负反馈放大电路的稳定性课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,负反馈放大电路的稳定问题,封面,扬州瘦西湖五亭桥,返回,负反馈放大电路的稳定问题封面扬州瘦西湖五亭桥返回,1,引言,本页完,引言,负反馈对放大电路性能的改善取决于反馈深度，一般说来，反馈深度越深，放大电路的性能越优良。然而反馈过深，有时放大电路就不能稳定地工作，而产生振荡现象，称为放大电路的自激。这种现象破坏了放大电路的正常工作，应该尽量避免并设法消除。,返回,引言本页完引言 负反馈对放大电路性能的改善取决,2,学习要点,本 节 学 习 要 点 和 要 求,负反馈放大电路的稳定问题,负反馈放大电路稳定工作的条件,负反馈放大电路稳定性的分析,自激振荡的条件,返回,学习要点本 节 学 习 要 点 和 要 求负反馈放大电路的稳,3,为书写方便,本课件凡是相量均用,红色,字体表示而不在字上加点“”。,负反馈电路的几个公式,X,O,=,AX,id,X,f,=,FX,O,X,id,=,X,i,-,X,f,X,i,=,KX,S,X,O,=,A,f,X,i,X,O,X,i,A,1,+AF,A,F,=,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,1.自激振荡现象 同反馈正常工作的相位条件,负反馈放大电路的稳定问题,继续,本页完,1.自激振荡现象,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,X,id,=,X,i,-,X,f,负反馈放大电路要能正常工作,反馈信号,U,f,必须与,U,i,同相,才能根据下式,得,U,id,=,U,i,-,U,f,U,i,所以负反馈放大电路能正常工作的相位条件应符合,a,+,f,=2n,180,n=1,2,a,基本放大器的相移,或,I,id,=,I,i,-,I,f,U,i,若反馈信号,U,f,强至在没有输入信号,U,i,时,仅凭反馈信号,U,f,就有,U,o,输出,即,或,I,id,=,I,i,-,(-,I,f,),I,i,但在高频端和低频端,A,与,F,在,a,与,f,的基础上会再产生附加相移(参考第五章放大电路的频率响应),若有某一频率产生的相移如图所示。,-1,基本放大电路,A、,a,反馈网络,F、,f,U,o,U,id,U,f,U,i,那么根据,X,id,=,X,i,-,X,f,此时,U,id,不减弱反而增强,U,id,=0-,U,f,=-,FU,O,U,o,=,AU,id,=-,AU,f,=-,AFU,o,此时 -,AF,=,1,此时,U,i,与,U,f,反相,u,i,t,0,u,o,t,0,u,f,t,0,u,d,t,0,为书写方便,本课件凡是相量均用,红色,字体表示而不在字上加点“”。,负反馈电路的几个公式,X,O,=,AX,id,X,f,=,FX,O,X,id,=,X,i,-,X,f,X,i,=,KX,S,X,O,=,A,f,X,i,X,O,X,i,A,1,+AF,A,F,=,自激振荡条件分析负反馈放大电路的稳定问题继续本页完,5,过度,负反馈放大电路的稳定问题,继续,1.自激振荡现象,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,-1,基本放大电路,A、,a,反馈网络,F、,f,U,o,U,id,U,f,U,i,u,i,t,0,u,o,t,0,u,f,t,0,u,d,t,0,若反馈信号,U,f,强至在没有输入信号,U,i,时,仅凭反馈信号,U,f,就有,U,o,输出,即,U,id,=0-,U,f,=-,FU,O,U,o,=,AU,id,=-,AU,f,=-,AFU,o,此时 -,AF,=,1,过度负反馈放大电路的稳定问题继续 1.自激振荡现象,6,自激振荡两条件,负反馈放大电路的稳定问题,继续,本页完,1.自激振荡现象,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,a,+,f,=,(,2n+1,),180 n=0,1,2,-1,基本放大电路,A、,a,反馈网络,F、,f,U,o,U,id,U,f,U,i,符合 -,AF,=,1,在这种情形下,不需要输入信号也有信号输出,即称为自激振荡。,自激振荡相位条件,自激振荡振幅条件,|,AF,|,=,1,显然自激振荡的条件之一是,X,f,与,X,i,反相,注意：必须同时符合以上两个条件，才会产生自激振荡,两个条件 中的任一个被破坏,就不能产生自激振荡.利用这一点可以想办法稳定负反馈电路令其不产生自激振荡。,自激振荡是有害的,使电路不稳定。,u,i,t,0,u,o,t,0,u,f,t,0,u,d,t,0,若反馈信号,U,f,强至在没有输入信号,U,i,时,仅凭反馈信号,U,f,就有,U,o,输出,即,U,id,=0-,U,f,=-,FU,O,U,o,=,AU,id,=-,AU,f,=-,AFU,o,由,AF,=,-,1可得出自激振荡满足的相位条件和振幅条件。,|,AF,|=1是反映反馈信号,X,f,强至多大时才会产生自激振荡,所以称为振幅条件。,自激振荡两条件负反馈放大电路的稳定问题继续本页完,7,自激振荡两条件的讨论,负反馈放大电路的稳定问题,继续,本页完,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,讨论,AF,=-,1,所反映的物理意义是:当符合反馈信号与输入信号,反相,且基本放大器的放大量,A,与反馈网络的衰减量,F,相同时,就会产生自激振荡。,换一句话说 ,当符合相位条件时,只要符合|,AF,|,=,1,就容易引起自激振荡,若|,AF,|,1,就更容易引起自激振荡。只有当|,AF,|,1,时,电路才是稳定的。,若用分贝表示则是:当符合相位条件时,如果是20lg|,AF,|,0,则容易引起自激振荡。要电路稳定,必须符合 20lg|,AF,|,0,的条件。,(,AF,或20lg|,AF,|,称为环路放大倍数或环路增益，详见本章第二节课件。),1.自激振荡现象,a,+,f,=,(,2n+1,),180 n=0,1,2,显然自激振荡的条件之一是,X,f,与,X,i,反相,注意：必须同时符合以上两个条件，才会产生自激振荡,两个条件中的任一个被破坏,就不能产生自激振荡。利用这一点可以想办法稳定负反馈电路令其不产生自激振荡。,|,AF,|,=,1,自激振荡相位条件,自激振荡振幅条件,自激振荡两条件的讨论负反馈放大电路的稳定问题继续本页完,8,2.稳定工作条件,继续,本页完,2.稳定工作条件,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,把20lg|,AF,|随,频率,变化和反馈相移(,a,+,f,),随变化的关系用曲线绘出。,因为反馈网络一般是由电阻性元件组成,所以 反馈网络没有相移,因此 20,lg,|,AF,|可改写 20,lg,|,A,F,|,附加相移(,a,+,f,)可看成完全由,a,确定,。,20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0,电路稳定工作,a,=-180,产生自激振荡,。,o,20lg|,A,F,|/dB,0,0,a,-90,-180,产生自激振荡的区域,对应20lg|,A,F|=0(|,A,F|=1)点的反馈相位为,a,(o),，此时|,a,(o),|0 电路不会自激,20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0,电路稳定工作,a,=-180,产生自激振荡,。,产生自激振荡的区域,对应20lg|,A,F|=0(|,A,F|=1)点的反馈相位为,a,(o),，此时|,a,(o),|180|相位条件不符合自激要求,不会自激。,由图线分析稳定工作条件,此处为 20 lg|,A,F|=0(|,A,F|=1),即振幅是否产生自激振荡的分界点。用,o,表示。,分析不自激时相位裕度继续本页完 2.稳定工作条件负,10,分析不自激时增益裕度,继续,本页完,2.稳定工作条件,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,o,20lg|,A,F,|/dB,0,0,a,-90,-180,a,(,o),m,=,a,(,o),-(-180)=180+,a,(,o),但相移 180时增益20lg|,A,180,F|0(|,A,F|1),不能自激。,G,m,=0dB,-20lg|,A,180,F|(dB),20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0 电路不会自激,同理若,G,m,=0(dB),-,20lg|,A,180,F|(dB)0,电路不会自激,分析不自激时增益裕度继续本页完 2.稳定工作条件负,11,过度,继续,本页完,2.稳定工作条件,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,o,20lg|,A,F,|/dB,0,0,a,-90,-180,a,(,o),m,=,a,(,o),-(-180)=180+,a,(,o),180,若,某一条曲线发生变化,如振幅曲线发生变化,即负反馈,电路的,A,F 的关系变化了.情况就可能不一样。,20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0 电路不会自激,同理若,G,m,=0(dB),-,20lg|,A,180,F|(dB)0,电路不会自激,过度继续本页完 2.稳定工作条件负反馈放大电路的稳,12,过度,继续,本页完,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,20lg|,A,F,|/dB,0,0,a,-90,-180,2.稳定工作条件,20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0 电路不会自激,同理若,G,m,=0(dB),-,20lg|,A,180,F|(dB)0,电路不会自激,若,某一条曲线发生变化,如振幅曲线发生变化,即负反馈,电路的,A,F 的关系变化了.情况就可能不一样。,过度继续本页完负反馈放大电路的稳定问题 一、负反,13,分析自激时相位裕度和增益裕度,继续,本页完,2.稳定工作条件,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,20lg|,A,F,|/dB,0,0,a,-90,-180,a,(,o),o,180,m,=,180+,a,(o),若有,G,m,=0(dB),-20lg|,A,180,F|(dB),0,m,=,180+,a,(o),0 电路会产生自激。,20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0 电路不会自激,同理若,G,m,=0(dB),-,20lg|,A,180,F|(dB)0,电路不会自激,G,m,=0dB,-20lg|,A,180,F|(dB),通常把G,m,称为增益裕度、,m,为相位裕度。,所以说可以通过G,m,和,m,的值来确定负反馈电路是否会产生自激。,分析自激时相位裕度和增益裕度继续本页完 2.稳定工,14,总结,继续,本页完,2.稳定工作条件,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,20lg|,A,F,|/dB,0,0,a,-90,-180,a,(,o),o,180,要使负反馈放大电路能稳定地工作,必须符合以下两个条件之一：,增益裕度G,m,G,m,=0(dB),-20lg|,A,180,F|(dB),0,相位裕度,m,m,=,180+,a,(o),0,A,180,相移,a,为-180时的增益,a,(o),是 20 lg|,A,F|=0,或|,A,F|=1 时对应的 频率,0,经基本放 大电路的,相移,G,m,=0dB,-20lg|,A,180,F|(dB),m,=,180+,a,(o),20lg|,AF,|,0,产生自激振荡。20lg|,AF,|,0,与,20lg,(,1/F,),/dB,有关,基本放大器的相移频响曲线,与,20lg|,A,u,|/dB,有关,例题一继续本页完 3.负反馈放大电路稳定性分析负反,18,例题一,继续,本页完,3.负反馈放大电路稳定性分析,负反馈放大电路的稳定问题,一、负反馈放大电路的自激及稳定工作的条件,1,2,3,20lg|,A,u,|/dB,/(rad/s),0,0,a,-45,-180,-90,-135,-225,100,80,60,40,20,20lg,(,1/F,u,),/dB,10,10,2,10,