第七章反馈放大电路PPT课件

第七章第七章 反馈反馈放大电路放大电路三个问题：三个问题：1 1、什么是、什么是反馈反馈？2 2、为什么要引入、为什么要引入反馈反馈？3 3、如何引入、如何引入反馈反馈？（ what what ）（ why why ）（ how how ）第1页/共60页第七章 反馈放大电路基本要求基本要求1 1、熟悉熟悉反馈基本反馈基本概念概念； 掌握掌握基本类型基本类型判别判别； 熟悉熟悉反馈反馈方框图方框图；2 2、掌握掌握负反馈对放大器负反馈对放大器性能的影响性能的影响；3 3、能根据要求为电路、能根据要求为电路引入适当的反馈引入适当的反馈；4 4、了解反馈放大电路的自激；、了解反馈放大电路的自激；第2页/共60页7.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 反馈反馈 反馈网络反馈网络 类型类型 四种阻态的判断方法四种阻态的判断方法 7.1.1 基本概念基本概念 7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点 信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响 交、直流反馈交、直流反馈 正、负反馈正、负反馈 串、并联串、并联反馈反馈 电压、电流反馈电压、电流反馈第3页/共60页7.1.1 基本概念基本概念一、反馈 将输出量（电压或电流）的全部或一部分按一定方式馈送到输入回路并影响输入的过程。vIvO- -+RfR1AvNvPR2反相比例运算电路分压式射极偏置电路第4页/共60页7.1.1 基本概念基本概念二、反馈网络vIvO+- -RLvIvO+- -RLR2R1反馈通路（反馈网络）信号反向传输的渠道开环 无反馈通路闭环 有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输第5页/共60页(a) 没有连接输入与输出端的通路， 即：无反馈通路，电路无反馈。(b) 有连接输入与输出端的通路; 且反馈回来的信号 If 影响净输入信号 Ii 。电路存在反馈。(c) 表面有连接输入与输出端的通路，但实际输出通过R接地，没有信号引回输入端来影响输入信号。有无反馈的判断IfIiIi第6页/共60页有无 反馈的判断第7页/共60页反馈通路（反馈网络）信号的正向传输例：第8页/共60页三、 直流反馈与交流反馈 (1) 直流反馈：若反馈环路内, 直流分量可以流通, 则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静态工作点。 (2) 交流反馈： 若反馈环路内, 交流分量可以流通, 则该反馈环可以产生交流反馈。交流负反馈主要用来改善放大器的性能；交流正反馈主要用来产生振荡。 (3)交直流反馈：若反馈环路内, 直流分量和交流分量均可以流通, 则该反馈环既可以产生直流反馈, 又可以产生交流反馈。7.1.1 基本概念基本概念第9页/共60页交、直流反馈同时存在；反馈电路中交、直流信号均存在。仅直流反馈；因为交流信号被C 短路，反馈信号中仅有直流信号存在。仅交流反馈；因为电路中直流信号被 C 阻断，反馈信号中仅有交流信号存在。三、 直流反馈与交流反馈的判断7.1.1 基本概念基本概念 根据根据反馈到输入端的信号是交流，反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在还是直流，或同时存在，来进行判别。，来进行判别。第10页/共60页 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。vIvO- -+C2C1R1R2交、直流反馈交流反馈三、 直流反馈与交流反馈的判断第11页/共60页四、 反馈极性 正反馈与负反馈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，引入反馈后输出量变小了。另一角度正反馈：引入反馈后，使正反馈：引入反馈后，使净输入量净输入量 变大了。变大了。负反馈：引入反馈后，使负反馈：引入反馈后，使净输入量净输入量 变小了。变小了。 假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。7.1.1 基本概念基本概念判别方法： 瞬时极性法第12页/共60页瞬时极性法：1）遇集成运放：在up 端输入信号， uo 极性不变；在 uN 端输入信号， uo 与 uI 极性相反。第13页/共60页2）遇晶体管：在基极输入集电极输出（共射），uo与 uI 极性相反；在基极输入发射极输出（共集），uo与 uI 极性相同；在发射极输入集电极输出（共基），uo与 uI 极性相同。瞬时极性法：第14页/共60页电路引入负反馈uf净输入减小，为负反馈；净输入增大，为正反馈。正反馈与负反馈正反馈与负反馈的判断的判断第15页/共60页结论单运放电路，反馈引到同相端，构成正反馈；反馈引到反向端，构成负反馈。（正反馈正反馈）（负反馈）负反馈）净输入减小，为负反馈；净输入增大，为正反馈。正反馈与负反馈正反馈与负反馈的判断的判断第16页/共60页举例正负反馈的判断 vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量减少vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量增加负反馈正反馈vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量减少级间负反馈反馈通路本级反馈通路第17页/共60页7.1.1 基本概念基本概念五、 串联反馈、并联反馈输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。fXiXfXiXfXiXfXiXiX 反馈量和和fX输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。iX 反馈量和和fX输入量并联：串联：第18页/共60页举例串联并联反馈的判断 vIvO- -+RLR2R1vIvO- -+RLR2R1并联反馈串联反馈第19页/共60页7.1.1 基本概念基本概念6. 6. 电压反馈、电流反馈（P332P332）输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。电流：将负载短路，反馈网络存在，反馈量仍然存在。电压：将负载短路，反馈网络不存在，反馈量为零。判定方法判定方法电压反馈电流反馈第20页/共60页7.1.2 四种类型的四种类型的负负反馈阻态反馈阻态1 1、四种基本阻态反馈量反馈量 Xo输入信号的连接方式输入信号的连接方式Vo电压电压Io电流电流串联串联并联并联(将将反馈信号转为电压信号反馈信号转为电压信号,与输入电压与输入电压Vi相减相减)(将将反馈信号转为电流信号反馈信号转为电流信号,与输入电流与输入电流Ii相减相减)四种连接方式四种连接方式: (1)电流串联负反馈电流串联负反馈 (2)电压串联负反馈电压串联负反馈 (3)电流并联负反馈电流并联负反馈 (4)电压并联负反馈电压并联负反馈第21页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态电压串联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？第22页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态电压串联负反馈有反馈？交、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf第23页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态电流并联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？第24页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态电流并联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？第25页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态电压并联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？第26页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态A. 电压串联RL vO vF vID vO 电压负反馈：稳定输出电压串联反馈：输入端电压叠加2. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点vID = vI -vFvO LoLiOoRRRVAVV 第27页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态3. 各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点B. 电流并联RL iO iF iID iO 电流负反馈：稳定输出电流并联反馈：输入端电流叠加其他两种阻态有类似的结论iID = iI -iF第28页/共60页7.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态各种反馈类型的特点各种反馈类型的特点电流负反馈：稳定输出电流并联反馈：输入端电流叠加电压负反馈：稳定输出电压串联反馈：输入端电压叠加四种连接方式四种连接方式: (1)电流串联负反馈电流串联负反馈 (2)电压串联负反馈电压串联负反馈 (3)电流并联负反馈电流并联负反馈 (4)电压并联负反馈电压并联负反馈第29页/共60页 例题: 回答下列问题。 若要实现串联电压负负反馈, Rf 应接向何处?运放的输入端极性如何确定？第30页/共60页7.27.2负反馈放大电路框图及增益的一般表达式负反馈放大电路框图及增益的一般表达式 7.2.1 7.2.1 负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图 7.2.2 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 环路增益 反馈深度的讨论 表达式推导 构成 信号的单向化传输 开环时反馈网络的负载效应第31页/共60页7.2.1 7.2.1 负反馈放大电路的方框图1. 1. 构成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）Xo基本放大基本放大A电路电路Xid反馈网络反馈网络FXf+XiXs变换网络变换网络K注意图中箭头方向:正向传输反向传输第32页/共60页7.2.2 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式2. 表达式推导表达式推导XsXfFXoAK+XiXididoXXA ofXXF 反馈系数iXoFXA 闭环增益因为 idXiXfX- -所以 XXioFXA fidoXX FXAXXooo/ 已知FAAA 1F即闭环增益的一般表达式又因为siXKX 所以soFSXXA KXX/io FAK 对信号源的增益开环增益第33页/共60页3. 3. 反馈深度的讨论7.2.2 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度FA1时，时， 11 )1( FA负反馈， FAA 时，时， 11 )2( FA深度负反馈深度负反馈时，时， 11 )3( FA正反馈， FAA 时，时， 01 )4( FA自激振荡， F AFA1AAFAF称为环路增益XsXfFXoAK+XiXidFFAAA1F第34页/共60页反馈直流反馈：稳定Q交流反馈：改善放大电路的工作性能正反馈：提高放大倍数负反馈：降低放大倍数正反馈， FAA 负反馈， FAA 第35页/共60页7.3 7.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响引入负反馈引入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数 使放大器的性能得以改善：使放大器的性能得以改善：FA1AAF 11 FA负反馈， FAA 第36页/共60页AFAAf122)1()1()1(AFdAAFAFdAdAAFdAf-AdAAFAdAff11对于放大电路，基本放大倍数为A，加反馈以后对上式求微分基本放大电路放大倍数的相对变化量反馈放大电路放大倍数的相对变化量Af的稳定性是A的（1+AF）倍。7.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性( (了解了解) ) 提高增益的稳定性提高增益的稳定性另一方面 在深度负反馈条件下FA1F=第37页/共60页7.3.2 减少非线性失真减少非线性失真( (了解了解) ) 减少非线性失真减少非线性失真Aouiufuiuoud加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后AoF+ 失真改善uouo利用失真改善失真第38页/共60页7.3.4 7.3.4 扩展频带（了解） 扩展频带扩展频带 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。 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第39页/共60页7.3.5 7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响反馈组态反馈组态电压串联电压串联电流串联电流串联电压并联电压并联电流并联电流并联RifRof（ ）增大增大（ ）增大增大（ ）增大增大（ ）增大增大减小减小（0）减小减小（0）减小减小（0）减小减小（0）串联负反馈 增大输入电阻并联负反馈 减小输入电阻电压负反馈 减小输出电阻，稳定输出电压电流负反馈 增大输出电阻，稳定输出电流第40页/共60页iiiIURiiiifiiiifIAFUUIUUIURiifRAFR)1 ( 串联负反馈将使输入电阻增大为基本放大电路输入电阻的（1+AF）倍。串联负反馈 增大输入电阻一、对输入电阻的影响Rif第41页/共60页iiiIURiiifiiiiifAFIIUIIUIURAFRRiif1 并联负反馈将使输入电阻减小为基本放大电路输入电阻的（1+AF）分之一。并联负反馈 减小输入电阻一、对输入电阻的影响Rif第42页/共60页二、对输出电阻的影响1. 电压负反馈减小输出电阻 引入 电压负反馈后，输出电阻仅为其基本放大电路输出电阻的（1+AF）分之一。 电压负反馈的作用为减小输出电压的变化，或者说稳定输出电压，因此能减小输出电阻。2. 电流负反馈增大输出电阻 电流负反馈的作用为减小输出电流的变化，或者说稳定输出电流，因此能增大输出电阻。 引入电流负反馈后，输出电阻增大为基本放大电路输出电阻的（1+AF）倍。ooivRo第43页/共60页为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则n 要稳定静态工作点 引直流负反馈n 要改善电路的动态性能引交流负反馈n 要稳定输出电压引电压负反馈n 要稳定输出电流引电流负反馈n 要增大输入电阻引串联负反馈n 要减小输入电阻引并联负反馈n 要增大输出电阻引电流负反馈n 要减小输出电阻引电压负反馈第44页/共60页分析负反馈放大电路的一般步骤分析负反馈放大电路的一般步骤(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VFFAAF、第45页/共60页例1 根据要求引入合适的反馈（接Rf 丛到）。1）提高输入电阻；2）减小输出电阻；3）减小放大电路从信号源索取的电流；4）增强带负载能力；5）稳定静态工作点；6）希望接上负载后，输出电压基本不变。b1到c3e1到e3b1到c3e1到e3b1到c3b1到c3或者e1到e3串联负反馈电压负反馈串联负反馈电压负反馈直流负反馈电压负反馈n 要稳定静态Q点 引直流负反馈n 要改善动态性能 引交流负反馈n 要稳定输出电压 引电压负反馈n 要稳定输出电流 引电流负反馈n 要增大输入电阻引串联负反馈n 要减小输入电阻引并联负反馈n 要增大输出电阻 引电流负反馈n 要减小输出电阻 引电压负反馈第46页/共60页例2 电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引入哪种组态的反馈以及电路如何连接（1）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；串联负反馈电压负反馈第47页/共60页例2 电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引入哪种组态的反馈以及电路如何连接（2）将输入电流iI转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO;电流负反馈并联负反馈第48页/共60页例2 电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引入哪种组态的反馈以及电路如何连接（3）将输入电流iI转换成稳定的输出电压uO。电压负反馈并联负反馈第49页/共60页例. 为稳定输出电压、增加输入电阻，应用引入何种类型反馈？在图中连线。电压串联负反馈第50页/共60页7.4 7.4 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算 （了解）（了解）7.5 7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题（了解）（了解）第51页/共60页第七章小结第七章小结基本要求：基本要求：1. 掌握反馈的概念及其分类并能正确判断。掌握反馈的概念及其分类并能正确判断。2. 掌握反馈的判断方法；掌握反馈的判断方法；3. 掌握深度负反馈的电压放大倍数计算方法；掌握深度负反馈的电压放大倍数计算方法；4. 会按要求引反馈。会按要求引反馈。7.1.17.2.4作业：第52页/共60页下集预告第八章 功率放大电路第53页/共60页 一、在括号内填入“”或“”，表明下列说法是否正确。 （1）若放大电路的放大倍数为负，则引入的反馈一定是负反馈。 （ ） （2）负反馈放大电路的放大倍数与组成它的基本放大电路的放大倍数量纲相同。 （ ） （3）若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，输出电压基本不变。 （ ）自 测 题第54页/共60页二、已知交流负反馈有四种组态： A电压串联负反馈 B电压并联负反馈 C电流串联负反馈 D电流并联负反馈 选择合适的答案填入下列空格内，只填入A、B、C或D。 （1）欲得到电流电压转换电路，应在放大电路中引入 ； （2）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入 ； （3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入 ； （4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入 。自 测 题BACD第55页/共60页1 选择合适的答案填入空内。 （1）对于放大电路，所谓开环是指 。 A无信号源 B无反馈通路 C无电源 D无负载 而所谓闭环是指 。 A考虑信号源内阻 B存在反馈通路 C接入电源 D接入负载 （2）在输入量不变的情况下，若引入反馈后 ，则说明引入的反馈是负反馈。 A输入电阻增大 B输出量增大 C净输入量增大 D净输入量减小 习 题BBD第56页/共60页（3）直流负反馈是指 。 A直接耦合放大电路中所引入的负反馈 B只有放大直流信号时才有的负反馈 C在直流通路中的负反馈（4）交流负反馈是指 。 A阻容耦合放大电路中所引入的负反馈 B只有放大交流信号时才有的负反馈 C在交流通路中的负反馈 CC第57页/共60页（5）为了实现下列目的，应引入 A直流负反馈 B交流负反馈 为了稳定静态工作点，应引入 ； 为了稳定放大倍数，应引入 ； 为了改变输入电阻和输出电阻，应引入 ； 为了抑制温漂，应引入 ； 为了展宽频带，应引入 。ABBAB第58页/共60页 2 选择合适答案填入空内。 A电压 B电流 C串联 D并联 （1）为了稳定放大电路的输出电压，应引入 负反馈； （2）为了稳定放大电路的输出电流，应引入 负反馈； （3）为了增大放大电路的输入电阻，应引入 负反馈； （4）为了减小放大电路的输入电阻，应引入 负反馈； （5）为了增大放大电路的输出电阻，应引入 负反馈； （6）为了减小放大电路的输出电阻，应引入 负反馈。 ABCDBA第59页/共60页感谢您的观看！第60页/共60页