第5章负反馈放大电路2-2解读ppt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,*,5.4 负反馈对电路性能的影响,增加闭环增益的稳定性,减小非线性失真,负反馈对输入电阻的影响,负反馈对输出电阻的影响,减抑制噪声、干扰、温漂,扩展频带,5.4 负反馈对电路性能的影响增加闭环增益的稳定性,1,5.4.1 增加闭环增益的稳定性,则：,如果仅考虑幅值的稳定性，而不考虑相位关系，令：,设A不够稳定，A的变化会引起A,f,的变化：,或：,即A,f,的绝对变化量只有A的绝对变化量的：,5.4.1 增加闭环增益的稳定性则：如果仅考虑幅值的稳定性,2,增加,闭环增益,的稳定性,对,两边同除以,A,f,即A,f,的相对变化量只有A的相对变化量的,增加闭环增益的稳定性对两边同除以 Af即Af的相对变化量只有,3,5.4.2 减小非线性失真,加入负反馈改善非线性失真，可通过图示电路来加以说明。失真的反馈信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真,。,5.4.2 减小非线性失真 加入负反馈改善非,4,5.4.3 负反馈对输入电阻的影响,串联反馈型:,),1,(,AF,R,I,V,V,I,V,R,i,s,f,i,s,s,if,+,=,+,=,=,AF,R,I,I,V,I,V,R,i,f,i,s,s,s,if,+,=,+,=,=,1,并联反馈型:,5.4.3 负反馈对输入电阻的影响串联反馈型:)1(AFRI,5,5.4.4 负反馈对输出电阻的影响,电压反馈型:,电流反馈型:,5.4.4 负反馈对输出电阻的影响电压反馈型:电流反馈型:,6,5.4.5抑制噪声、干扰、温漂,开环时 V,o,=A,v,V,id,+V,o2,其中V,o2,为二次谐波,A,v,F,v,仅考虑其谐波成分(V,i,=0 )，闭环时为,V,o2f,5.4.5抑制噪声、干扰、温漂开环时 Vo=AvVid+V,7,抑制噪声,可见，闭环时谐波输出电压为开环时的,同样道理，闭环时噪声输出电压也为开环时的,A,v,F,v,抑制噪声可见，闭环时谐波输出电压为开环时的同样道理，闭环时噪,8,5.4.6 扩展频带,已知,H,m,f,f,j,A,A,+,=,1,1,&,&,开环时,闭环时,A,&,Hf,H,m,H,H,H,f,f,mf,f,F,A,f,m,m,m,f,f,m,f,f,m,f,f,m,f,j,A,j,F,A,A,F,A,j,A,F,j,A,j,F,A,A,A,+,1,1,=,+,1,1,+,1,=,+,+,1,=,+,1,+,1,+,1,=,+,1,=,),+,1,(,&,&,&,&,&,&,&,&,&,&,&,&,&,&,&,5.4.6 扩展频带已知HmffjAA+=11&开环时闭环,9,扩展频带,其中：A,mf, 闭环中频放大倍数,f,Hf, 闭环上限频率,即闭环时的上限频率增加到开环时的（1+A,m,F)倍。,扩展频带其中：Amf 闭环中频放大倍数fHf 闭环上,10,扩展频带,用同样的方法可以得到:,即闭环时的下限频率为开环时的,增益带宽积为常数：,扩展频带用同样的方法可以得到:即闭环时的下限频率为开环时的增,11,波特图,在波特图上频率的上、下限都拓展了同样的距离,20lg|A,m,|,20lg|A,m,f,|,f,L,f,Lf,f,H,f,Hf,波特图在波特图上频率的上、下限都拓展了同样的距离20lg|A,12,5.5.2 深度负反馈放大器的近似计算,比例运算电路,求和运算电路,积分运算电路,对数运算电路,指数运算电路,电流/电压变换电路,电压/电流变换电路,5.5.2 深度负反馈放大器的近似计算比例运算电路,13,时（深度负反馈）,引入深度负反馈后，电路增益基本与放大电路的内部参数和负载无关(只要负载不使A下降太多）。,14,理想运放及运放工作的两个区域,理想运算放大器,理想运放可以理解为实际运放的理想化模型。就是将集成运放的各项技术指标理想化，得到一个理想的运算放大器。即：,（1）开环差模电压放大倍数,A,od,=；,（2）差模输入电阻,r,id,=；,（3）输出电阻,r,od,=0；,理想运放及运放工作的两个区域理想运算放大器,15,（4）输入失调电压,U,IO,=0，输入失调电流,I,IO,=0；输入失调电压的温漂,dU,IO,/,dT,=0，输入失调电流的温漂,dI,IO,/,dT,=0；,（5）共模抑制比,K,CMR,=；,（6）输入偏置电流,I,IB,=0；,（7）-3,dB,带宽,f,h,=；,（8）无干扰、噪声。,（4）输入失调电压UIO=0，输入失调电流IIO=0；输入失,16,1运放工作在线性工作区时的特点,线性工作区是指输出电压,u,o,与输入电压,u,i,成正比时的输入电压范围。,u,o,=,A,od,u,i,=,A,od,(,u,+,-,u,-,),u,+,u,-,虚短,Aod,=,1运放工作在线性工作区时的特点uo=Aodui=Aod(u,17,由于理想运放的输入电阻,r,id,=,r,ic,=,，而加到运放输入端的电压,u,+,-,u,-,有限，所以运放两个输入端的电流：,i,+,=,i,-,0,这一特性称为理想运放输入端的“虚断”。,由于理想运放的输入电阻rid=ric=，而,18,集成运放的传输特性,集成运放的传输特性,19,1 比例运算电路,(1) 反相比例电路,电压并联负反馈,输入端虚短、虚断,=,=,=,+,_,V,V,I,I,f,s,s,f,o,V,R,R,V,1,-,=,1. 基本电路,0,R,i,R,i,= R,1,电路中R,i,称为平衡,电阻,R = R,1,/ R,f,V,s,-,+,R,f,R,V,o,I,f,R,1,I,s,I,i,A,1 比例运算电路(1) 反相比例电路电压并联负反馈=,20,R,V,s,V,o,R,f,R,1,(2) 同相比例电路,电压串联负反馈,输入端虚短、虚断,s,V,V,V,=,=,+,_,o,f,s,V,R,R,R,V,1,1,+,=,R,i,R,i,=,平衡电阻,R = R,1,/ R,f,1. 基本电路,R,s,f,o,V,R,V,),1,(,1,+,=,RVsVoRfR1(2) 同相比例电路电压串联负反馈s,21,2. 电压跟随器,输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小,V,s,V,o,2. 电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传,22,V,s3,-,+,A,R,f,R,V,o,I,f,R,3,I,3,I,d,V,s2,R,2,I,2,V,s1,I,1,R,1,2 求和运算电路,_,+,0,=,=,V,V,0,=,I,d,虚短、虚断,),(,3,3,2,2,1,1,R,V,R,V,R,V,R,V,s,s,s,f,o,+,+,=,-,（1）. 反相求和电路,R =R,1,/ R,2,/R,3,/ R,f,Vs3-+ARfRVoIfR3I3IdVs2R2I2,23,（2） 同相求和电路,i,I,0,=,o,f,V,R,R,R,V,V,1,1,_,+,=,=,+,虚短、虚断,),(,3,2,s1,c,s,b,s,a,f,n,p,o,R,V,R,V,R,V,R,R,R,V,+,+,=,),(,3,2,1,c,s,b,s,a,s,f,o,n,p,R,V,R,V,R,V,R,V,R,R,+,+,=,=,则：,如果,V,s2,V,s1,R,a,V,s3,V,o,R,f,R,1,R,R,b,R,c,（2） 同相求和电路iI0=ofVRRRVV11_+=,24,V,s2,-,+,A,R,V,o,I,f,R,2,I,2,V,s1,R,1,I,1,V,s3,R,3,I,3,V,s4,R,4,I,4,R,f,差动求和电路,V,s3,=V,s4,=0 时：,R,R,),(,2,2,1,1,1,V,V,R,V,s,s,f,o,+,-,=,),(,4,4,3,3,2,R,V,R,V,R,V,s,s,f,o,+,=,V,s1,=V,s2,=0 且,根据叠加原理得：,Vs2-+ARVoIfR2I2Vs1R1I1Vs3R3,25,双运放和差电路,V,s2,-,+,A,2,R,f1,R,3,V,o1,I,f1,R,2,I,2,I,d1,V,s1,R,1,I,1,-,+,A,1,R,f2,R,6,V,o,I,f2,R,4,I,4,I,d2,V,s3,R,5,I,5,),(,2,2,1,1,1,1,R,V,R,V,R,V,s,s,f,o,+,-,=,),(,5,3,4,1,2,2,R,V,R,V,R,V,s,o,f,o,+,-,=,双运放和差电路Vs2-+A2Rf1R3Vo1If1R2I2,26,例1:,设计一加减运算电路,设计一加减运算电路，使 V,o,=2V,s1,+5V,s2,-10V,s3,解：用双运放实现,如果选R,f1,= R,f2,=100K，且R,4,= 100K,则：R,1,= 50K R,2,= 20K R,5,= 10K,平衡电阻 R,3,= R,1,/ R,2,/ R,f1,= 12.5K,R,6,= R,4,/ R,5,/ R,f2,= 8.3K,V,s2,-,+,A,1,R,f1,R,3,V,o1,R,2,V,s1,R,1,-,+,A,2,R,f2,R,6,V,o,R,4,V,s3,R,5,例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使 Vo=2Vs,27,3 积分电路,电容两端电压与电流的关系：,v,s,-,+,A,C,R,v,o,i,c,R,i,s,i,d,+,v,c,-,3 积分电路电容两端电压与电流的关系：vs-+ACRvo,28,当,v,s,=V,s,时，,定义,t,=,RC,为时间常数,当vs=Vs时，定义t=RC为时间常数,29,积分实验电路,积分实验电路,30,积分电路的用途,将方波变为三角波（,v,i,：方波，频率500Hz，幅度1V）,积分电路的用途将方波变为三角波（vi：方波，频率500Hz，,31,积分电路的用途,将三角波变为正弦波（,v,i,：三角波，频率500Hz，幅度1V）,积分电路的用途将三角波变为正弦波（vi：三角波，频率500H,32,积分电路的用途,（,v,i,：正弦波，频率500Hz，幅度1V）,思考：,输入信号与输出信号间的相位关系？,积分电路的用途（vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考,33,积分电路的用途,（,v,i,：正弦波，频率200Hz，幅度1V）,思考：,输入信号,频率,对输出信号幅度的影响？,积分电路的用途（vi：正弦波，频率200Hz，幅度1V）思考,34,4 微分运算电路,R,t,v,dt,t,dv,C,t,i,o,s,c,),(,-,=,),(,=,),(,dt,t,dv,RC,t,v,s,o,),(,),(,-,=,v,s,-,+,A,C,R,v,o,i,f,R,i,d,i,s,+,v,c,-,4 微分运算电路RtvdttdvCtiosc)(-=)(=,35,微分实验电路,10K,微分实验电路10K,36,把三角波变为方波,（,v,i,：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）,把三角波变为方波（vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）,37,输入正弦波,（,v,i,：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）,思考：,输入信号与输出信号间的,相位关系,？,输入正弦波（vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）思考：,38,输入正弦波,（,v,i,：正弦波，频率500Hz，幅度1V）,思考：,输入信号,频率,对输出信号幅度的影响？,输入正弦波（vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：,39,5 对数运算电路,V,o,V,s,-,+,D,R,I,D,R,1,I,s,I,d,A,T,D,V,v,s,D,s,s,e,I,I,R,v,I,/,1,=,=,=,v,1,ln,R,I,V,v,s,s,T,o,-,=-,V,o,V,s,-,+,T,R,I,C,R,1,I,s,I,d,A,(1),(2),5 对数运算电路VoVs-+DRIDR1IsIdA,40,6 指数运算电路,v,o,v,s,-,+,R,R,I,c,I,d,A,T,将对数运算电路中T与R位置对调构成指数运算,6 指数运算电路vovs-+RRIcIdAT将对数运算,41,7,电流-电压变换电路,由图可知,可见输出电压与输入电流成比例。,输出端的负载电流：,电流-电压变换电路,电流电压变换电路：,7 电流-电压变换电路由图可知可见输出电压与输入电流成比例。,42,8. 电压-电流变换电路,由负载不接地电路图可知：,所以输出电流与输入电压成比例。,负载不接地,8. 电压-电流变换电路由负载不接地电路图可知：所以输出电流,43,电压-电流变换电路,对负载接地电路图电路，,R,1,和,R,2,构成电流并联负反馈；,R,3,、,R,4,和,R,L,构成构成电压串联正反馈。,电压-电流变换电路 对负载接地电路图电路， R,44,电压-电流变换电路,讨论：,1. 当分母为零时，,i,O,，电路自激。,2. 当,R,2,/,R,1,=,R,3,/,R,4,时, 则：,说明,i,O,与,v,S,成正比 , 实现了线性变换。,电压-电流,和,电流-电压,变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处，是很有用的电子电路。,电压-电流变换电路讨论： 电压-电流和电流-电压变换器,45,例5 负反馈综合例题,如图所示电路：,（1）要,提高输入电阻，减小输出电阻,，反馈应如何接入?确定运放,输入端的极性,并计算引入深度负反馈后的闭环电压放大倍数A,vf,。,（2）要,减小输入电阻，稳定输出电压,，反馈应如何接入?确定运放,输入端的极性,并计算引入深度负反馈后的闭环电压放大倍数A,vf,。,例5 负反馈综合例题如图所示电路：,46,例5(1),+,-,v,i,v,o,R,b1,R,f,R,b2,等效电路：,例5(1)+vivoRb1RfRb2等效电路：,47,例5(2),-,+,v,i,v,o,R,b1,R,f,R,b2,等效电路：,例5(2)-vivoRb1RfRb2等效电路：,48,本章总结,闭环增益的一般表达式：,深度负反馈条件下电路闭环增益表达式：,并联反馈信号源内阻越大越好。,串联反馈信号源内阻越小越好。,本章总结闭环增益的一般表达式：深度负反馈条件下电路闭环增益表,49,本章总结,负反馈对电路性能的改善：,减小非线性失真,A,f,的相对变化量只有A的相对变化量的：,增加闭环增益的稳定性：,A,f,的绝对变化量只有A的绝对变化量的：,扩展频带：,本章总结负反馈对电路性能的改善：减小非线性失真Af的相对变化,50,本章总结,负反馈对输出电阻的影响：,电压反馈型:,电流反馈型:,负反馈对输入电阻的影响：,串联反馈型:,),1,(,AF,R,I,V,V,I,V,R,i,s,f,i,s,s,if,+,=,+,=,=,AF,R,I,I,V,I,V,R,i,f,i,s,s,s,if,+,=,+,=,=,1,并联反馈型:,本章总结负反馈对输出电阻的影响：电压反馈型:电流反馈型:负反,51,V,s,-,+,A,1,R,3,V,o,I,2,R,1,I,s,-,+,A,2,2R,2,R,3,R,2,I,1,V,o2,例2：,如图电路，求A,vf,，R,i,R,i,A,1,R,1,R,8,R,2,v,o,R,3,R,4,v,s,R,7,R,6,R,5,A,2,A,3,v,+3,v,o3,v,+1,Vs-+A1R3VoI2R1Is-+A22R2R3R2I,52,V,s,-,+,A,1,R,3,V,o,I,2,R,1,I,s,-,+,A,2,2R,2,R,3,R,2,I,1,V,o2,例2：,如图电路，求A,vf,，R,i,解：,R,i,2,1,2,1,R,R,R,R,I,V,R,s,s,i,-,=,=,R,R,V,V,s,s,s,s,V,R,R,R,R,I,I,I,1,2,2,-,1,1,2,1,-,2,-,=,=,=,s,o,V,R,R,V,2,3,-,=,3,s,o,o,V,V,R,R,V,2,=,2,-,=,2,2,Vs-+A1R3VoI2R1Is-+A22R2R3R2I,53,例3：求电路的电压放大倍数A,vf,A,1,R,1,R,8,R,2,v,o,R,3,R,4,v,s,R,7,R,6,R,5,A,2,A,3,v,+3,v,o3,v,+1,例3：求电路的电压放大倍数AvfA1R1R8R2voR3R4,54,