模电第六章放大电路中的反馈课件

模电课件,*,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,*,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,*,*,第六章 放大电路中的反馈,6.1,反馈的基本概念及判断方法,一、反馈与反馈通路,在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分,或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入,量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为,反馈,。,1,、输入量,2,、反馈量,3,、净输入量：,与输入量,和反馈量有关,2024/11/19,模电课件,二、反馈的形式与判断,1,、,正反馈与负反馈,若放大电路中存在将输入回路与输出回路相连接的通路，即为,反馈通路,，并由此影响了,放大电路的净输入,，则表明电路引入了反馈，否则电路便没有引入反馈。,使放大电路净输入量增大的反馈称为,正反馈,；使放大电路净输入量减小的反馈称,负反馈,。,判断的方法：,瞬时极性法,2024/11/19,模电课件,净输入量,u,D,= u,P,u,N,，反馈信号使净输入量减小，引入的是负反馈。输出量部分反馈。,净输入量,u,D,= u,P,u,N,，反馈信号使净输入量增大，引入的是正反馈。,净输入量,i,N,= i,I,i,F,，反馈信号使净输入量减小，引入的是负反馈。,2024/11/19,模电课件,2,、,直流反馈与交流反馈,净输入量,u,D,= u,P,u,N,，反馈信号使净输入量减小，引入的是负反馈。输出量全部反馈。,净输入量,u,BE,= u,I,u,F,，反馈信号使净输入量减小，引入的是负反馈。,通过反馈是存在于放大电路的,直流通路,之中还是,交流通路,之中，来判断电路引入的是,直流,反馈还是,交流,反馈。,2024/11/19,模电课件,引入直流反馈，没有交流反馈。,引入交流反馈，没有直流反馈。,引入负反馈，既有直流反馈，又有交流反馈。,2024/11/19,模电课件,3,、,电压反馈与电流反馈,按,取样,方式划分，反馈可分为,电压反馈,和,电流反馈,。,（,1,）电压反馈：对交流信号而言，若反馈网络、负载在,取样,端是,并联连接,，则称为并联取样。由于在这种取样方式下，,X,f,正比于输出电压，,所以又称为电压反馈。,（,2,）电流反馈：对交流信号而言，若反馈网络、负载在,取样,端是,串联连接,，则称为串联取样。由于在这种取样方式下，,X,f,正比于输出电流，,所以又称为电流反馈。,2024/11/19,模电课件,R,3,、,R,6,反馈回路构成的是电压反馈，,R,5,构成的是电流反馈。,判定方法,2,按电路结构判定,。在交流通路中，若放大电路,的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一电极上，则为电压反馈，否则为电流反馈。,（,3,）电压反馈与电流反馈的判定,判定方法,1,输出短路法,。假设基本放大电路的输出电压,，若其反馈信号消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。,2024/11/19,模电课件,4,、,串联反馈与并联反馈,按比较方式划分，可以分为,串联反馈,和,并联反馈,。,（,1,）串联反馈：对交流信号而言，信号源、基本放大电路、反馈网络在比较端是,串联连接,，则为串联反馈，反馈信号和输入信号以,电压,的形式进行叠加，产生净输入量， 。,（,2,）并联反馈：对交流信号而言，信号源、基本放大电路、反馈网络在比较端是,并联连接,，则为并联反馈，反馈信号和输入信号以,电流,的形式进行叠加，产生净输入量， 。,2024/11/19,模电课件,5,、负反馈的四种组态,对于交流分量而言，若,信号的输入端和反馈网络的比较端接于同一点,，则为并联反馈，否则为串联反馈。,R,3,、,R,6,反馈回路构成的,是串联电压负反馈，,R,5,构成,的是串联电流负反馈。,交流负反馈有四种组态：,电压串联、电压并联、电流串联和,电流并联,。（正反馈也是这四种组态）,（,3,）串联反馈和并联反馈的判定方法,2024/11/19,模电课件,例题：,判断电路中引入的是哪种组态的交流负反馈。,2024/11/19,模电课件,2024/11/19,模电课件,6.2,负反馈放大电路的四种基本组态,6.3,负反馈放大电路的方块图及一般表达式,一、负反馈放大电路的方块图表示法,近似分析时,认为方块图中的信号是,单向流通,的,.,2024/11/19,模电课件,二、负反馈放大电路的四种基本组态,1,、电压串联负反馈,2,、电流串联负反馈,2024/11/19,模电课件,3,、电压并联负反馈,2024/11/19,模电课件,4,、电流并联负反馈,6.4,深度负反馈放大电路放大倍数的分析,一、深度负反馈的实质,2024/11/19,模电课件,讨论：若,1+,AF,1,时，,A,f,1,，可认为引入,深度负反馈,，,放大,倍数几乎仅仅决定于反馈网络,。用集成运放组成的负反馈放大电路，都是,深度负反馈。,若,1+,AF,A,，引入,正反馈（,A,、,F,异号,）,；,若,1+,AF,=0,，,A,f,，引起放大器产生,自激振荡,。,中频时：,深度负反馈的实质：,深度负反馈的实质是净输入量近似等于零，,在近似分析时忽略净输入量。但不同组态，忽略的净输入量不同。,2024/11/19,模电课件,u,0,= A,od,( u,P,u,N,),，由于,u,0,为有限值，而理想运放,A,od,=,，,所以,u,P,u,N,=0,，即,u,P,= u,N,，称为,虚短,；,理想运放的,虚短,与,虚断,:,当理想运放工作在,线性,区时,:,因为净输入电压为零，而理想运放的输入电阻为无穷大，,所以两个输入电流为零，即,i,P,=,i,N,=0,，称为,虚断,。,补充,i,P,i,N,线性,虚断，虚短,负反馈,2024/11/19,模电课件,二、深度负反馈放大电路的计算,1,、电压串联负反馈,电路引入电压串联负反馈后，一旦,R,1,和,R,2,的取值确定，,u,0,就仅仅取决于,u,i,，而与负载电阻,R,L,无关，所以,电压反馈可以稳定输出电压,。,虚断,虚短,2024/11/19,模电课件,2,、电流串联负反馈,电路引入电流串联负反馈后，一旦,R,的取值确定，,i,0,就仅仅取决于,u,i,。在负载电阻,R,L,变化时，,i,0,基本保持不变，所以,电流反馈可以稳定输出电流,。,虚断,虚短,虚短,2024/11/19,模电课件,3,、电压并联负反馈,实际上，,并联,负反馈的输入量通常不是,理想的恒流信号。绝大多数情况下，有内阻，可将信号源变换成有内阻的电压源。由于并,联反馈使输入电阻,R,if,变小，在深度负反馈时可近似认为,R,if,0,，,几乎全部降落在内阻上，即 。,虚断,虚断,虚短,2024/11/19,模电课件,4,、电流并联负反馈,放大电路中应引入电压负反馈还是电流负反馈，取决于负载欲得到,稳定电压,还是,稳定电流,；放大电路中应引入串联负反馈还是并联负反馈，取决于输入信号源是,恒压源（或近似恒压源）,还是,恒流源（或近似恒流源）,。,求解,深度负反馈,放大电路的一般步骤,：正确判断反馈组态；求解反馈系数；利用 求解 、 （或 ）。,2024/11/19,模电课件,例题,1,：,在图示电路中，已知,R,1,=10k,，,R,2,=100k ,，,R,3,=2k ,，,R,L,=5k ,。求解在深度负反馈条件下的 。,解：电路中引入了电流串联负反馈，,R,1,、,R,2,和,R,3,组成反馈网络。,虚短,虚断,2024/11/19,模电课件,例题,2,：,在图示电路中，已知,R,2,=10k,，,R,4,=100k ,。求解在深度负反馈条件下的 。,解：电路中引入了电压串联负反馈，,R,2,和,R,4,组成反馈网络。,虚断,虚短,2024/11/19,模电课件,例题,3,：,图示电路中（,1,）判断电路中引入了哪种组态的交流负反馈；（,2,）求出在深度负反馈条件下的 和 。,解：（,1,）电路引入了电压串联负反馈。,R,f,和,R,e1,组成反馈网络。,（,2,）,2024/11/19,模电课件,例题,4,：,图示电路中（,1,）判断电路中引入了哪种组态的交流负反馈；（,2,）求出在深度负反馈条件下的 和 。,解：（,1,）电路引入了电流并联负反馈。,R,f,和,R,e2,组成反馈网络。,（,2,）,2024/11/19,模电课件,6.5,负反馈对放大电路性能的影响,一、负反馈对放大电路性能的影响,1,、稳定放大倍数,分析中频段：,负反馈放大电路放大倍数,A,f,的相对变化量 仅为其基本放大电路放大倍数,A,的相对变化量 的,（,1+AF,）分之一,，也就是,A,f,的稳定性是,A,的,（,1+AF,）倍,。,2024/11/19,模电课件,2,、改变输入电阻和输出电阻,（,1,）对输入电阻的影响,串联负反馈对输入电阻的影响,引入串联负反馈，使引入反馈的支路的等效电阻增大到基本放大电路输入电阻的（,1+AF,）倍。,（,a,）,（,b,）,2024/11/19,模电课件,并联负反馈对输入电阻的影响,（,2,）对输出电阻的影响,电压负反馈对输出,电阻的影响,引入并联负反馈后，输入电阻仅为基本放大电路输入电阻的（,1+AF,）分之一。,2024/11/19,模电课件,电流负反馈对输出电阻的影响,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。,2024/11/19,模电课件,3,、展宽频带,小结：,串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈降低输入电阻；电压负反馈降低输出电阻，稳定输出电压,;,电流负反馈增大输出电阻，稳定输出电流。,设反馈网络为纯电阻网络，且在放大电路波特图的低频段和高频段各仅有一个拐点；基本放大电路的中频放大倍数为 ，上限频率为,f,H,，下限频率为,f,L,。,引入电流负反馈后，放大电路的输出电阻是其基本放大电路输出电阻的（,1+AF,）倍。,高频段：,整理成这种形式。,2024/11/19,模电课件,整理好了。,引入负反馈后上限频率增大到基本放大电路的（,1+AF,）倍。,但不同组态的负反馈电路的放大倍数的物理意义不同，因而上式具有不同的含义。,2024/11/19,模电课件,低频段：,整理成这种形式。,整理好了。,引入负反馈后下限频率为基本放大电路的（,1+AF,）分之一。,但不同组态的负反馈电路的放大倍数的物理意义不同，因而上式具有不同的含义。,2024/11/19,模电课件,4,、减小非线性失真,设放大电路输入级放大管的,b-e,间得到正弦信号，由于晶体管输入特性的非线性，,i,b,将失真，其正半周幅值大，负半周幅值小，则输出电压、电流都会失真。如果使,b-e,间的,电压,正半周幅值小些，而负半周的幅值大些，则,i,b,将接近于正弦波。,2024/11/19,模电课件,引入负反馈，将使净输入量产生类似变化。,2024/11/19,模电课件,二、放大电路中引入负反馈的一般,原则,（,4,）在需要进行信号变换时，选择合适的组态。若将电流信号转换成电压信号时，应引入,电压并联,负反馈；若将电压信号转换成电流信号时，应引入,电流串联,负反馈。,（,1,）为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；为了改善电路,的动态性能，应引入交流负反馈；,（,2,）根据信号源的性质决定引入串联负反馈还是并联负反馈。当信,号源为恒压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路的输入电阻，,以减小信号源的输出电流和内阻上的压降，应引入,串联,负反馈；,当信号源为恒流源或内阻较大的电流源时，为减小放大电路的输入,电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入,并联,负反馈；,（,3,）根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入,电压,负反馈,还是电流负反馈。当负载需要稳定电压信号时，应引入电压负反馈；,当负载需要稳定电流信号时，应引入,电流,负反馈；,2024/11/19,模电课件,例题,1,：,电路如图所示，为达到下列目的，分别说明应引入哪些组态的负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；,（,2,）将输入电流,i,I,转换成与之稳定线性关系的输出电流,i,o,；,（,3,）将输入电流,i,I,转换成与稳定的输出电压,u,o,。,解,：（,1,）引入电压串联负反馈。反馈信号从输出电压采样，将与相连接；反馈量为电压，将和连接；为了保证引入负反馈，将和相连接,2024/11/19,模电课件,（,2,）引入电流并联负反馈。反馈量从输出电流采样，将和连接；反馈量为电流，将和连接；要保证引入负反馈，将和连接；,（,3,）引入电压并联负反馈。反馈量从输出电压采样，将,和连接；反馈量为电流，将和连接；要保证引入负反馈，将和连接。,2024/11/19,模电课件,例题,2,：,电路如图所示,。,（,1,）合理连线，接入信号源和反馈，使电路的输入电阻增大，输出电阻减小；,（,2,）若 ，则,R,F,应取多少千欧？,2024/11/19,模电课件,解,：（,1,）使电路的输入电阻增大，输出电阻减小，应引入电压串联负反馈。,（,2,）,2024/11/19,模电课件,6.6,负反馈放大电路的稳定性,一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件,1,、产生的原因,负反馈一般表达式,在中频时， ，,不会产生自激,振荡,。净输入量、输入量和反馈量之间的关系为：,在低频段，因为耦合电容、旁路电容的存在， 将产生超前,相移；在高频段，因为极间电容的存在， 将产生滞后相移；,在中频相位的基础所产生的这些相移称为,附加相移,，表示,为 。,当附加相移 时，反馈量与中频段,相比产生超前或滞后,180,，因而净输入量为：,2024/11/19,模电课件,起振：,2024/11/19,模电课件,电路产生自激振荡时,即：,2,、自激振荡的平衡条件,自激振荡：放大电路的输入端没有外加输入信号，在输出端仍有一定频率和幅度的信号输出。,2024/11/19,模电课件,二、负反馈放大电路,稳定性,的定性分析,设放大电路采用直接耦合方式，且反馈网络为纯电阻网络，则电路只可能产生高频振荡，且附加相移仅由放大电路产生。,在,单管放大电路,中引入负反馈，因其产生的最大附加相移为,90,，,不满足相位的条件,，所以,不会产生自激振荡,。,两级放大电路也不会产生自激振荡,，因为当附加相移为,180,时，相应的 ，,幅值条件不满足,。而当出现,三级以上反馈电路时，则容易产生自激振荡,。,在此条件下：,2024/11/19,模电课件,1,、判断的方法,三、负反馈放大电路稳定性的判断,f,c,f,f,o,f,O,使 的频率为,f,o,使 的频率为,f,c,当,f,=,f,o,时， 即 ，满足起振条件，所以此放大电路闭环后会产生自激振荡，振荡频率为,f,o,。,2024/11/19,模电课件,当,f,=,f,o,时， 即 ，不满足起振条件，所以此放大电路闭环后不会产生自激振荡。,判断负反馈放大电路是否稳定的方法：,（,1,）若,f,o,不存在，则电路稳定；,（,2,）若,f,o,存在，且,f,o,f,c,，则电路稳定，不会产生自激振荡。,2024/11/19,模电课件,2,、稳定裕度,f,c,f,f,o,f,O,G,m,负反馈放大电路，只要,f,o,f,c,，电路就稳定，但为了使电路具有足够的可靠性，还规定电路应具有一定的,稳定裕度,。,定义,f,=,f,o,时所对应的 的值为,幅值裕度,G,m,：,稳定的负反馈电路的,G,m,0,，而且 越大，电路越稳定。通常认为,G,m,10,dB,，电路就具有足够的幅值稳定裕度。,2024/11/19,模电课件,f,c,f,f,o,f,O,G,m,定义,f,=,f,c,时的 与,180,的差值为,相位裕度 。,稳定的负反馈放大电路的 ，而且 越大，电路越稳定。通常认为 电路就具有足够的相位稳定裕度。,2024/11/19,模电课件,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will,Be,学习总结,结束语,当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。,When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,