放大电路性能改善课件

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,*,二 放大电路性能改善,1,反馈放大电路的基本概念,2,反馈放大电路的表达式和组态,3,负反馈对放大电路性能的影响,4,负反馈放大电路的自激振荡,二 放大电路性能改善1反馈放大电路的基本概念2反馈放,1,1反馈放大电路的基本概念,1.2 反馈的分类及判断,1.1 反馈的定义,1反馈放大电路的基本概念1.2 反馈的分类及判断1.1,2,1.1 反馈的定义,1. 表述,所谓反馈就是将放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回到放大电路的输入端的过程。,2. 反馈的框图表示,x,i,输入信号,(,i,i,或,u,i,),x,f,反馈信号,(,i,f,或,u,f,),x,id,净输入信号,(,i,id,或,u,id,),x,o,输出信号,(,i,o,或,u,o,),A,F,无反馈,反馈电路,1.1 反馈的定义1. 表述 所谓反馈就是将放大电,3,1. 交流反馈与直流反馈,直流反馈,直流信号的反馈。,交流反馈,交流信号的反馈。,1.2 反馈的分类及判断,(a) (b),（反馈量）,+,+,1. 交流反馈与直流反馈直流反馈 直流信号的反馈。交流反,4,2、电压反馈与电流反馈,电压反馈,反馈信号取自输出电压的部分或全部。,判别法：,使,u,o,= 0,(,R,L,短路,),，,若,反馈消失则为电压反馈,。,电流反馈,反馈信号取自输出电流。,判别法：,使,i,o,= 0,(,R,L,开路,),，,若反馈消失则为电流反馈。,A,F,R,L,u,o,电压,反馈,电流,反馈,i,o,u,o,F,A,R,L,i,o,（从输出端看）,2、电压反馈与电流反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部,5,3、串联反馈和并联反馈,串联反馈：,反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。,u,id,=,u,i,u,f,（影响电压量）,并联反馈：,反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。,i,id,=,i,i,i,f,（影响电流量）,A,F,i,i,i,f,i,s,i,id,R,S,R,S,A,F,u,i,u,id,u,f,u,s,(从输入端看),3、串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加,6,4、正反馈与负反馈,正反馈,如果引入到输入端的反馈信号,f,增强了外加输入信 号,i,的作用，使放大电路的放大倍数得以提高，这样的反馈为正反馈。,负反馈,如果反馈信号削弱输入信号,i,的作用，继而影响放大电路的输出，则称为负反馈。,（反馈的作用）,A,F,+,判断方法：瞬时极性方法,4、正反馈与负反馈正反馈 如果引入到输入端的反馈信号f增,7,瞬时极性法,假设输入的瞬时变化,标记各相关部分的极性,依反馈在输入端的连接形式确定需计算的,xid,串联,u,id,=,u,i,u,f,并联,i,id,=,i,i,i,f,依,xid,与,xi,的关系判断正、负反馈,+,C,1,+,u,i,R,E,R,B,+V,CC,C,2,R,L,+,u,o,+,+,u,id,u,f,u,id,=,u,i,u,f,瞬时极性法,瞬时极性法假设输入的瞬时变化标记各相关部分的极性依反馈,8,例,5.1,输入,回路,输出,回路,判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？,+,C,1,R,S,+,u,i,R,E,R,B,+V,CC,C,2,R,L,+,u,s,+,u,o,+,+,u,id,R,E,介于输入输出回路，有反馈。,反馈使,u,id,减小，为负反馈。,既有直流反馈，又有交流反馈。,例 5.1输入输出判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？,9,例 5.2,u,o,经,R,f,与,R,1,分压反馈到输入回路，故有反馈。,A,F,从输入端看，反馈信号送至输入回路为串联反馈。,R,L,= 0，反馈不存在，故为电压反馈。,u,id,=,u,i,u,f,u,id,不加强,u,i,的变化为负反馈。,电压串联,负,反馈,反馈组态判断一,例 5.2 uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入,10,例 5.3,R,f,介于输入回路和输出回路，故有反馈。,从输入端看，反馈信号送至输入端口为并联反馈。,R,L,= 0，反馈存在，故为电流反馈。,i,id,=,i,i,i,f,，,i,id,不加强,i,i,的变化为负反馈。,A,F,电流并联,负,反馈,例 5.3 Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。从输入,11,电流串联负反馈,电压串联负反馈,R,E,引入本级电流串联负反馈；,R,F,引入级间电流并联负反馈。,例 5.4,例 5.5,反馈信号,与输入信号,在不同节点为串联反馈，在,同一个节点为并联反馈。,反馈取自输出端或输出分压端为电压反,馈，反馈取自非输出端为电流反馈。,规 律：,电流串联负反馈电压串联负反馈RE 引入本级电流串联,12,本级反馈,反馈只存在于某一级放大器中,级间反馈,反馈存在于两级以上的放大器中,例5.6,级间反馈,本级反馈,本级反馈,本级反馈反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈反馈存在,13,分析下面题目，判断反馈类型。,u,i,u,u,O,u,+,u,id,=（u,u,+,）,u,i,u,u,O,i,f,i,id,=（i,i,i,f,）,反馈组态判断二,分析下面题目，判断反馈类型。uiuuOu+,14,2反馈放大电路的表达式和组态,2.1 反馈放大电路的表达式,2.2 反馈放大电路的组态,2反馈放大电路的表达式和组态2.1 反馈放大电路的表达式,15,A,+,比较,环节,2.1 反馈放大电路的一般表达式,1. 表达式及其推导,基本放大电路,F,反馈电路,开环放大倍数,反馈系数,闭环放大倍数,净输入量,x,id,=,x,i,-,x,f,A+比较2.1 反馈放大电路的一般表达式1. 表达式及,16,2. 公式的意义,1 +,AF,反馈深度。,（1）当1+AF,时， A,f,A,。即引入负反馈后放大倍数下降。当1+AF,1时，为深度负反馈， 此时A,f,1/F,。,（2）当1+AF,1时，A,f,A,，即闭环放大倍数增加，电路转为正反馈，使其性能不稳定。,（3）当1+AF =0，A,f,趋近无穷大，反馈放大电路在没有输入信号时，也产生输出信号，这种现象称为自激振荡，简称自激。,2. 公式的意义1 + AF 反馈深度。（1）当1+AF,17,2.2 反馈放大电路的组态,1.电压串联负反馈,u,o,经,R,f,与,R,1,分压反馈到输入回路，故有反馈。,反馈送至输入回路为串联反馈。计算电压量,u,id,=,u,i,u,f,R,L,= 0，无反馈，为电压反馈。, u,0,u,f,u,id,（,= u,i,u,f,）,u,0,电压负反馈具有恒压源输出特性，输出电阻小，带负载能力强。,2.2 反馈放大电路的组态1.电压串联负反馈 uo 经,18,2.电压并联负反馈,u,o,经,R,f,与,R,1,分压反馈到输入回路，故有反馈。,反馈送至输入端口为并联反馈。计算电流量,i,id,=,i,i,i,f,R,L,= 0，无反馈，为电压反馈。,电压负反馈具有恒压源输出特性，输出电阻小，带负载能力强。,2.电压并联负反馈 uo 经 Rf 与 R1 分压反馈,19,3.电流串联负反馈,R,3,为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,反馈送至输入回路为串联反馈。计算电压量u,id,=u,i,u,f,R,L,= 0，反馈存在反馈，为电流反馈。,电流负反馈放大电路输出具有恒流特性，输出电阻很大。, i,0,u,f,u,id,（,= u,i,u,f,）,i,0,3.电流串联负反馈 R3 为输入回路和输出回路的公共电阻，,20,4.电流并联负反馈,输入回路和输出回路有公共电阻，故有反馈。,反馈送至输入端口为并联反馈。计算电流量i,id,=i,i,i,f,R,L,= 0，反馈存在反馈，为电流反馈。,电流负反馈放大电路输出具有恒流特性，输出电阻很大。,4.电流并联负反馈 输入回路和输出回路有公共电阻，故有反馈,21,例7 判断下图中各电路的反馈类型。,图（a）中，R,3,、R,8,是反馈元件，从输出端看，短路后反馈电压u,f,=0，反馈量不存在，故为电压反馈；在输入端连接至输入回路，影响电压量，故为串联反馈；利用瞬时极性法如图标注，u,i,， u,A,，u,R3,，u,f,，故净输入量u,id,= u,i,u,f,增大，为正反馈。,(b)图中R6为反馈元件，一端接输出端口，短路后反馈量不存在，故为电压反馈；另一端接输入端口，影响电流量，故为并联反馈。瞬时极性法如图标注，为负反馈。,例7 判断下图中各电路的反馈类型。图（a）中，R3、R8是,22,v,i,V,CC,R,C1,v,o,V,EE,R,f,R,E2,R,1,R,C2,R,C3,R,s,T,1,T,2,T,3,例8,判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,v,i,V,CC,R,C1,v,o,V,EE,R,E,R,1,R,C2,R,C3,R,S,T,1,T,2,T,3,R,f,+,-,-,+,+,+,电流串联负反馈,+,电流并联负反馈,viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1,23,v,i,V,CC,R,D1,v,o,+,-,+,-,R,S1,R,G,R,D2,R,S2,R,f,v,i,V,CC,R,D1,v,o,+,-,+,-,R,S1,R,G,R,D2,R,S2,R,f,例9,判断下列电路的反馈极性和反馈类型。,+,+,+,+,-,电压并联正反馈,-,+,电压串联负反馈,viVCCRD1vo+RS1RGRD2RS2RfviVCC,24,反馈类型及判别方法总结,1.直流反馈与交流反馈,注意电容的,“,隔直通交,”,作用,例10,试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？,反馈类型及判别方法总结1.直流反馈与交流反馈注意电容的“,25,2.反馈极性：正反馈与负反馈,判定方法,“,瞬时极性法,”,例11,试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。,串联反馈：,输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。,并联反馈：,输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。,2.反馈极性：正反馈与负反馈判定方法“瞬时极性法”例11,26,放大电路性能改善课件,27,3. 取样方式电压反馈与电流反馈,假设输出端交流短路（,R,L,=0），即,u,o,=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,电压反馈：,反馈信号的大小与输出电压成比 例。,判断方法输出短路法,电流反馈：,反馈信号的大小与输出电流成比 例。,3. 取样方式电压反馈与电流反馈 假设输出端,28,例12,试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。,例12 试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈,29,放大电路性能改善课件,30,4. 比较方式,串联反馈和并联反馈,并联反馈：,反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：,i,d,=,i,i,-,i,f,此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。,此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,串联反馈：,反馈信号与输入信号加在放大电路输 入回路的两个电极。有：,u,d,=,u,i,-,u,f,4. 比较方式串联反馈和并联反馈并联反馈：反馈信号与输,31,对于三极管电路：,若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。,若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,对于三极管电路： 若反馈信号与输入信号,32,对于运放电路：,若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。,若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。,对于运放电路： 若反馈信号与输入信号同,33,例13,试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。,例13 试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈,34,放大电路性能改善课件,35,例5.14,试判断下列电路中的反馈组态。,解:,电压串联负反馈。,例5.14 试判断下列电路中的反馈组态。解: 电压串联负,36,解:,电压并联负反馈。,例15,试判断下列电路中的反馈组态。,解: 电压并联负反馈。例15 试判断下列电路中的反馈组,37,3,负反馈对,放大电,路性能的影响,3.1,提高放大倍数的稳定性,3.2,减小非线性失真和抑制干扰,3.3,展宽放大电路的频带,3.4,改变输入输出电阻,3.5,引入负反馈的原则,3负反馈对放大电3.1 提高放大倍数的稳定性3.2 减小非,38,3.1 提高放大倍数的稳定性,A,f,的相对变化量,A,的相对变化量,放大倍数稳定性提高,另一方面，在深度负反馈条件下：,即闭环增益只取决于反馈电路。当反馈电路由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,3.1 提高放大倍数的稳定性Af 的相对变化量A 的相对变,39,例 16,A,= 10,3,，负反馈使,放大倍数稳定性提高 100 倍，求,F,、,A,f,、,A,变化,10% 时的,A,f,，以及 d,A,f,/,A,f,。,解：,1,),1 +,AF,= 100，,则,F,= (100,1) /,A,= 0.099,2,),= 10,3,/ 100 = 10,3,),此时的,A,f,=,负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。,例 16 A = 103 ，负反馈使放大倍数稳定性提高 1,40,3.2 减小非线性失真和抑制干扰,1、减少非线性失真,u,f,2、加入,负反馈,无负反馈,F,u,f,A,u,i,u,o,+,u,id,u,o,大,小,略大,略小,略小,略大,u,i,A,接近正弦波,改善了波形失真,减小非线性失真,3.2 减小非线性失真和抑制干扰1、减少非线性失真uf2、,41,3.3 展宽放大电路的频带,上限频率扩展1+,AF,倍,下限频率降低1+,AF,倍,f,A,(,f,),O,A,m,0707,A,m,f,L,f,H,BW,A,f,(,f,),A,mf,0707,A,mf,f,Lf,f,Hf,BW,f,3.3 展宽放大电路的频带上限频率扩展1+AF倍下限频率降,42,3.4 改变放大电路的输入和输出电阻,1、对输入电阻的影响,1） 串联负反馈使输入电阻增大,R,if,深度负反馈：,2）并联负反馈使输入电阻减小,R,if,深度负反馈：,i,i,A,F,u,i,u,id,u,f,R,i,AFu,id,i,f,i,id,i,i,A,F,u,i,R,i,AFi,id,3.4 改变放大电路的输入和输出电阻1、对输入电阻的影响1,43,2、对输出电阻的影响,1） 电压负反馈,F,与,A,并联，使输出电阻减小。,A,F,R,o,R,of,A,为负载开路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,2） 电流负反馈,F,与,A,串联，使输出电阻增大,A,F,R,o,R,of,A,为负载短路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,2、对输出电阻的影响1） 电压负反馈 F 与 A 并联，使输,44,3.5 放大电路引入负反馈的一般原则,1、欲稳定某个量，则引该量的负反馈,稳定直流，,引直流反馈；,稳定交流，,引交流反馈；,稳定输出电压，,引电压反馈；,稳定输出电流，,引电流反馈。,2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型,欲提高输入电阻，,采用串联反馈；,欲降低输入电阻，,采用并联反馈；,要求高内阻输出，,采用电流反馈；,要求低内阻输出，,采用电压反馈。,3、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型,信号源为恒压源，,采用串联反馈；,信号源为恒流源，,采用并联反馈；,要求负载能力强，,采用电压反馈；,要求恒流源输出，,采用电流反馈。,3.5 放大电路引入负反馈的一般原则1、欲稳定某个量，则引,45,4负反馈放大电路的自激振荡,4.1 负反馈放大电路的自激振荡,4.2 消除自激振荡的方法,4负反馈放大电路的自激振荡4.1 负反馈放大电路的自激振,46,4.1,负反馈放大电路的自激振荡,1. 自激振荡现象,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。,4.1 负反馈放大电路的自激振荡1. 自激振荡现象,47,产生自激振荡。,反馈深度,闭环增益,3. 自激振荡条件,幅值条件,相位条件,产生自激振荡。反馈深度闭环增益3. 自激振荡条件幅值条件相,48,1. 降低反馈深度,限制自激振荡产生的幅值条件,2. 控制反馈级数,至少必须有三级放大电路才能引入180的相移，所以将放大电路的级数降到三级，控制自激振荡的相位条件。,3. 相位补偿,通常是在放大电路中加入RC相位补偿网络，改善放大电路的频率特性。根据补偿网络本身的性质，可分为滞后补偿和超前补偿。,4.2 消除自激振荡的方法,1. 降低反馈深度限制自激振荡产生的幅值条件2. 控制反馈级,49,