模电康华光第七章课件

7.1 反馈的基本概念与分类,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,7.5 深度负反馈条件下的近似计算,7.2 负反馈放大电路的四种组态,7.6 负反馈放大电路设计,7.7 负反馈放大电路的频率响应,7.8 负反馈放大电路的稳定性,第7章 负反馈放大电路,7.1.2 直流反馈与交流反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,7.1.1 什么是反馈,7.1.5 电压反馈与电流反馈,7.1 反馈的基本概念与分类,将电路输出回路的输出量（电压vo或电流io）送回到输入回路的过程，叫做反馈。,7.1.1 什么是反馈,VB固定,反馈,IB ,IC（IO）,VE（ICRe）,IB,VBE ,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,7.1.1 什么是反馈,负反馈电路一般方框图,反馈通路 信号反向传输的渠道，正向的忽略不计。,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,D= - xF,基本放大电路,反馈电路,比较环节,基本放大电路的输入信号（输入信号）,反馈通路（本级）,反馈通路（本级）,反馈通路（级间）,判断电路是否存在反馈支路,反馈通路（本级）,R1,R1如对地短接，还有反馈吗？,当同时存在级间反馈和级内反馈时，级间反馈起主导作用。,先找出反馈支路，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。,直流反馈,交、直流反馈,7.1.2 直流反馈与交流反馈,(a)直流通路,(b)交流通路,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。,从输出端看,从输入端看,正反馈：引入反馈后，使输入量变大了。,负反馈：引入反馈后，使输入量变小了。,7.1.3 正反馈与负反馈,说明：输入量和输出量可以是电压，也可以是 电流。,1、定义,输入量减小,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,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趋势。正趋势用“+”号表示，负趋势用“-”号表示，从而判别出反馈的极性。,输入量增大,2、判别正负反馈的方法：瞬时极性法,例题1,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈极性。,+ vf -,所以判断该电路为负反馈。,无反馈时,即将Re短接,vid=vi,级间反馈通路,输入量减小,级间反馈为负反馈,例题2,差放式电路中引入负反馈,反馈通路,输入量减小,例题3,(+),由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定,串联：输入以电压形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi- vf,并联：输入以电流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即 iid=ii-if,串联,并联,7.1.4 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,级间反馈通路,iid = ii if，输入以电流形式求和，并联反馈,例题4,反馈支路直接接到输入端,则为并联反馈。,判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,串联反馈,级间反馈通路,xf (vf), vid=vi-vf ，输入以电压形式求和。 或反馈之路没有接到输入端。,例题5,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的。,电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fvo,并联结构,串联结构,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio,定义,RL,电压负反馈能稳定输出电压,xf=Fvo ，,电压负反馈的作用,RL,iC,d= xf,RL,电流负反馈稳定能输出电流,vf= RieRic，,电流负反馈的作用,vid=vbe = vivf,ic,只讨论交流反馈,假设将负载短路，反馈量仍然存在，则是电流反馈。,假设将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零,则是电压反馈。,令vo=0,则vf = 0， 故是电压反馈。,令vo=0,则vfioRf 0， 故是电流反馈。,反馈通路,电压反馈的判断方法：输出短路法,反馈通路,7.2.2 电压并联负反馈放大电路,7.2.3 电流串联负反馈放大电路,7.2.4 电流并联负反馈放大电路,7.2.1 电压串联负反馈放大电路,反馈组态判断举例（交流）,信号源对反馈效果的影响,7.2 负反馈放大电路的四种组态,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf ,故为串联反馈。,利用输出短路法：令vo = 0,利用瞬时极性法,可判断出引入的反馈为负反馈。,7.2.1 电压串联负反馈放大电路,则vf = 0,故为电压反馈。,输出与输入级之间引入的是串联电压负反馈,例题,(+),(-),(-),(+),(+),(+),(+),(-),(+),(+),引入的是级间电压串联负反馈,(+),例题,vf,例题,反馈支路由Rf和Rb2组成,vf Rb2×vo/（Rf+Rb2）。,级间反馈为电压串联负反馈,vid,输入以电流形式求和（KCL）： iid = iiif，故为并联反馈。,if 取样vo，为电压负反馈，可以稳定输出电压。,此电路可看作为电流控制的电压源。,特点：,7.2.2 电压并联负反馈放大电路,判断Rf 是否负反馈，若是，再判断反馈的组态。,Rf,if,例：,此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。,(+),(-),d = ib = ii if，为负反馈。,输入以电压形式求和： vid=vi- vf ，故为串联反馈。,当vo=0, 则vf不为0，故为电流反馈，能稳定输出电流。,电压控制的电流源,特点：,7.2.3 电流串联负反馈放大电路,例：,电流串联负反馈,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,反馈信号和输入信号 加于输入回路两点时， 瞬时极性相同为负反馈。,解： 根据瞬时极性法判断,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-if,稳定输出电流,电流控制的电流源,特点：,7.2.4 电流并联负反馈放大电路,判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,例：,反馈信号和输入信号加于输入回路同一点，瞬时极性相反是负反馈。,电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。,判断反馈的组态,判断反馈的极性,这是电压并联负反馈,反馈组态判断举例,问题：若将运放的两输入段对调， 试判断反馈的类型。,运放两端对调后则变为正反馈,反馈组态判断举例（交流）,(+),(+),(-),(+),(+),(+),级间反馈为电流串联负反馈,直流反馈，不判断反馈类型,、,级间反馈为电流并联负反馈,(+),(-),(-),(-),问题：若将Rf的一端接到C2点，另一端仍接b1点，试判断反馈极性。,Rf、Re2为反馈支路,串联负反馈,vid = vi -vf,则vi最好为恒压源，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vid的变化。,信号源对反馈效果的影响,若无法改变RS ，则应设法增大Ri。,信号源对反馈效果的影响,并联负反馈,iid = ii -if,则ii最好为恒流源，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iid的变化。,end,若无法改变RS ，则应设法减小Ri。,1. 闭环增益的一般表达式,2. 反馈深度讨论,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,1. 闭环增益的一般表达式,开环增益,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,即闭环增益的一般表达式：,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,注意各量的量纲,负反馈放大电路中各种信号量的含义,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,2. 反馈深度讨论,一般负反馈,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,一般情况下，A和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，Af、A和F分别用 、 和 表示。,即,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,7.4.2 减小非线性失真,7.4.3 抑制反馈环内噪声,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,7.4.1 提高增益的稳定性,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,扩展了 通频带,对输出 电阻的 影响,对输入 电阻的 影响,提高了增益 的稳定性,减少了 非线性失真,抑制 噪声、干扰 和温漂,负反馈是改善 放大电路性能的重要技术 措施，广泛应用于放大电路 和反馈控制系统之中。,负反馈对放大电路性能的影响,闭环时,对A求导得,只考虑幅值有,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。,负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）,此式表明闭环增益相对变化量是开环时的,7.4.1 提高增益的稳定性,闭环时增益减小，线性度变好。,只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。,1开环特性 2闭环特性,7.4.2 减小非线性失真,开环幅频响应,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环幅频响应,7.4.3扩展频带（直接耦合）,负反馈对通频带的影响（单级放大电路）,加了负反馈之后，放大器的通频带变宽，但放大器的增益减小。即增益与通频带之积为常数。,串联负反馈,1. 对输入电阻的影响,开环输入电阻 Ri=vid/ii,因为 vf=F·xo xo=A·vid,闭环输入电阻 Rif=vi/ii,所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid,闭环输入电阻 Rif=vi/ii,结论：引入串联负反馈后,输入电阻增加了（1+AF）倍。,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,并联负反馈,闭环输入电阻,引入并联负反馈后，输入电阻减小了。,注意: 反馈对输入电阻的影响仅限于环内， 对环外不产生影响。,1. 对输入电阻的影响,例如,图中R1不在环内,但是,当R1 时，反馈对Rif几乎没有影响。,结论：负反馈只能对反馈环内的有关参数起作用。,闭环输出电阻,电压负反馈,而 d= - Xf= -Fvt,忽略反馈网络对it的分流,所以,引入电压负反馈后，输出电阻减小了。,2. 对输出电阻的影响,电流负反馈,闭环输出电阻,引入电流负反馈后， 输出电阻增大了。,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。,2. 对输出电阻的影响,7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈 增大输入电阻,并联负反馈 减小输入电阻,电压负反馈 稳定输出电压， 相当于减小输出电阻。,电流负反馈 稳定输出电流， 相当于增大输出电阻。,表7.4.1 自己看,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,为改善性能引入负反馈的一般原则,负反馈还可以提高电路增益的稳定性、降低噪声、减少非线性失真和增加带宽。,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。, 如何引入合适的负反馈 举例1,试引入合适的负反馈，以增大输入电阻，减小输出电阻。,解：以接，以接，以接引入电压串联负 反馈，可以符合要求。, 如何引入合适的负反馈 举例2,试引入并联负反馈。,解：以接，以接 ，以接引入电压并联负 反馈，可以符合要求。,1. 深度负反馈的特点,2. 举例,7.5 深度负反馈条件下的近似计算,1. 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,由于,则,又因为,代入上式,得,（也常写为 xf ）,输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，放大电路存在 “虚短”和“虚断” 的现象（运放工作在线性区已应用）。,输入量近似等于反馈量,（d 0 ）,讨论：什么情况下