模电课件-第六章放大电路中的反馈

第六章 放大电路中的反馈,§6.1 反馈的基本概念及判断方法 §6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 §6.3 方块图及一般表达式 §6.4 深度负反馈放大电路的增益 §6.5 负反馈对放大电路性能的影响 §6.6 负反馈放大电路的稳定性,§6.1 反馈的基本概念及判断方法,凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。,若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。,6.1.1 反馈的基本概念（什么是反馈，为什么引入反馈？）,1.什么是反馈？,正反馈：两量同相，净输入量增加。用于振荡器。,负反馈：两量反相，净输入量减小。用于放大器。,放大电路的反馈框图,闭环,开环,反馈网络：能将输入和输出回路相联的通路,放大电路真正的输入信号,关于晶体管和集成运放的净输入量说明。,例：,为什么引入反馈？,电阻 Re 负反馈,2.为什么引入反馈？ 输出量应该只由输入量决定， 但事实上受外界干扰因素的影响，会使输出量在输入量一定时，发生变化； 所以为了使放大电路在输入量一定时，输出量也保持一定，从而引入反馈； 即将变化了的输出量引回到输入回路，在输入量与反馈量共同作用下，使输出量保持一定。 俗语说：以“毒”攻“毒” 现在是：以“变化”应“变化”,6.1.2 反馈的判断（有无反馈的判断，反馈极性的判断？）,有无反馈判断：,有反馈通路；并影响净输入,有反馈通路，但没有影响净输入,有反馈通路，并且影响净输入,反馈极性的判断：,瞬时极性法,假设输入信号的极性（）， 由此判断各相关点电位的极性、电流方向（主要是判断出输出信号的极性）， 结合输出信号的极性判断反馈信号的极性，若使净输入量增大的就为正反馈，反之为负反馈（和未引入反馈时比较）。,+,_,+,+,+,+,_,_,引入负反馈,引入正反馈,常见电路极性变化总结,输入,输出,输出,共射电路、,共集电路,输入,输出,共基电路,输入,输出,输出,差分电路,输入,输出,集成运放,+,_,uo,uc1,ub2,uc2,uf,ube=ui-uf,uc1,ub2,uc2,uo,负反馈，对直流信号起不起作用？,引入负反馈,交流反馈与直流反馈,交流反馈：反馈只对交流信号起作用。 直流反馈：反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。,有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。,增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。,增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。,例：,交直流负反馈,1.输出回路与输入回路是否有连接，2.这种连接是否对输入回路有影响，3.这种影响使净输入量增大还是减小，4.这种影响在哪个通路中存在。,作业 6.4 a-g 6.5 abd,§6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,6.2.1 负反馈放大电路分析要点,首先需要明确的前提： 1. 交流负反馈使放大电路的输出量与输入量之间具有稳定的比例关系，任何因素引起的输出量的变化均将得到抑制。因为输入量的变化也同样会受到抑制，因此交流负反馈使电路的放大能力下降。 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. 负反馈的基本作用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和输出量。,对具体的负反馈放大电路需要解决的问题： 不同形式的负反馈有不同的作用，如何对负反馈进行分类；它们各自有什么不同的作用？ 从输出端看，反馈量是取自于输出电压，还是取自于输出电流。 2.从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。,电压反馈和电流反馈,电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。,根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。,如何判断电路引入的是电压反馈还是电流反馈？,经验方法：令输出电压U00，若反馈不存在，则为电压反馈；若反馈依然存在，则为电流反馈。,电压反馈的判断,电流反馈的判断,电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。 电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。,电压反馈采样的两种形式：,采样电阻很大,总结：大多从输出端或和输出端并联的支路中采样。,电流反馈采样的两种形式：,总结：大多从放大器的发射极采样 或从负载电阻靠近地端采样。,根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。,串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。,并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。,串联反馈和并联反馈,经验判断法：反馈元件的一端（非地端）在输入回路中接在UI所在的那个端即为并联反馈，否则为串联反馈。,ib=i-if,并联反馈,ube=ui-uf,串联反馈,作用：串联反馈使电路的输入电阻增大； 并联反馈使电路的输入电阻减小。,反馈网络与输入端相连,反馈网络不与输入端相连,电流串联交直流负反馈,串联,电流,例1：判断反馈的极性，反馈的组态。,电压串联交直流负反馈,例2：,串联,电压,例3：判断反馈的组态。,uc1,ub2,uc2,此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。,例4：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,uo,if,ib=i+if,uo,此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。,问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？,不能！Rf为三极管提供静态电流！,例5：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。,负反馈,交流反馈,直流反馈,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,稳定静态工作点,负反馈的分类小结,四种组态,分析四种基本组态电路的特点之前，先了解 关于理想运放输入端的“虚短”和“虚断”的原则 虚：近似的意思，并不是真正的短路和断路。 虚断：理想运放输入电阻无穷大，净输入电流近似为0 虚短：工作在线性区的集成运放，净输入电压近似为0,1.电压串联负反馈,电压负反馈能够稳定输出电压,串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况,2.电流串联负反馈,电流负反馈能够稳定输出电流,3.电压并联负反馈,并联负反馈适用于输入信号为恒流源或近似恒流源的情况,4.电流并联负反馈,四种负反馈组态的特点： 1. 电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈能够稳定输出电流。 2. 串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况；并联负反馈适用于输入信号为恒流源或近似恒流源的情况。 3. 电路中引入不同组态的交流负反馈就可实现不同的控制关系，它们的放大倍数具有不同的物理意义：,电流并联负反馈电路,电压串联负反馈电路,电流串联负反馈电路,电压并联负反馈电路,§6.3 方块图及一般表达式,电路的三个环节：,放大：,反馈：,叠加：,反馈框图：,Ao,开环放大倍数,Af,闭环放大倍数,AoF,环路放大倍数,这个值反映了反馈对放大电路的影响。,讨论：,称为深度负反馈。,产生自激振荡。,§6.4 深度负反馈放大电路的增益计算,深度负反馈的实质,即对串联负反馈，uiuf，u'i 0; 对并联负反馈，ii if， i'i 0;,深度负反馈的实质：净输入量为0。,放大倍数的分析,1.根据不同组态写出反馈系数的正确表达式,2.电压增益与反馈系数的对应关系,3.利用虚短和虚断的原则,并联负反馈电路的信号源,并联负反馈电路中信号源内阻Rs必不可少！,作业 6.6 (defg) 6.7 (abd) 6.8(defg) 6.9（abd）,例6.4.1,电流串联负反馈,例6.4.2,电压串联负反馈,例6.4.3,判断组态,电压串联负反馈,例6.4.4,电流并联负反馈,§6.5 负反馈对放大电路性能的影响,一、对放大倍数的影响,则有：,负反馈使放大倍数下降。,引入负反馈使电路的稳定性提高。,(2),对负反馈,二、改善波形的非线性失真,加反馈前,加反馈后,三、对输入、输出电阻的影响,1. 串联反馈使电路的输入电阻增加：,（与没有反馈时比较）,根据定义分别求。,2. 并联反馈使电路的输入电阻减小：,3. 电压反馈使电路的输出电阻减小：,4. 电流反馈使电路的输出电阻增加：,四、对通频带的影响,引入负反馈使电路的通频带宽度增加：,1.负反馈的引入使得电路放大倍数的变化率（变化的速度）减小，所以； 2.增益带宽积为常数，所以。,四、在实际应用中引入负反馈的一般原则（P280）,(1)为稳定静态工作点，引入直流负反馈；为改善动态性能，引入交流负反馈。 (2)信号源内阻较小时，引入串联负反馈；信号源内阻较大时，引入并联负反馈； (3)负载需要稳定的电压信号时，引入电压负反馈；负载需要稳定的电流信号时，引入电流负反馈； (4)根据信号的变换要求，引入适当的反馈组态。 作业P306 6.18,书P281 例题,实际应用中，引入负反馈需要考虑的因素,§6.6 负反馈放大电路的稳定性,自激振荡,定义：输入信号为0时仍有输出信号， 这就是产生了自激振荡。,自激振荡时闭环放大倍数Af=，则负反馈不能实现，即只有正反馈才能产生自激振荡。,如果：,反馈信号代替了放大电路的输入信号,如果：,所以，自激振荡条件为：A0F=-1。这包括幅值和相角两方面的含义,将放大倍数和反馈系数写成：,自激振荡条件的推导：,自激振荡的条件：,因为：,所以自激振荡条件又可以分解为：,（1）振幅条件：,（2）相位条件：,n是整数,相位条件意味着振荡电路必须是正反馈，振幅条件可以通过调整放大电路的放大倍数达到。,由自激振荡条件（作业：定性分析原因） 直接耦合电路中、低频时不会产生自激振荡； 单级和两级放大电路也不可能产生自激振荡； 三级以上电路中容易产生高频振荡。,我们所说的负反馈是指中频时的负反馈，对高频或低频信号，由于附加相移的影响，负反馈会转换成正反馈，满足自激振荡条件。,