：反馈量xf和输入量和输入量xi接于同一输入端。接于同一输入端。串联：反馈量串联：反馈量xf和输入量和输入量xi接于不同的输入端。接于不同的输入端。由信号在输入
9、端的连接方式判定由信号在输入端的连接方式判定19华中科技大学 张林8.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈并联反馈并联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf(if)20华中科技大学 张林8.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈串联反馈串联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf(vf)判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈21华中科技大学 张林8.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响串联负反馈串联
10、负反馈vid=vi-vf 则则vi最最好好为为恒恒压压源源，即即信号源内阻信号源内阻Rs越小越好。越小越好。要要想想反反馈馈效效果果明明显显，就就要要求求vf变变化化能能有有效效引引起起vid的的变化。变化。22华中科技大学 张林8.1.4 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响并联负反馈并联负反馈iid=ii-if 则则ii最最好好为为恒恒流流源源，即即信信号源内阻号源内阻Rs越大越好。越大越好。要要想想反反馈馈效效果果明明显显，就就要要求求if变变化化能能有有效效引引起起iid的的变化。变化。23华中科技大学 张林8.1.5 电压反馈与电流反馈电压
11、反馈与电流反馈 电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定对象决定电压反馈：反馈信号电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即和输出电压成比例，即xf=Fvo并联结构并联结构串联结构串联结构电流反馈：反馈信号电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 24华中科技大学 张林8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈电压负反馈电压负反馈RL vo o xf xid vo 电压负反馈稳定输出电压电压负反馈稳定输出电压xf=Fvo，xid=xixf25华中科技大学 张林8.1.5 电压反馈与电流反
12、馈电压反馈与电流反馈电流负反馈电流负反馈RL io o xf xid io 电流负反馈稳定输出电流电流负反馈稳定输出电流xf=Fio，xid=xixf26华中科技大学 张林8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法 将将负载负载短路，反馈量仍然存在短路，反馈量仍然存在电流反馈。电流反馈。将将负负载载短短路路（未未接接负负载载时时输输出出对对地地短短路路），反反馈馈量量为为零零电压反馈。电压反馈。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路27华中科技大学 张林8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈电压反馈电压反馈反馈通
13、路反馈通路28华中科技大学 张林8.1.5 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈电流反馈电流反馈反馈通路反馈通路29华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态由此可组成四种组态：由此可组成四种组态：输入端：输入端：输出端：输出端：电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联四种组态四种组态反反馈馈网网络络在在放放大大电电路路输输入入端端的的连连接接分分为为串串联联和和并联并联两种方式。两种方式。反反馈馈信信号号在在输输出出端端分分为为电电压压取取样样和和电电流流取取样样两种方式。两种方式。30华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的
14、四种组态负反馈放大电路的四种组态1.电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVLKVL）：vidid=vi i-vf f 稳定输出电压稳定输出电压特点：特点：电压控制的电压源电压控制的电压源（VCVSVCVS），电压，电压/电压转换电压转换31华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKCL）：iidid=ii i-if f 稳定输出电压稳定输出电压 电流控制的电压源电流控制的电压源（CCVSCCVS），电流），电流/电压转换电压转换特点：特点：2.电压并联负反馈放大
15、电路电压并联负反馈放大电路32华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态 输入以电压形式求和输入以电压形式求和（KVLKVL）：vidid=vi i-vf f 稳定输出电流稳定输出电流 电压控制的电流源电压控制的电流源（VCCSVCCS），电压，电压/电流转换电流转换特点：特点：3.电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路33华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态 输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKCL）：iidid=ii i-if f 稳定输出电流稳定输出电流 电流控制的电流源电流控制的电流源（CCC
16、SCCCS），电流，电流/电流转换电流转换特点：特点：4.电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路34华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态电压负反馈：电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：串联反馈：输入端电压求和（输入端电压求和（KVLKVL）电流负反馈：电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：并联反馈：输入端电流求和（输入端电流求和（KCLKCL）不同组态的特点：不同组态的特点：35华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态反馈组态判断举例（
17、交流）反馈组态判断举例（交流）(+)(-)(-)(-)级间电流并联负反馈级间电流并联负反馈36华中科技大学 张林8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态(+)(+)(-)(-)电压并联负反馈电压并联负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）37华中科技大学 张林(+)(+)(-)(+)(+)(+)8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈电流串联电流串联负反馈负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）38华中科技大学 张林(+)(+)(-)(+)(+)8.1.6 负反馈放大电路的四种组态负反馈
18、放大电路的四种组态电压串联电压串联负反馈负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）39华中科技大学 张林8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式输输入入输输出出1.信号的单向化传输信号的单向化传输信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输信号的反向传输信号在反馈网络信号在反馈网络中的正向传输中的正向传输信号在基本放大电信号在基本放大电路中的反向传输路中的反向传输正向传输：正向传输：信号由输入到信号由输入到输出的传输输出的传输反向传输：反向传输：信号由输出到信号由输出到输入的传输输入的传输40华中科技大学 张林8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放
19、大电路增益的一般表达式输输入入输输出出信号的正向传输信号的正向传输信号的反向传输信号的反向传输正向传输：正向传输：信号由输入到信号由输入到输出的传输输出的传输反向传输：反向传输：信号由输出到信号由输出到输入的传输输入的传输1.信号的单向化传输信号的单向化传输41华中科技大学 张林8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益因为因为所以所以已知已知闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式即即2.闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式42华中科技大学 张林信信号号量量或或信号传递比信号传递比反馈组态反馈组态电压串联电压串联电
20、流并联电流并联电压并联电压并联电流串联电流串联Av=vo/vidAi=io/iidF=xf/xoFv=vf/voFi=if/ioAvf=vo/vi功能功能vi控制控制vo，电，电压放大压放大ii控制控制io，电，电流放大流放大xoxi、xf、xidAf=xo/xi负反馈放大电路中各种信号量的含义负反馈放大电路中各种信号量的含义A=xo/xidvoiovi、vf、vidii、if、iidii控制控制vo，电流，电流转换为电压转换为电压vi控制控制io，电压，电压转换为电流转换为电流voiovi、vf、vidii、if、iid43华中科技大学 张林8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电
21、路增益的一般表达式一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈自激振荡自激振荡 一般情况下，一般情况下，A和和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，响时，Af、A和和F分别用分别用 、和和 表示。表示。即即3.反馈深度讨论反馈深度讨论华中科技大学 张林448.3 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响8.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性8.3.2 减小非线性失真减小非线性失真8.3.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声8.3.4 对对输入电阻和输出电阻的影响输入电阻和输出电阻的影响8.3.5 扩展频带扩
22、展频带45华中科技大学 张林8.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性闭环时闭环时对对A求导得求导得只考虑幅值有只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF另一方面另一方面,在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 即即闭闭环环增增益益只只取取决决于于反反馈馈网网络络。当当反反馈馈网网络络由由稳稳定定的的线线性性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。负反馈的组态不同，稳定的增益不同（负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf、Arf、Agf、Aif）46华中科技大学 张林8.3.2 减小非线性失真减小非线性失真闭环时增益
23、减小，线性度变好。闭环时增益减小，线性度变好。只能减少环内放大电只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于使引入负反馈，也无济于事。事。47华中科技大学 张林8.3.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声自学自学48华中科技大学 张林8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈串联负反馈1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响开环输入电阻开环输入电阻 Ri=vid/ii因为因为 vf=Fxo xo=Avid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rif=vi/ii所以所以 vi=vid+vf=(1
24、AF)vid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rif=vi/ii引入串联负反馈后，输入电阻增加了。引入串联负反馈后，输入电阻增加了。49华中科技大学 张林8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 并联负反馈并联负反馈闭环输入电阻闭环输入电阻 引入并联负反馈后，输引入并联负反馈后，输入电阻减小了。入电阻减小了。注意注意:反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。影响。1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响50华中科技大学 张林8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响例如例如图中图中R1 1不在环内不在环内
25、但是但是当当R1 时，反馈对时，反馈对Rif几乎没有影响。几乎没有影响。1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响51华中科技大学 张林8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响52华中科技大学 张林8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响闭环输出电阻闭环输出电阻而而 xid=-xf=-Fvt 忽略反馈网络对忽略反馈网络对it的分流的分流所以所以 引入电压负反馈后，输引入电压负反馈后，输出电阻减小了。出电阻减小了。电压负反馈电压负反馈2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响53华中科技大学 张林8.3
26、4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 电流负反馈电流负反馈闭环输出电阻闭环输出电阻 引入电流负反馈后，输引入电流负反馈后，输出电阻增大了。出电阻增大了。注意注意:反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响54华中科技大学 张林8.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反
27、馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 特别注意表特别注意表8.3.1的内容的内容增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流55华中科技大学 张林8.3.5 扩展频带扩展频带1.频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应基本放大电路的高频响应 为为基基本本放放大大电电路通带增益路通带增益比开环时增加了比开环时增加了根据闭环增益表达式有根据闭环增益表达式有（设反馈网络为纯阻网络）（设反馈网络为纯阻网络）闭环通带增益闭环通带增益其中其中同理可得同理可得闭环上限频
28、率闭环上限频率比开环时减小了比开环时减小了闭环下限频率闭环下限频率56华中科技大学 张林8.3.5 扩展频带扩展频带2.不同负反馈深度下的频带不同负反馈深度下的频带57华中科技大学 张林8.3.5 扩展频带扩展频带放大电路的增益放大电路的增益-带宽积为常数带宽积为常数 闭环增益闭环增益-带宽积带宽积开环增益开环增益-带宽积带宽积3.增益增益-带宽积带宽积58华中科技大学 张林8.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点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即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于由于则则又因为又因为代入上式代
29、入上式得得（也常写为（也常写为 xf f xi i）净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量（xid id 0）#如何满足深度负反馈条件？如何满足深度负反馈条件？如何满足深度负反馈条件？如何满足深度负反馈条件？#既然深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关，那既然深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关，那既然深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关，那既然深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关，那么是否意味着基本放大电路的增益么是否意味着基本放大电
30、路的增益么是否意味着基本放大电路的增益么是否意味着基本放大电路的增益A A已经无关紧要了？已经无关紧要了？已经无关紧要了？已经无关紧要了？59华中科技大学 张林8.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和深度负反馈条件下深度负反馈条件下 xidid=xi i-xf f 0 虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和vidid=vi i-vf f 0iidid=ii i-if f 0vidid=iid id ri i 01.深度负反馈的特点深度负反馈的特点60华中科技大学 张林8.4 深
31、度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算(1)(1)找出信号放大通路和反馈通路找出信号放大通路和反馈通路(2)(2)用瞬时极性法判断正、负反馈用瞬时极性法判断正、负反馈(3)(3)判断交、直流反馈判断交、直流反馈(4)(4)判断反馈组态判断反馈组态(5)(5)标出输入量、输出量及反馈量标出输入量、输出量及反馈量(6)(6)估算深度负反馈条件下电路的估算深度负反馈条件下电路的 F、Af、Avf 。（常常利用虚短和虚断直接列表达式求解）（常常利用虚短和虚断直接列表达式求解）2.分析负反馈放大电路的一般步骤分析负反馈放大电路的一般步骤61华中科技大学 张林8.4 深度负反馈条件下的近似计算
32、深度负反馈条件下的近似计算 电压串联负反馈电压串联负反馈反馈系数反馈系数 实际上该电路就是第实际上该电路就是第2 2章介绍的同相比例放大电路，此章介绍的同相比例放大电路，此处结果与第处结果与第2 2章所得结果相同章所得结果相同 设电路满足深度负反馈条件，试设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。写出该电路的闭环电压增益表达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环增益闭环增益（就是闭环电压增益）（就是闭环电压增益）3.举例举例62华中科技大学 张林8.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算 电压串联负反馈电压串联负反馈 设电路满足深度负反设电路满足深度负反
33、馈条件，试写出该电路的馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。闭环电压增益表达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环电压增益闭环电压增益vivf3.举例举例63华中科技大学 张林 电流并联负反馈电流并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环试写出该电路的闭环增益和闭环电压增益表达式。电压增益表达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环增益闭环增益所以闭环电压增益所以闭环电压增益注意：若注意：若io o参考方向不同，将影响闭环增益的结果参考方向不同，将影响闭环增益的结果 iiiidifioiR又因为又因为 3.举例举例64华中科技大学 张
34、林 电流并联负反馈电流并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环试写出该电路的闭环增益和闭环电压增益表达式。电压增益表达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环增益闭环增益所以闭环电压增益所以闭环电压增益注意：若注意：若io o参考方向不同，将影响闭环增益的结果参考方向不同，将影响闭环增益的结果 又因为又因为iiiidifioiR参考方向参考方向不同时不同时 3.举例举例65华中科技大学 张林0V0Viiiidif解解:闭环增益闭环增益 例例7.5.5（3 3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增
35、益；环电压增益；（3 3）电压并联负反馈）电压并联负反馈根据根据虚短虚短、虚断虚断66华中科技大学 张林解解:闭环增益闭环增益 （3 3）电压并联负反馈）电压并联负反馈根据根据虚短虚短、虚断虚断vs+-将信号源变将信号源变为电压源为电压源所以闭环源电压增益所以闭环源电压增益又因为又因为0V0Viiiidif 例例7.5.5（3 3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；环电压增益；华中科技大学 张林678.5 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计8.5.1 设计设计负反馈放大电路的一般步骤负反馈放大电路的一般步骤8.5.2 设计举例设计举例68华
36、中科技大学 张林8.5.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤1.1.选定需要的反馈类型选定需要的反馈类型2.2.确定反馈系数的大小确定反馈系数的大小3.3.适当选择反馈网络中的电阻阻值适当选择反馈网络中的电阻阻值4.4.通过仿真分析，检验设计是否满足要求通过仿真分析，检验设计是否满足要求信号源性质信号源性质对输出信号的要求对输出信号的要求对输入、输出电阻的要求对输入、输出电阻的要求对信号变换的要求（对信号变换的要求（V-VV-V、V-IV-I、I-VI-V、I-II-I ）深度负反馈时深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应尽量减小反馈网络对基本放大电路的负
37、载效应69华中科技大学 张林8.5.2 设计举例设计举例例例7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为的变化范围为05V，内阻，内阻Rs=500。要求。要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的。已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电流。设计后仿真检验发光二极管的电流。解解:驱动电路需要将电压驱动电路需要将电压vs s转换为电流转换为电流io1o1已知已知LED的光强度的光强度流过流过LED的电流的电流io1线线性性电压信号电压信号vs线线性性选用电流串联负反馈电路选用电流
38、串联负反馈电路光电隔离器光电隔离器70华中科技大学 张林解解:例例7.6.2 设计一个驱动光电隔离器的放大电路。设设计一个驱动光电隔离器的放大电路。设vs的变化范围的变化范围为为05V，内阻，内阻Rs=500。要求。要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的。已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电。设计后仿真检验发光二极管的电流。流。选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路所以所以 Rf=1k又因为根据又因为根据虚断虚断有有深度负反馈时深度负反馈时71华中科技大学 张林例例7.6.2 设计一个驱动光电隔离器的放大电路。设设计一个驱动光电隔
39、离器的放大电路。设vs的变化范围的变化范围为为05V，内阻，内阻Rs=500。要求。要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的。已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电。设计后仿真检验发光二极管的电流。流。解解:仿真电路仿真电路io1与与vs的呈线性关系，的呈线性关系，io1=10-3vs，放大电路满足设计要求。放大电路满足设计要求。华中科技大学 张林728.6 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性8.6.1 自激振荡自激振荡及稳定工作的条件及稳定工作的条件8.6.2 频率补偿频率补偿73华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作
40、的条件自激振荡及稳定工作的条件1.自激振荡现象自激振荡现象 在在不不加加任任何何输输入入信信号号的的情情况况下下，放放大大电电路路仍仍会会产产生生一一定定频频率的信号输出。率的信号输出。2.产生原因产生原因 在在高高频频区区或或低低频频区区产产生生的的附附加加相相移移达达到到180，使使中中频频区区的的负负反反馈馈在在高高频频区区或或低低频频区区变变成成了了正正反反馈馈，当当满满足足了了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。一定的幅值条件时，便产生自激振荡。74华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件3.自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度
41、即即又又得自激振荡条件得自激振荡条件幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（-1-1-1-1）不包含在内）不包含在内）不包含在内）不包含在内闭环增益闭环增益注注：负负反反馈馈放放大大电电路路是是否否自自激激振振荡荡实实际际上上与与输输入信号无关。入信号无关。75华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件4.稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件或 当反馈网络为纯电阻网络时，当反馈网络为纯电阻网络时，f=0。其中其中 Gm幅值裕度幅值裕度，
42、一般要求，一般要求Gm -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45（保保证证可可靠靠稳稳定定，留有余地）留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时写成等式，且幅值用分贝数表示时76华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件用波特图表示用波特图表示或或Gm -10dB 或或 m 45 4.稳定工作条件稳定工作条件77华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析环路增益的幅频响应写为环路增益的幅频响应写为一般一般与频率无关，与频率无关，则则的幅频响应是一条水平线
43、的幅频响应是一条水平线利用波特图分析利用波特图分析关键作出关键作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图水平线水平线的交点为的交点为即该点满足即该点满足78华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件(2)作作水平线水平线判断稳定性方法判断稳定性方法(1)作出作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图在水平线在水平线的交点作垂线交相频响应曲线的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3)判判断断两两线线交交点点对对应应的的相相位位是是否否满满足足相相位位裕裕度度（m 45）若该点若该点满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定
44、否则不稳定。在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于P点点或若若P点点在在 水水平平线线之之下下（），稳稳定定；否否则则不不稳稳定。定。5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析79华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件反馈系数为反馈系数为F1时时负反馈放大负反馈放大电路稳定电路稳定 m=90 45 5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析80华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件反馈系数为反馈系数为F2时时(F2 F1)不稳定不稳定5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳
45、定性分析 m=0 45 81华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件越容易产生自激越容易产生自激越大，反越大，反馈深度越深，馈深度越深，越下移，越下移，水平线水平线5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析82华中科技大学 张林8.6.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件推论：推论：P点交在点交在 的斜率为的斜率为-20dB/十倍频程处，放十倍频程处，放大电路是稳定的。大电路是稳定的。5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析83华中科技大学 张林*8.6.2 频率补偿频率补偿741的频率补偿的频率补偿要求：要求：741
46、构成任何深度的电压串联负反馈时都能稳定工作构成任何深度的电压串联负反馈时都能稳定工作 （反馈网络为纯电阻）（反馈网络为纯电阻）反馈最深时：反馈最深时：即即 是一条是一条 0 分贝水平线分贝水平线与与 相交于增益相交于增益衰减斜率的衰减斜率的-20dB/十倍频程十倍频程处处 若要满足要求，则若要满足要求，则 在在 0 分贝水平线上的衰减斜分贝水平线上的衰减斜率只能是率只能是-20dB/十倍频程，十倍频程，从而可保证其它反馈深度条件下从而可保证其它反馈深度条件下84华中科技大学 张林*8.6.2 频率补偿频率补偿（741的频率补偿）的频率补偿）思路：思路：0 分贝水平线上增益的衰减斜率只有分贝水平线上增益的衰减斜率只有-20dB/十倍频程十倍频程措施：措施：加入密勒电容加入密勒电容Cc85华中科技大学 张林加入电容加入电容Cc后后增加了一个大时间增加了一个大时间常数的常数的RC电路电路使增益从使增益从fH0开始衰减开始衰减当当f fH1时，增益已经时，增益已经小于等于小于等于 0 分贝。分贝。保证了保证了 0 分贝平线上分贝平线上增益的衰减斜率只有增益的衰减斜率只有-20dB/十倍频程十倍频程增添了一个新的上限增添了一个新的上限频率频率fH0=1/2 RC*8.6.2 频率补偿频率补偿（741的频率补偿）的频率补偿）end
