康第五章5.2—5.5四种负反馈组态.ppt

5.2.0 降低增益,5.2 负反馈对放大器性能的影响,反馈越深，电路增益越小注：当取源增益时，上式依然成立，即,5.2.1 减小增益灵敏度(或提高增益稳定性),定义,由,得,(2)(5-1-4)得,(5-1-4),----(2),F,反馈越深，增益灵敏度越小5-2-1),(5-2-4),5.2.2 改变输入、输出电阻,一、输入电阻,1、串联反馈,基放输入电阻,环路增益,反馈电路输入电阻：,(5-2-5),2、并联反馈,反馈电路输入电阻：,基放输入电阻,环路增益,(5-2-6),二、输出电阻,1、电压反馈,Ro ：考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻Ast ：负载开路时，基本放大器源增益由定义得Rof电路模型：,得,(5-2-7),2、电流反馈,Ro ：考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻Asn ：负载短路时，基本放大器源增益由定义得Rof电路模型：,得,(5-2-10),反馈效果与RS关系的说明：,串联负反馈,采用电压源激励时，若RS0,则,由于vS恒定，则vf 的变化量全部有效引起(转化)为vi的变化量，此时反馈效果最强采用电流源激励时，若RS,由于iS恒定，vi固定不变，结果导致反馈作用消失。

最好为恒压源,并联负反馈,采用电压源激励时，若RS0,则,由于iS恒定，则if 的变化量全部转化为ii的变化量，此时反馈效果最强采用电流源激励时，若RS,由于vi固定不变，结果导致反馈作用消失最好为恒流源,在电路输出端,基本放大器引入负反馈的原则,在电路输入端,反馈效果与信号源内阻RS的关系,要稳定直流量——,引直流负反馈,引交流负反馈,要稳定交流量——,5.2.3 一、减小频率失真（或扩展通频带）,由于负反馈降低了电路增益灵敏度，因此，放大器可在更宽的通频带范围内维持增益不变增益带宽积维持不变：单极点系统引入负反馈后，反馈越深，上限角频率越大、增益越小设基放为单极点系统：,则,若反馈网络反馈系数为：,则闭环系统：,其中：,,,注意：通频带的扩展是以降低增益为代价的5-2-14),(5-2-15),增益带宽积＝常数,5.2.3 一、扩展频带,,,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,,,增益带宽积＝常数,,5.2.4 二、减小非线性失真,,vi,例：一基本放大器，输入正弦信号时，输出产生失真引入负反馈,注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入信号本身产生失真，反馈电路无能为力。

vo失真减小5.2.3 三、噪声性能不变,同减小非线性失真一样，引入负反馈可对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用注意：负反馈可减小噪声，也以同样的倍数减小有用信号，其信噪比不变因此，引入负反馈放大器噪声性能不变综上所述，负反馈对放大器性能影响主要表现为：,降低增益,减小增益灵敏度（或提高增益稳定性）,改变电路输入、输出电阻,减小频率失真（或扩展通频带）,减小非线性失真,噪声性能不变,5.3 负反馈放大器的性能分析方法,一、输入电阻,1、串联反馈,2、并联反馈,二、输出电阻,1、电压反馈,2、电流反馈,(5-2-5),(5-2-6),(5-2-7),(5-2-10),(5-1-4),三、增益Af,5.3 负反馈放大器的性能分析方法,P290:拆环分析法①不能直接求要先求Ri、RO、A(Ar/AV/Ai/Ag)、AS、kf ②多级放大器第一级? -gmRc//Ri2,等效基本放大器:,,5.3 负反馈放大器的性能分析方法,（3）在基本放大器的等效输出电路中，求出kf=Xf/XO,方法：,(2)确定基本放大器的等效输出电路(负载效应),例：Rf引入电压并联负反馈P288图(d)标,P276例1,,,,kfg = if / vo= －1/ Rf,Ri=rbe//Rf Ro=rce//Rf,代入得：,,P287—289,P276例2(a):RE引入电流串联负反馈。

P289图(d)要标Vf,,kfr = vf / io= RE,Ri=rbe+RE 与P165区别? Ro=rce+RE,代入得：,P289—290,5.4.1 深度负反馈条件,5.4 深度负反馈,当电路满足深度负反馈条件时：,串联反馈电路输入电阻：,并联反馈电路输入电阻：,电压反馈电路输出电阻：,电流反馈电路输出电阻：,深度负反馈条件下Avf 的估算,根据反馈类型确定kf含义，并计算kf,分析步骤:,若并联反馈：将输入端交流短路,若串联反馈：将输入端交流开路,则反馈系数：,确定Afs(= xo / xs)含义Argiv fs ，并计算Afs = 1 / kf,将Argiv fs转换成 Avfs= vo / vs,kf = xf / xo,计算此时xo产生的xf,,例1:P291图示电路，在深度负反馈条件下，估算Avfs,该电路为电压串联负反馈放大器解：,将输入端交流开路，即将T1管发射极断开：,,则,因此,,P291图(b) 要标Vf,例2:P292图示电路，在深度负反馈条件下，估算Avfs,该电路为电流并联负反馈放大器解：,将输入端交流短路，即将T1管基极交流接地：,则,因此,,P292图(b) 要标,,例3 图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs,P279电路为电压并联负反馈。

1)解：,将反相输入端交流接地：,则,因此,P279电路为电压串联负反馈2)解：,将反相输入端交流开路：,则,因此,,例5. 1 判断反馈的组态反馈通路：T、 R1与R2,交、直流反馈,瞬时极性法判断：负反馈,输出端看：电流负反馈,输入端看：串联负反馈,结论：交、直流电流串联负反馈例5.2 判断反馈的组态图6.2.9 例6.2.2电路图,反馈通路： T3 、 R4与R2,交、直流反馈,瞬时极性法判断：负反馈,输出端看：电压负反馈,输入端看：串联负反馈,电路引入交、直流电压串联负反馈,【例5.3】如图所示，若R1=10kΩ， R2=100kΩ， R3＝2kΩ求在深度负反馈条件下的 解】,该电路为电流串联负反馈,反馈系数,电压放大倍数,【解】,该电路反馈的组态为电压串联负反馈,R2和R4组成反馈网络,反馈系数,电压放大倍数,【例5.4】如图所示，若R2=10kΩ，R4=100kΩ 求在深度负反馈条件下的AVf5.4.2 虚短路与虚开（虚断）路,(5-1-4),开环增益,(5-1-1),(5-4-2),,改为,(5-4-3),虚短路,虚开(断)路,例：P293,5.5 负反馈放大器的稳定性,,,引入负反馈,,系统稳定,,使放大器的性能得以改善,,起振条件,,振荡平衡条件：,,振幅平衡条件,相位平衡条件, 如何自行建立振荡（起振）？, 如何保证输出信号频率？, 应有选频网络,RC、LC正弦波振荡电路,5.5 负反馈放大器的稳定性,实际上，放大器在中频区加负反馈时，有可能因Akf在高频区的附加相移,使负反馈变为正反馈，引起自激。

5.5.1 判别稳定性的准则,反馈放大器频率特性：,若在某一频率上,,放大器自激,自激时，即使xi=0，但由于xi= xf ，因此反馈电路在无输入时，仍有信号输出5-5-1),(5-5-2),,,,,,,,,在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出2. 产生原因,在高频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡5.5.1 判别稳定性的准则,1. 自激振荡现象,,3. 自激振荡条件,自激振荡,反馈深度,即,,又,得自激振荡条件,,幅值条件,相位条件（附加相移）,注：输入端求和的相位（-1）不包含在内闭环增益,5.5.1 判别稳定性的准则,一、不自激条件,注意：只要设法破坏自激的振幅条件或相位条件之一，放大器就不会产生自激二、稳定裕量,要保证负反馈放大器稳定工作，还需使它远离自激状态，远离程度可用稳定裕量表示g—增益交界角频率； —相位交界角频率5-5-3),(5-5-4),(5-5-5),相位裕量图解分析法,假设放大器施加的是电阻性反馈，kf为实数：,由,在A()或T()波特图上——找g,在A()波特图上，作1/kf (dB)的水平线，交点即g,在T()波特图上，与水平轴[T()=0dB]的交点，即g,根据g在相频曲线上——找T(g),判断相位裕量,注：1/kf (dB)的水平线称增益线。

例1 已知A(j)波特图，判断电路是否自激g,,,（1）在A()波特图上作1/kf (dB)的水平线分析：,（2）找出交点，即g,（3）在T()波特图上，找出T(g),例2 已知T(j)波特图，判断电路是否自激1）由T()波特图与横轴的交点，找出g,分析：,（2）由g在T()波特图上，找出T(g),三、利用幅频特性渐近波特图判别稳定性,一无零三极系统波特图如下，分析g落在何处系统稳定放大器必稳定工作或g落在P1与P2之间,只要g落在斜率为： （-20dB/十倍频）的下降段内，,则,P2=10P1，P3 =10P2,P2=10P1，将P3 靠近P2,由于|T(P2)| ,则g落在P1与P2之间时，放大器依然稳定工作结论：在多极点的低通系统中，若P3 10P2，则只要g落在斜率为（-20dB/十倍频）的下降段内，或g落在P1与P2之间，放大器必稳定工作将P2 靠近P1,由于|T(P2)|  上述结论不成立,,,,,,,,,,5.5.2 集成运放的相位补偿技术,解决方法：采用相位补偿技术。

在中频区，反馈系数kf 越大，反馈越深，电路性能越好在高频区，kf 越大，相位裕量越小，放大器工作越不稳定；,在中频增益AI基本不变的前提下，设法拉长P1与P2之间的间距，或加长斜率为“-20 dB/十倍频”线段的长度，使得kf增大时，仍能获得所需的相位裕量相位补偿基本思想：,二、滞后补偿技术,1、简单电容补偿,—降低P1,补偿方法：将补偿电容C并接在集成运放产生第一个极点角频率的节点上，使P1降低到d P1降低到d反馈增益线下移稳定工作允许的kf增大d与kf 之间的关系：,由图,十倍频,整理得,,kfv  d 反馈电路稳定性，但H kfv=1时，,,此时kfv无论取何值，电路均可稳定工作例1：一集成运放AvdI =105 ，fP1=200Hz， fP2=2MHz， fP3=20MHz，产生fP1节点上等效电路R1=200K，接成同相放大器，采用简单电容补偿解：,（1）求未补偿前，同相放大器提供的最小增益 ？,根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图未补偿前，为保证稳定工作:,Avfmin = 104,即,解：,（2）若要求Avf =10，求所需的补偿电容C =？,则,由,得,由,得,（3）若要求Avf =1， 求所需的补偿电容CS =？,解：,则,2、密勒电容补偿,—降低P1、增大 P2,补偿方法：将补偿电容C跨接在三极管B极与C极之间，利用密勒倍增效应，使P1降低、P2增大，拉长P1与P2之间的间距。

这种补偿方法又称极点分离术分析略）,简单电容补偿缺点：,补偿电容C数值较大（F量级），集成较困难密勒电容补偿优点：,用较小的电容（PF量级），即可达到补偿目的三、超前补偿技术,—引入幻想零点,补偿思路：在P2附近，引入一个具有超前相移的零点，以抵消原来的滞后相移，使得在不降低P1的前提下，拉长P1与P2之间的间距在反馈电阻Rf上并接补偿电容C补偿方法：,则,其中,,利用零点角频率Z将P2抵消，可将斜率为“-20dB/十倍频”的下降段，延长到P3。