华工模电课件chapter+6

1、2010.1.30,第6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 负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析 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 6.7放大电路中其他形式的反馈,2010.1.30,反馈 将电路的输出量(电压或电流)的部分或全 部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回 路并影响输入量(电压或电流)和输出量的过程。,2. 信号的两种流向,正向传输：输入 输出,反向传输：输出 输入, 开环, 闭环,6.1 反馈的基本概念及判断方法,2010.1.30,1. 反馈放大电路的组成,一、反馈的组成和基本关系式, 输入信号(ii 或 ui ), 输出信号(io 或 uo ), 净输入信号(iid 或 uid), 反馈信号(if 或 uf ),2010.1.30,二、反馈的分类,1. 正反馈和负反馈,正反馈 ,反馈使净输入电量增加， 从而使输出量增大。,负反馈 ,反馈使净输入电量减小， 从而使输出量减小。,判断方法：瞬时极性法,瞬时极性法：规定电路输入信号

2、在某一时刻对地的极性，以此为据，逐级判断电路中相关点电流的流向及电位的极性，从而得到输出信号的极性；根据输出信号的极性判断反馈信号的极性。,2010.1.30,2. 直流反馈和交流反馈,直流反馈 只存在直流量的反馈。,交流反馈 对存在交流量的反馈。,在电路中，常常是交、直流反馈同时存在。,直流反馈放大在电路中主要用于稳定静态工作点。,交流反馈放大在电路中主要用改善放大电路的动态特性。,2010.1.30,例6.1,输入 回路,输出 回路,判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？,RE 介于输入输出回路，存在反馈。,反馈使 uid 减小，为负反馈。,既有直流反馈，又有交流反馈。,2010.1.30,一、电压反馈和电流反馈,电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。,判别法：使 uo = 0 (RL 短路)， 若反馈消失则为电压反馈。,电流反馈 反馈信号取自输出电流。,判别法：使 io = 0(RL 开路)， 若反馈消失则为电流反馈。,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,2010.1.30,二、串联反馈和并联反馈,串联反馈：反馈信号与输入信号以 电压相加减的形式在

3、输入端出现。,uid = ui uf,特点：信号源内阻越小， 反馈效果越明显。,并联反馈：反馈信号与输入信号以 电流相加减的形式在输入端出现。,iid = ii if,特点：信号源内阻越大， 反馈效果越明显。,2010.1.30,反馈量如果取自输出电压,我们称之为电压负反馈 反馈量如果取自输出电流,我们称之为电流负反馈,反馈量与输入量若以电压方式相叠加 :串联负反馈 反馈量与输入量若以电流方式相叠加 :并联负反馈,负反馈的四种组态:,从输出端来看:,从输入端来看:,电压串联负反馈,电流串联负反馈,电压并联负反馈,电压并联负反馈,2010.1.30,三、四种基本反馈类型,2010.1.30,2010.1.30,四、 负反馈放大电路分析,例 6.2,A,F,电压串联负反馈,uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。,反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。,RL = 0，无反馈，故为电压反馈。,uf = uoR1/(R1 + Rf) 也说明是电压反馈。,uid = ui uf 故为串联反馈。,2010.1.30,例 6.3,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,

4、反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。,RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。,uf = ioRf ，也说明是电流反馈。,uid = ui uf 故为串联反馈。,A,F,电流串联负反馈,2010.1.30,例 6.4,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。,RL = 0，无反馈，故为电压反馈。,iid = ii if ，故为并联反馈。,A,F,电压并联负反馈,2010.1.30,例 6.5,Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。,反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。,RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。,iid = ii if ，故为并联反馈。,A,F,电流并联负反馈,2010.1.30,电流串联负反馈,电压串联负反馈,例 6.6,反馈类型的判断,2010.1.30,RE 引入本级电流串联负反馈；,Rf引入级间电流并联负反馈。,例 6.7,反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈。,反馈取自输出端或输出分压端为电压反 馈，反馈取自非输出端为电流反馈。,规 律：,2010.1.30,例6.8: 判断

5、下图电路中引入了何种负反馈,(1) 判断反馈极性-瞬时极性法,+,-,+,+,结论:负反馈,2010.1.30,(2) 判断电压反馈还是电流反馈-输出短路法,结论:电压负反馈,等效电路,例6.9 判断下图电路中引入了何种负反馈,2010.1.30,(3) 判断串联反馈还是并联反馈,结论:串联电压负反馈,例6.10. 判断下图电路中引入了何种负反馈,2010.1.30,五、反馈类型与作用,电压(电流)负反馈的作用,uF,uD = uI - uF,结论:电压负反馈能稳定输出电压!,同理,电流负反馈能稳定输出电流!,电压串联负反馈,该电路引入了什么反馈?,假设某种原因使输出电压变化时的稳定过程,2010.1.30,分立元件放大电路中的净输入量和输出电流,在判断分立元件反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压常指输入级晶体管的b-e（e-b）间或场效应管g-s（s-g）间的电位差，净输入电流常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）或场效应管的栅极（源极）电流。 在分立元件电流负反馈放大电路中，反馈量常取自于输出级晶体管的集电极电流或发射极电流，而不是负载上的电流；此时称输出级晶体管的集电极电流或发射

6、极电流为输出电流，反馈的结果将稳定该电流。,2010.1.30,一、负反馈放大电路的方块图表示法,基本放大 电路A,+,(开环放大倍数),(反馈系数),(闭环放大倍数),(路环放大倍数),6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式,2010.1.30,一、负反馈放大电路的方块图表示法,2010.1.30,二、四种组态负反馈的方块图,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,2010.1.30,负反馈放大电路放大倍数的量纲,环路放大倍数,2010.1.30,3、反馈深度,由式,可得：,量 是开环增益与闭环增益幅值之比，它自然反映了反馈对放大电路的影响程度。我们把 叫做“反馈深度”。,2010.1.30,1）如果,这就是负反馈的情况，因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用，使闭环增益下降。,2）如果,则,这是正反馈的情况，表明反馈的引入加强了输入量的作用，使闭环增益加大。,2010.1.30,3）如果,则闭环增益,这意味着即使没有输入量也仍然有输出量。这种工作状态叫做放大电路的“自激”。在自激时，放大电路已失去正常的放大功能，因而一般是必须加以消除的。 但是，有时又要

7、对自激状态加以利用。,2010.1.30,4）如果,则闭环增益,说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数。因为反馈网络通常由无源元件组成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不受除输入量以外的干扰因素的影响。由于此时 ，称为“深度负反馈”。,2010.1.30,6.4 深度负反馈放大电路放大倍数分析,净输入量可忽略不计,(串联反馈),(并联反馈),一、深度负反馈的特点,2010.1.30,二、反馈网络和放大倍数分析,1 电压串联负反馈,注：与负载RL无关,2010.1.30,2 电流串联负反馈,2010.1.30,3 电压并联负反馈,信号源内阻 必不可少,2010.1.30,4 电流并联负反馈,2010.1.30,4 电流并联负反馈,总结: 1深度负反馈时的反馈系数 决定于反馈网络； 与放大电路的输入、输出特性无关； 及负载电阻无关,2放大倍数的求法 正确判断反馈组态； 求出反馈系数； 利用反馈系数求出放大倍数,2010.1.30,总结：深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数,2010.1.30,三、 理想运放情况下负反馈放大电路

8、的估算,因为uO为有限值， Aod，所以 uNuP0，即,因为rid，所以,理想运放参数特点： Aod，rid， ro0。,电路特征： 反馈网络为无源网络，如图。,uNuP虚短路,iNiP0虚断路,2010.1.30,四、 例题,解：判断反馈类型为电流串联负反馈,例6.11 已知R1=10K， R2=100K， R3=2K， RL=5K, 求深度负反馈条件下的Auf,2010.1.30,解：经判断反馈类型为电压串联负反馈,例6.12 已知R2=10K， R4=100K求深度负反馈条件下的Auf,2010.1.30,解:（1）电压串联负反馈,例6.13 (1) 判断电路中引入了哪种组态的交流负反馈; (2) 求出深度负反馈条件下的Af和Auf,2010.1.30,解: (1)电流并联负反馈,例6.14 (1) 判断电路中引入了哪种组态的交流负反馈; (2) 求出深度负反馈条件下的Af和Auf,2010.1.30,稳定放大倍数,减少非线性失真,扩展频带,改变输入电阻和输出电阻,6.5 负反馈对放大电路性能的影响,放大电路中引入负反馈后，其性能会得到多方面的改善。,2010.1.30,一、提

9、高放大倍数的稳定性,闭环时,则:,只考虑幅值有,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。,2010.1.30,(1) 串联负反馈使输入电阻增加,无反馈时：,有反馈时：,二、改变输入电阻,2010.1.30,无反馈时：,有反馈时：,(2) 并联负反馈使输入电阻减小,二、改变输入电阻,2010.1.30,三、改变输出电阻,(1) 电压负反馈使输出电阻减小,电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）恒压源输出电阻小。,2010.1.30,三、改变输出电阻,(2) 电流负反馈使输出电阻提高,电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）恒流源输出电阻大。,2010.1.30,无反馈时放大器的通频带： fbw= f HfL f H 有反馈时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf,可以证明：fbwf = (1+AF) fbw 放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。 即： Amf fbwf= Am fbw,四、扩展频带,2010.1.30,假定反馈网络为纯电阻，反馈系数F为实数，且放大电路在低频段和高频段都只有一个转折频率（极点频率）。因此，高低频段频率特性的复数表达式分别为：,低频段,高频段,四、扩展频带,2010.1.30,可见闭环后，上限频率展宽了。,加了负反馈后的高频段频率特性,可见闭环后，中频增益下降了。,四、扩展频带,2010.1.30,加了负反馈后的低频段频率特性,可见闭环后，下限频率展宽了。,可见闭环后，低频增益下降了。,四、扩展频带,2010.1.30,加反馈前,加反馈后,失真!,改善!,五、减小非线性失真,2010.1.30,非线性失真的定量分析,假定失真由末级引起，如图所示：,开环时：,闭环后：输出信号降低了，并为,模拟失真的信号,五、减小非线性失真,注意：信号本身的非线性，负反馈

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