反馈放大电路(2).ppt

第7章 反馈放大电路,7.1 反馈的基本概念与分类,7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善,7.3 负反馈放大电路的分析方法,7.4 负反馈放大电路的稳定问题,7.1 反馈的基本概念与分类,一、反馈基本概念,反馈是指将输出量的一部分或全部，按一定的方式送回到输入回路，来影响输入量（电压或电流）的一种连接方式,×,,混合,取样,净输入量,总输入量,反馈信号,输出信号,开环增益,闭环增益,反馈系数,一、反馈的基本概念,1、反馈与反馈通路 （1）我们判断一个电路是否有反馈，是通过分析它是否存在反馈通路而进行的，而反馈通路是跨接在输出和输入间的网络 （2）若电路中不存在反馈——开环,,,反馈通路 （反馈网络）,信号的正向传输,（3）若电路中存在反馈——闭环,内部反馈,外部反馈,1、交流反馈与直流反馈 若反馈信号中只包含直流成份——直流反馈 若反馈信号中只包含交流成份——交流反馈,反馈电阻,交、直流反馈,二、电路中的反馈形式,2、本级反馈与级间反馈,级间反馈通路,二、电路中的反馈形式,判断电路中反馈的正、负极性用瞬时极性法： （1）按中频段考虑，即不考虑电路中所有的电容对相位的影响。

（2）用正、负号（+、-）或箭头（↑、↓）表示电路中各关键点对“地”的电位的瞬时极性（或瞬时变化），这种表示要符合放大器的基本原理共射极放大器：集电极与基极电位反相；共基极放大器：集电极与发射极电位同相；共集极放大器：发射极与基极电位同相；集成运放电路：看xf是加在同相端还是反相端 （3）要逐级进行最后看反馈到输入端的信号的瞬时极性，若与原输入信号的位相相同，则为正反馈，若与原输入信号的位相相反，则为负反馈3、正反馈与负反馈,——正反馈， 使 加强，使放大倍数增加,——负反馈， 使 减小，使放大倍数降低,二、电路中的反馈形式,4、正反馈与负反馈判断举例,(+),(+),(-),(-),(-),反馈通路,负反馈,负反馈,(+),(+),(-),(-),(-),,净输入量,反馈通路,二、电路中的反馈形式,(+),(+),(-),(-),,净输入量,正反馈,反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),,净输入量,级间负反馈,5、正反馈与负反馈判断举例,二、电路中的反馈形式,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),6、交、直流反馈判断举例,二、电路中的反馈形式,负反馈对放大器性能的影响与反馈的类型有关，当考虑到信号源和负载时，负反馈放大器包含四个部分：,根据四个部分连接方式的不同，反馈可以分为四种类型,电压并联反馈,电流串联反馈,电流并联反馈,电压串联反馈,输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。

输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式三、反馈的基本组态,1、电压串联负反馈,,,(+),(-),(+),(+),(-),特点： （1）该电路为电压串联负反馈 若取样为电压，则 以电压的形式出现若为串联反馈，则 、 、 以电压的形式出现,Uf,三、反馈的基本组态,1、电压串联负反馈,(+),(-),(+),(+),(-),Re1,特点： （1）该电路为电压串联负反馈 若取样为电压，则 以电压的形式出现若为串联反馈，则 、 、 以电压的形式出现,（2）反馈系数,∴,（3）电压负反馈使输出电压稳定,→Ube↑,UO↑,RL↓,→UO↓,→Uf↓,电压负反馈：稳定输出电压,三、反馈的基本组态,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,1、电压串联负反馈,(+),(+),(+),Uf,三、反馈的基本组态,2、电流串联负反馈,(+),(+),(+),,A,F,Uf,(+),(+),该电路为电流串联负反馈,取样为电流，则 以电流的形式出现 若为串联反馈，则 、 、 以电压的形式出现,三、反馈的基本组态,(+),(+),反馈系数,——负反馈,电流负反馈使输出电流稳定,β↑→IC↑→Uf↑→Ube↓→Ib↓,IC↓,2、电流串联负反馈,三、反馈的基本组态,3、电压并联负反馈,(+),(-),A,F,三、反馈的基本组态,反馈系数,——负反馈,电压负反馈使输出电压稳定,(+),(-),该电路为电压并联负反馈 若取样为电压，则 以电压的形式出现。

若为并联反馈，则 、 、以电流的形式出现,3、电压并联负反馈,三、反馈的基本组态,4、电流并联负反馈,(+),(-),(-),A,F,A,F,该电路为电流并联负反馈,三、反馈的基本组态,反馈系数,——负反馈,电压负反馈使输出电压稳定,4、电流并联负反馈,三、反馈的基本组态,5、说明 （1）放大倍数和反馈系数均为广义的 （2）反馈信号与输出电压成正比——电压反馈；反馈信号与输出电流成正比——电流反馈； （3）反馈信号与输入信号串联——串联反馈；在输入端以电压的形式相加减反馈信号与输入信号并联——并联反馈；在输入端以电流的形式相加减 （4）电压负反馈使输出电压稳定；电流负反馈使输出电流稳定；,三、反馈的基本组态,（5）取样方式的判断——输出短路法将放大器输出端短路，看反馈信号是否存在若存在——电流反馈 不存在——电压反馈,三、反馈的基本组态,,,,（6）混合方式的判断——输入短路法将放大器输入端短路，看反馈信号是否存在若存在——串联反馈 不存在——并联反馈,（7）混合方式的另一判断方法——通过输入端的连接方式判断,,,,,三、反馈的基本组态,串联反馈,四、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的变化并联反馈,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的变化四、信号源对反馈效果的影响,,反馈类型的判别步骤,1. 有无反馈是否存在把输出回路和输入回路连接起来的支路2.交流反馈与直流反馈反馈存在于直流或交流或交直流通路中3.正反馈与负反馈瞬时极性法4. 反馈的组态输出端：并联取电压；串连取电流输入端：串联分压 ；并联分流7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善,一、反馈的表示方法,（一）方框图,信号源,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）,,信号的正向传输,信号的反向传输,,信号在反馈网络中的正向传输,信号在基本放大电路中的反向传输,一、反馈的表示方法,（一）方框图,一、反馈的表示方法,（一）方框图,单向化,,信号的正向传输,信号的反向传输,三个假定 1、与流经基本放大器的正向传输信号相比，通过反馈网络的正向传输信号（直接传输），可以忽略不计2、与反馈网络的反向传输信号相比，通过基本放大器的反向传输信号（内部反馈）可以忽略不计。

3、反馈网络的反馈系数F与信号源内阻Rs及负载电阻RL无关开环时反馈网络的负载效应,,对输入口的影响,对输出口的影响,,一、反馈的表示方法,（一）方框图,,2、闭环增益的一般表达式,,即,又因为,所以,对信号源的增益,一、反馈的表示方法,（二）表达式推导,1、正反馈：,负反馈：,3、 反馈深度的讨论,一般负反馈,称为反馈深度,,正反馈,自激振荡,,一、反馈的表示方法,（二）表达式推导,深度负反馈,（一） 提高增益的稳定性,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二、负反馈对放大器性能的改善,例：1+AF=100时，A=1000±10% 即dA/A=10%则Af=10±0.1%,（二） 减少非线性失真,若输入信号本身就是失真波形，是不能靠引入负反馈来改善的只有放大器内部所产生的非线性失真用负反馈改善才有效二、负反馈对放大器性能的改善,（三）抑制噪声和干扰负反馈能将噪声和干扰抑制D倍注意：1、放大电路引入负反馈后，信噪比并没有提高2、若干扰或噪声与输入信号同时由外界引入，靠负反馈无济于事。

二、负反馈对放大器性能的改善,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,,,（四） 扩展频带,因为Af=A/D， 成比例减少,引入负反馈后使通频带扩展了D倍,二、负反馈对放大器性能的改善,（五） 对输入电阻和输出电阻的影响,1、混合对输入电阻的影响 （1）串联负反馈使输入电阻增加,,无反馈时：,∴,引入串联负反馈后：,∴,若取样是电压：则,若取样是电流：则,结论：,二、负反馈对放大器性能的改善,（五） 对输入电阻和输出电阻的影响,1、混合对输入电阻的影响 （2）并联负反馈使输入电阻减小,无反馈时：,∴,引入并联负反馈后：,∴,若取样是电压：则,若取样是电流：则,结论：,,,二、负反馈对放大器性能的改善,（五） 对输入电阻和输出电阻的影响,2、取样对输出电阻的影响 （1）电压负反馈使输出电阻减小 电压串联负反馈的情况,此时：,Auu0为不考虑RL时基本放大器的电压增益,在不考虑F对I0的分流的情况下 ：,,二、负反馈对放大器性能的改善,（五） 对输入电阻和输出电阻的影响,2、取样对输出电阻的影响 （1）电压负反馈使输出电阻减小 电压并联负反馈的情况,此时：,Aui0为不考虑RL时基本放大器的电压增益,在不考虑F对I0的分流的情况下 ：,结论：,,二、负反馈对放大器性能的改善,（五） 对输入电阻和输出电阻的影响,2、取样对输出电阻的影响 （2）电流负反馈使输出电阻增大 电流串联负反馈的情况,此时：,Aiu0为不考虑RL时基本放大器的电压增益,,在忽略反馈网络上的压降的情况下：,即,∴,二、负反馈对放大器性能的改善,（五） 对输入电阻和输出电阻的影响,2、取样对输出电阻的影响 （2）电流负反馈使输出电阻增大 电流并联负反馈的情况,此时：,Aii0为不考虑RL时基本放大器的电压增益,结论：,,在忽略反馈网络上的压降的情况下：,即,∴,二、负反馈对放大器性能的改善,（六）为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量——,引直流负反馈,要稳定交流量——,引交流负反馈,要稳定输出电压——,引电压负反馈,要稳定输出电流——,引电流负反馈,要增大输入电阻——,引串联负反馈,要减小输入电阻——,引并联负反馈,说明：引入负反馈虽然可以改善电路的性能，然而，若处理不当，则电路将产生自激振荡，使改善性能的愿望落空。

二、负反馈对放大器性能的改善,7.3 负反馈放大电路的分析方法,步骤,(1) 找出信号放大通路和反馈通路,(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈,(3) 判断交、直流反馈,(4) 判断反馈阻态,(5) 标出输入量、输出量及反馈量,(6) 估算深度负反馈条件下电路的,任务：求出各项电路指标与电路中有关元件参数之间的关系,方法：1、微变等效电路分析法2、方框图法3、若为深度负反馈，则计算更简单4、回路增益法,一、深度负反馈条件下的近似计算,1. 深度负反馈的特点,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式得,输入量近似等于反馈量,,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念,串联负反馈，输入端电压求和深度负反馈条件下,虚短,虚断,,虚短,虚断,,并联负反馈，输入端电流求和一、深度负反馈条件下的近似计算,1. 深度负反馈的特点,2. 各种反馈组态的近似计算,（1）电压串联负反馈,一、深度负反馈条件下的近似计算,10k,100,∴,2. 各种反馈组态的近似计算,一、深度负反馈条件下的近似计算,（2）电流串联负反馈,,（1）,（2）,∴,而,由h参数等效电路法得,（3）,2. 各种反馈组态的近似计算,一、深度负反馈条件下的近似计算,,（3）电压并联负反馈,（1）,∴,（2）,∴,。