模电负反馈放大电路.ppt

1 半半导导体器件体器件 2 放大器分析基放大器分析基础础3 频频率响率响应应4 低低频频功率放大器功率放大器5 负负反反馈馈放大放大电电路路6 集成运算放大器集成运算放大器7 集成运算放大器的集成运算放大器的应应用用8 直流直流电电源源* 电电路仿真路仿真课课程内容程内容 56学学时时 3.5学分学分1编辑ppt本章主要内容本章主要内容•定定义义：：反反馈馈，瞬，瞬时时极性法，正反极性法，正反馈馈与与负负反反馈馈，，直流反直流反馈馈与交流反与交流反馈馈，，电压电压反反馈馈与与电电流反流反馈馈，串，串联联反反馈馈与并与并联联反反馈馈，反，反馈电馈电路的增益，深度路的增益，深度负负反反馈馈•原理：原理：交流交流负负反反馈馈的四种基本的四种基本组态组态及其及其动态动态分分析；析；负负反反馈馈四种四种组态对组态对放大放大电电路性能的影响路性能的影响•方法：方法：–判断判断电电路中是否引入了反路中是否引入了反馈馈及反及反馈馈的性的性质质–根据需要在放大根据需要在放大电电路中引入合适的交流路中引入合适的交流负负反反馈馈–估算深度估算深度负负反反馈馈条件下的放大倍数条件下的放大倍数2编辑ppt第第5章章 负负反反馈馈放大放大电电路路5.1 反反馈馈的基的基础础知知识识5.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响5.3 深度复反深度复反馈电馈电路的指路的指标标估算估算5.4 负负反反馈馈放大放大电电路的自激振路的自激振荡荡3编辑ppt5.1 反反馈馈的基的基础础知知识识•反反馈馈——在在电电子子电电路中，路中，输输出量的一部分或全出量的一部分或全部通部通过过一定的一定的电电路形式作用到路形式作用到输输入回路，入回路，进进而而影响其影响其输输入量的措施入量的措施基本放大基本放大电电路路A A反反馈馈网网络络F F∑净输净输入入输输出量出量反反馈馈量量输输入量入量X Xi iX Xi i’’X Xf fX Xo o+ +- -基本放大基本放大电电路路反反馈馈网网络络加法器加法器输输入量入量 输输出量出量 Xi’ Xo Xo Xf Xi,Xf Xi’4编辑ppt•判断是否存在反判断是否存在反馈馈–有反有反馈馈通路通路–影响影响净输净输入量（反入量（反馈馈至至输输入端不能接地）入端不能接地）- +uouiR1R2- +uoui- +uouiR反反馈馈的分的分类类及其判断方法及其判断方法5编辑ppt•正反正反馈馈：使放大：使放大电电路路净输净输入量增大入量增大•负负反反馈馈：使放大：使放大电电路路净输净输入量减小入量减小•瞬瞬时时极性法极性法–规规定定输输入信号入信号对对地的瞬地的瞬时时极性极性–逐逐级级判断判断电电流流向和流流向和电电位极性位极性–从而得到从而得到输输出信号的极性出信号的极性–判断反判断反馈馈信号的极性信号的极性- +uouiR2R1++负负反反馈馈- +uouiR1R2-+if负负反反馈馈+ -uouiR2R1-+正反正反馈馈反反馈馈的分的分类类及其判断方法及其判断方法6编辑ppt•直流反直流反馈馈：反：反馈馈量只含有直流量；量只含有直流量；稳稳定静定静态态工作点工作点•交流反交流反馈馈：反：反馈馈量只含有交流量；改善量只含有交流量；改善动态动态指指标标- +uouiR2R1直流反直流反馈馈- +uouiR2R1交流反交流反馈馈反反馈馈的分的分类类及其判断方法及其判断方法7编辑ppt交直流正交直流正负负反反馈馈判断判断—瞬瞬时时极性法，极性法，典型例典型例+-交直流交直流负负反反馈馈反反馈馈的分的分类类及其判断方法及其判断方法+-负负反反馈馈+-8编辑ppt•电压电压反反馈馈：：反反馈馈量取自量取自输输出出电压电压–放大器、反放大器、反馈馈网网络络、、负载负载在取在取样样端并端并联联–令令Uo或或RL=0，反，反馈馈量量为为0•电电流反流反馈馈：：反反馈馈量取自量取自输输出出电电流流–放大器、反放大器、反馈馈网网络络、、负载负载在取在取样样端串端串联联–令令Uo或或RL=0，反，反馈馈量不量不为为0- +uouiRLR1+-- +uoiiRLR并并联联串串联联反反馈馈的分的分类类及其判断方法及其判断方法9编辑ppt•串串联联反反馈馈：反：反馈馈量与量与输输入量入量以以电压电压形式叠加形式叠加–信号源、放大器、反信号源、放大器、反馈馈网网络络在比在比较较端串端串联联•并并联联反反馈馈：反：反馈馈量与量与输输入量入量以以电电流形式叠加流形式叠加–信号源、放大器、反信号源、放大器、反馈馈网网络络在比在比较较端并端并联联- +uouiRLR1+-- +uoiiRLR串串联联并并联联反反馈馈的分的分类类及其判断方法及其判断方法•简单简单判判别别：：反反馈馈量与量与输输入量加在同一放大器的同一入量加在同一放大器的同一电电极，极，并并联联反反馈馈；加在不同的；加在不同的电电极，极，则为则为串串联联反反馈馈。

10编辑ppt反反馈电馈电路的增益路的增益•1+AF>1，，负负反反馈馈– 1+AF>>1，，Xi≈Xf ，，Af=1/F，深度，深度负负反反馈馈•1+AF<1，正反，正反馈馈•1+AF=0，即，即Af→∞，此，此时电时电路路产产生自激振生自激振荡荡基本放大基本放大电电路路A A反反馈馈网网络络F F∑净输净输入入输输出量出量反反馈馈量量输输入量入量X Xi iX Xi i’’X Xf fX Xo o+ +- -反反馈馈深度深度11编辑ppt负负反反馈馈放大放大电电路的四种基本路的四种基本组态组态•电压电压串串联负联负反反馈馈–电压电压放大放大A Au uF Fu uU Ui iU Ui i’’U Uf fR RL L+ +- -U UO O+ +- -+ ++ +- -- -A Ag gF Fr rU Ui iU Ui i’’U Uf fR RL L+ +- -U UO O+ +- -+ ++ +- -- -I IO O•电电流串流串联负联负反反馈馈–电压转换电压转换成成电电流流12编辑ppt负负反反馈馈放大放大电电路的四种基本路的四种基本组态组态A Ar rF Fg gIiIi’IfR RL LU UO O+ +- -IiIi’IfA Ai iF Fi iR RL LU UO O+ +- -I IO O•电压电压并并联负联负反反馈馈–电电流流转换转换成成电压电压•电电流并流并联负联负反反馈馈–电电流放大流放大13编辑ppt负负反反馈馈放大放大电电路的四种基本路的四种基本组态组态•电压电压串串联负联负反反馈馈——电压电压放大放大•电电流串流串联负联负反反馈馈——电压转换电压转换成成电电流流•电压电压并并联负联负反反馈馈——电电流流转换转换成成电压电压•电电流并流并联负联负反反馈馈——电电流放大流放大输输出量出量输输入量入量理解理解课课本本 P149 第第1段段 在反在反馈馈放大器中，放大器中，放大器的放大器的输输出信号出信号有有输输出出电压电压和和输输出出电电流两种形式，被取流两种形式，被取样样的的输输出信号只是其中之一。

出信号只是其中之一电压电压反反馈馈被被取取样样的是的是输输出出电压电压，，电电流反流反馈馈被取被取样样的是的是输输出出电电流另一方另一方面，面，只要是串只要是串联联反反馈馈，其反，其反馈馈信号一定以信号一定以电压电压的形式与的形式与原始原始输输入入电压进电压进行比行比较较，，产产生生净输净输入入电压电压，反，反馈电馈电流与原始流与原始输输入入电电流并不流并不进进行比行比较较只要是并只要是并联联反反馈馈，其反，其反馈馈信号一定以信号一定以电电流的形式与原始流的形式与原始输输入入电电流流进进行比行比较较，，产产生生净输净输入入电电流而反馈电压馈电压和原始和原始输输入入电压电压并不并不进进行比行比较较 14编辑ppt表表5-1反反馈馈方式方式 电压电压串串联联 电压电压并并联联 电电流串流串联联 电电流并流并联联15编辑ppt反反馈电馈电路的判断路的判断•正正负负反反馈馈判断判断—瞬瞬时时极性法极性法•电压电压、、电电流反流反馈馈判断判断—输输出出电压电压短路短路•串串联联、并、并联联反反馈馈判断判断—输输入信号和反入信号和反馈馈信号加何信号加何处处P147例例5-1+-电压电压并并联负联负反反馈馈交直流反交直流反馈馈均有均有16编辑ppt反反馈电馈电路的判断路的判断•正正负负反反馈馈判断判断—瞬瞬时时极性法极性法•电压电压、、电电流反流反馈馈判断判断—输输出出电压电压短路短路•串串联联、并、并联联反反馈馈判断判断—输输入信号和反入信号和反馈馈信号加何信号加何处处P147例例5-1+-电电流串流串联负联负反反馈馈交直流反交直流反馈馈均有均有+-P151图图5-1317编辑ppt反反馈电馈电路的判断路的判断P150图图5-12+-电压电压串串联负联负反反馈馈交流反交流反馈馈-++-18编辑ppt反反馈电馈电路的判断路的判断简单简单小小结结1、瞬、瞬时时极性法：三极管基极极性法：三极管基极为为+，，则发则发射极射极+，集，集电电极极-；以；以后以此后以此类类推推……。

效果效果检验检验：反：反馈馈回来的信号到基极回来的信号到基极则则效效果相加，到果相加，到发发射极射极则则与基极效果相减与基极效果相减2、、电压电压反反馈馈或或电电流反流反馈馈需需观观察放大器的察放大器的输输出回路（反出回路（反馈馈网网络络的的输输入端）；可入端）；可设设想将想将输输出出电压电压短路，若短路，若输输出出电压电压短路后反短路后反馈馈信号仍然存在信号仍然存在则则是是电电流反流反馈馈，否，否则则是是电压电压反反馈馈3、串、串联联反反馈馈或并或并联联反反馈馈需需观观察放大器的察放大器的输输入回路（反入回路（反馈馈网网络络的的输输出端），若反出端），若反馈馈网网络络直接并直接并联联在在输输入端，入端，则为则为并并联联反反馈馈；；否否则则是串是串联联反反馈馈19编辑ppt第第5章章 负负反反馈馈放大放大电电路路5.1 反反馈馈的基的基础础知知识识5.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响5.3 深度复反深度复反馈电馈电路的指路的指标标估算估算5.4 负负反反馈馈放大放大电电路的自激振路的自激振荡荡20编辑ppt•使放大器的放大倍数下降和使放大器的放大倍数下降和稳稳定性提高定性提高–深度深度负负反反馈时馈时，，Af≈1/F，，几乎几乎仅仅取决于反取决于反馈馈网网络络，而反，而反馈馈网网络络由由电电阻阻组组成，因而可成，因而可获获得很好的得很好的稳稳定性定性–Af的的稳稳定性是以定性是以损损失放大倍数失放大倍数为为代价的代价的•稳稳定被取定被取样样的的输输出信号出信号–电压负电压负反反馈馈，，稳稳定定输输出出电压电压Uo–电电流流负负反反馈馈，，稳稳定定输输出出电电流流Io5.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响21编辑ppt•对输对输入入电电阻、阻、输输出出电电阻的影响阻的影响–串串联负联负反反馈馈使使输输入入电电阻提高阻提高–并并联负联负反反馈馈使使输输入入电电阻减小阻减小–电压负电压负反反馈馈使使输输出出电电阻减小阻减小–电电流流负负反反馈馈使使输输出出电电阻增大阻增大•减小非减小非线线性失真和抑制干性失真和抑制干扰扰、噪声、噪声•展展宽宽通通频带频带5.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响22编辑ppt第第5章章 负负反反馈馈放大放大电电路路5.1 反反馈馈的基的基础础知知识识5.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响5.3 深度复反深度复反馈电馈电路的指路的指标标估算估算5.4 负负反反馈馈放大放大电电路的自激振路的自激振荡荡23编辑ppt深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 基本放大基本放大电电路路A A反反馈馈网网络络F F∑净输净输入入输输出量出量反反馈馈量量输输入量入量X Xi iX Xi i’’X Xf fX Xo o+ +- -5.3 深度深度负负反反馈馈放大放大电电路的指路的指标标估算估算点点击击跳跳过过运放运放举举例例24编辑ppt- +uouiRLR1+-R2Uf•电压电压串串联负联负反反馈馈- +uouiRLR1+-UfIo•电电流串流串联负联负反反馈馈深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 25编辑ppt- +uoiiRLRIf- +uoiiRLR2+-R1IfIo•电压并联负反馈•电流并联负反馈深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 26编辑ppt（（1）判断）判断电电路中引入的反路中引入的反馈馈性性质质（（2）已知集成运放）已知集成运放为为理想运放。

理想运放 R1=10kΩ, R2=100kΩ, RL=5kΩ, R3=2kΩ, 求求电压电压放大倍数放大倍数Ausf +uouiR3R1+-R2RLUccIo•电电流串流串联负联负反反馈馈深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 27编辑ppt•电电流串流串联负联负反反馈馈Rb1+UCCRcC1C2Rb2ReRLuouiIoP161例例5-5深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益28编辑ppt•电电流串流串联负联负反反馈馈Rb1+UCCRcC1C2Rb2ReRLuouiIoP161例例5-5深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益29编辑ppt•电压电压并并联负联负反反馈馈判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益P162例例5-6+-+-深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 30编辑pptufube+–C1Rb1Rc1Rb21Rb22Rc2Re2ReCe2C3C2+Uccuoui+–T1T2RfRLRe1Ce1Cf电压电压串串联负联负反反馈馈P163例例5-7+--+判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 31编辑ppt电电流串流串联负联负反反馈馈P163例例5-8+--++++判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 UfIfIe3Ui≈Uf=If Re1Uo= -IC3 RL’32编辑ppt电压电压并并联联负负反反馈馈P164例例5-9+--+++-判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 IfIi≈If=US/ RSUo= -If Rf33编辑ppt+–C1RC1R RC2C2Re2C2+UCCuouS+–T1T2RFRLReRSCeRb电电流并流并联联负负反反馈馈P165例例5-10判断反判断反馈馈性性质质，并，并估算估算闭环电压闭环电压增益增益深度深度负负反反馈馈：：1+AF>>1，，Af=1/F深度串深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf ，， Xi’=0 深度并深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If ，，Ii’=0 34编辑ppt第第5章章 负负反反馈馈放大放大电电路路5.1 反反馈馈的基的基础础知知识识5.2 负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响5.3 深度复反深度复反馈电馈电路的指路的指标标估算估算5.4 负负反反馈馈放大放大电电路的自激振路的自激振荡荡35编辑ppt自激振自激振荡现荡现象象 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率的信号输输出。

出自激振自激振荡荡条件条件自激振自激振荡荡反反馈馈深度深度即即得自激振得自激振荡荡条件条件幅幅值值条件条件相位条件相位条件（（环环路附加相移）路附加相移）注：注：注：注：输输输输入端求和的相位（入端求和的相位（入端求和的相位（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）不包含在内闭环闭环增益增益36编辑ppt自激振自激振荡荡条件条件幅幅值值条件条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）注：注：注：注：输输输输入端求和的相位（入端求和的相位（入端求和的相位（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）不包含在内相位条件是整个相位条件是整个环环路相移不含减法器路相移不含减法器 当反当反馈馈网网络络是是纯电纯电阻网阻网络时络时，反，反馈馈网网络络没有相移，没有相移，放大倍数也小于等于放大倍数也小于等于1，在此条件下：，在此条件下： 单级负单级负反反馈馈放大放大电电路最大相移不可能超路最大相移不可能超过过90°，因而不会，因而不会产产生自激振生自激振荡荡，是，是稳稳定的；两定的；两级级反反馈电馈电路也不会路也不会产产生自激，因生自激，因为为当附加相移当附加相移为为±180°时时，相，相应应的的 |AF|小于小于1，振幅条件不，振幅条件不满满足。

而当出足而当出现现三三级级以上反以上反馈电馈电路路时时，，则则容易容易产产生自激振生自激振荡荡故在深度故在深度负负反反馈时馈时，必需采取措施破坏其自激条件必需采取措施破坏其自激条件37编辑ppt自激振自激振荡荡条件条件幅幅值值条件条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）注：注：注：注：输输输输入端求和的相位（入端求和的相位（入端求和的相位（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）不包含在内自激振自激振荡荡的判断方法的判断方法 判断方法是，首先看相位条件，只有相位判断方法是，首先看相位条件，只有相位条件条件满满足了，足了，绝绝大多数情况下，只要大多数情况下，只要|AF|≥1，，放大器将放大器将产产生自激如果相位条件不生自激如果相位条件不满满足，足，则则肯定不肯定不产产生自激38编辑ppt幅幅值值条件条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）注：注：注：注：输输输输入端求和的相位（入端求和的相位（入端求和的相位（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）不包含在内增益裕度增益裕度相位裕度相位裕度39编辑ppt消除自激方法消除自激方法破坏自激振破坏自激振荡荡条件条件减少反减少反馈馈系数或反系数或反馈馈深度深度加校正加校正电电路路40编辑ppt本章小本章小结结•反反馈馈–在在电电子子电电路中，将路中，将输输出量的一部分或全部通出量的一部分或全部通过过一定的一定的电电路形式路形式作用到作用到输输入回路，用来影响其入回路，用来影响其输输入量的措施称入量的措施称为为反反馈馈。

–交流交流负负反反馈馈有四种有四种组态组态：：电压电压串串联负联负反反馈馈，，电压电压并并联负联负反反馈馈，，电电流串流串联负联负反反馈馈，，电电流并流并联负联负反反馈馈•反反馈电馈电路的增益路的增益–负负反反馈馈放大放大电电路放大倍数的一般表达式路放大倍数的一般表达式为为Af=A /(1+AF)–深度深度负负反反馈馈，，1+AF>>1，，Xi’=0，， Af=1/F–引入深度串引入深度串联负联负反反馈馈：：Ui≈Uf–引入深度并引入深度并联负联负反反馈馈：： Ii≈If •交流交流负负反反馈对馈对放大放大电电路性能的影响路性能的影响–使放大器的放大倍数下降和使放大器的放大倍数下降和稳稳定性提高定性提高–对输对输入入电电阻、阻、输输出出电电阻的影响阻的影响•串串联负联负反反馈馈使使输输入入电电阻提高；并阻提高；并联负联负反反馈馈使使输输入入电电阻减小；阻减小；•电压负电压负反反馈馈使使输输出出电电阻减小；阻减小；电电流流负负反反馈馈使使输输出出电电阻增大阻增大–减小非减小非线线性失真和抑制干性失真和抑制干扰扰、噪声、噪声–展展宽宽通通频带频带41编辑pptQ&A问题问题、、练习练习及解答及解答42编辑ppt43编辑ppt。