模电课件第7章

1、,7 反馈放大电路,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,7.1 反馈的基本概念与分类,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,7.1.1 什么是反馈,将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。,内部反馈,外部反馈,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,7.1.1 什么是反馈,框图,反馈通路信号反向传输的渠道,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,反馈放大电路的三个环节：,基本放大电路,比较环节,反馈电路,反馈系数,放大倍数,通过RE将输出信 号反馈到输入,在电路中既与输入回路相连又与输出回路相连 的元件，以及与反馈支路相连对反馈信号的大小产 生影响的元件，均称为反馈元件。,判断电路是否存在

2、反馈通路,7.1.1 什么是反馈,反馈通路（本级）,反馈通路（本级）,反馈通路（级间）,交流反馈：反馈只对交流信号起作用。 直流反馈：反馈只对直流信号起作用。,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。,取决于反馈通路,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。,交直流反馈如何判断？,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。,7.1.2 直流反馈与交流反馈,增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。,注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。,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,(+),分别画出直流和交流通路，考察反馈通路是否存在，来进行判别,直流负反馈,(+),(+),(+),(+),7.1.2 直流反馈与交流反馈,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,7.1.3 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。,负反馈：输入量不变时

3、，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，使净输入量变大了。,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。,7.1.3 正反馈与负反馈,判别方法：瞬时极性法。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 （正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。,净输入量减小,净输入量增大,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,(+),(+),(-),(-),(-),(+),(+),(-),(-),负反馈,正反馈,设输入端瞬时极性为正，根据同向端输出与输入瞬时极性相同、反向端输出与输入瞬时极性相反的原则，标出相关各点的瞬时极性。,对集成运算放大器来说：,(1)若反馈信号与输入信号加在同一输入端上，,(2)若反馈信号与输入信号加在两个输入端上，,两者极性相反为负反馈；,极性相同为正反馈。,两者极性相同为负反馈；,极性相反为正反馈。,例:,设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电容时)瞬时极性与基极相同的原则，标出相关各点的瞬时极性。,对三极管来说：,+,+,(3)若反馈信

4、号与输入信号加在同一电极上，,(4)若反馈信号与输入信号加在两个电极上，,两者极性相反为负反馈；,极性相同为正反馈。,两者极性相同为负反馈；,极性相反为正反馈。,例:,负反馈,负反馈,+ uf ,+ ,ie,ube,总结：,负反馈,负反馈,负反馈,负反馈,(+),(-),(+),(-),(+),(+),(+),(+),级间反馈通路,净输入量减小,级间负反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,反馈通路,净输入量减小,本级负反馈,根据反馈电路与基本放大电路在输入端联接方式的不同，又可分为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。,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。,看输入,串联并联反馈如何判断？,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为并联反馈，加在输入回路的两个电极为串联反馈。,7.1.4 串联反馈与并联反馈,7.1.4 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,串联,串联：输入以电压形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi- vf,并联：输

5、入以电流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即 iid=ii-if,并联,串并联反馈的判断看输入,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输入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。,串联负反馈,并联负反馈,串联负反馈,并联负反馈,+ uf ,判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,并联反馈,级间反馈通路,xf (if),判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,串联反馈,级间反馈通路,xf (vf),7.1.5 电压反馈与电流反馈,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对象决定。,电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fvo 电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即xf=Fio,并联结构,串联结构,在反馈放大电路中，反馈网络把输出电压或输出电流的一部分或全部取出来送回到输入回路，因此，在放大电路输出端的取

6、样方式有两种：,1）电压取样：这时反馈信号是输出电压的一部分或全 部，即反馈信号与输出电压成正比，称 为电压反馈。,2）电流取样：这时反馈信号是输出电流的一部分或全 部，即反馈信号与输出电流成正比，称 为电流反馈。,看输出,电压电流反馈如何判断？,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电压负反馈,RL,电压负反馈稳定输出电压,xf=Fvo ， xid= xixf,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电流负反馈,RL ,电流负反馈稳定输出电流,xf=Fio ， xid= xixf,7.1.5 电压反馈与电流反馈,判断方法：负载短路法,将负载短路，反馈量仍然存在电流反馈。,将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零电压反馈。,电压反馈,电流反馈,反馈通路,反馈通路,将输出电压短路，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,电压反馈与电流反馈的判断：,看输出,方法一：,方法二（简易方法）：,反馈元件直接接在输出端为电压反馈。,反馈元件只要没有直接接到输出端，均为电流反馈。,（特别注意：负载不属于放大器，因此不能算作反馈元件）,对于运算放大器来说，反馈电路直接从输出端引出的

7、，是电压反馈；反馈电路没有直接从输出端引出，而是从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈。,对于三极管来说，从集电极引出为电压反馈；从发射极引出为电流反馈。,电压负反馈,电流负反馈,电流负反馈,电压负反馈,+ uf ,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电压反馈,反馈通路,反馈类型判断方法总结：,7.2 负反馈放大电路的四种组态,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,7.2.1 电压串联负反馈放大电路,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf,稳定输出电压,特点：,电压控制的电压源,7.2.2 电压并联负反馈放大电路,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-if,稳定输出电压,电流控制的电压源,特点：,7.2.3 电流串联负反馈放大电路,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf,稳定输出电流,电压控制的电流源,特点：,7.2.4 电流并联负反馈放大电路,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-i

8、f,稳定输出电流,电流控制的电流源,特点：,电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性,并联反馈：输入端电流求和（KCL）,特点小结：,反馈组态判断举例（交流）,(+),(-),(+),(+),级间电压串联负反馈,(+),反馈组态判断举例（交流）,电压并联负反馈,直流反馈,交、直流反馈,反馈组态判断举例（交流）,(+),(+),(-),(+),(+),(+),电流串联负反馈,串联负反馈,信号源对反馈效果的影响,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,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。,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,2. 反馈深度讨论,3. 环路增益,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,闭环增益的一般表达式,即,7.3

9、负反馈放大电路增益的一般表达式,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 负反馈对放大电路性能的影响,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,7.4.1 提高增益的稳定性,闭环时,对A求导得,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF,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）,7.4.2 减小非线性失真,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,7.4.3 抑制反馈环内噪声,比原有的信噪比提高了 倍,电压的信噪比,新的信噪比,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,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=Fxo xo=Avid,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,引入串联负反馈后，输入电阻增加了。,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,并联负反馈,1. 对输入电阻的影响,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。,例如,图中R1不在环内,但是,当R1 时，反馈对Rif几乎没有影响。,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,2. 对输出电阻的影响,电压负反馈,2. 对输出电阻的影

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