放大电路中的反馈.ppt

第六章,放大电路中的反馈,6.1负反馈的概念,凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。,若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。,取+加强输入信号正反馈用于振荡器,取-削弱输入信号负反馈用于放大器,开环,闭环,负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。,反馈框图：,例：,Rf、RE1组成反馈网络，反馈系数：,6.2负反馈的类型及分析方法,6.2.1负反馈的类型,一、电压反馈和电流反馈,电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。,电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。,根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。,电压反馈采样的两种形式：,采样电阻很大,电流反馈采样的两种形式：,采样电阻很小,根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。,串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。,并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。,串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。,二、串联反馈和并联反馈,ib=i-if,并联反馈,ube=ui-uf,串联反馈,三、交流反馈与直流反馈,交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。,有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。,增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。,注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。,增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。,负反馈,交流反馈,直流反馈,电压串联负反馈,电压并联负反馈,电流串联负反馈,电流并联负反馈,稳定静态工作点,负反馈的分类小结,6.2.2负反馈的分析方法,分析步骤：,3.是否负反馈？,4.是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）,1.找出反馈网络（电阻）。,2.是交流反馈还是直流反馈？,一、反馈类型的判断,正反馈和负反馈的判断,在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，用“+”、“-”表示。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。,反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈。,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。,以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。,瞬时极性法,对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相输入端。,电压串联负反馈,瞬时极性法,当vi一定时：,若RL,vo,vf,vid,vo,电压串联负反馈,电压负反馈,串联负反馈,输出回路,输入回路,A,F,vi,vid,vf,vo,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。,电压负反馈稳定输出电压,反馈信号与电压成比例，是电压反馈。,反馈电压Vf与输入电压Vid是串联关系，故为串联负反馈。,例1：,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,经Rf加在发射极E1上的反馈电压Vf与输入电压Vi是串联关系，故为串联负反馈。,+vf-,解：根据瞬时极性法判断,该电路为负反馈。,输出回路,反馈信号与电压成比例，是电压反馈。,输入回路,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。,电压串联负反馈,例2：,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,解:根据瞬时极性法,电路是负反馈。,反馈信号vf和输入信号vi加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。,反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。,交直流串联电压负反馈,电压并联负反馈,vo,反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反为负反馈。,电压负反馈,输出端的取样是电压,并联负反馈,输入端Ii和If以并联的方式进行比较,电流并联负反馈,反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反为负反馈。,当ii一定时：,若RL,变化,io,if,iid,io,电流负反馈稳定输出电流,电流负反馈,输出端的取样是电流,并联负反馈,输入端Ii和If以并联的方式进行比较,例3：,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,电流并联负反馈,解：根据瞬时极性法判断,输入信号与反馈信号是并联的形式，所以是并联负反馈。,反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反是负反馈。,反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。,例4：,反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反是负反馈。,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,电流并联负反馈,输入信号与反馈信号是并联的形式，所以是并联负反馈。,反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。,解：根据瞬时极性法判断,电流串联负反馈,vi,vid,vf,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。,输出端的取样是电流，所以是电流负反馈。,输入端Vid和Vf以串联的方式进行比较，所以是串联负反馈。,例5：,电流串联负反馈,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。,解：根据瞬时极性法判断,例6：,试判断电路的反馈组态。,解:根据瞬时极性法,经Rf加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。交流电压串联负反馈。,经电阻R1加在基极B1上的是直流电流并联负反馈。,小结,电压反馈和电流反馈,将输出电压短路，若反馈信号为零，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的反馈称为电压反馈；,电压反馈与电流反馈的判断：,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。,串联反馈和并联反馈,反馈信号与输入信号加在输入回路的同一个电极上，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。,对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。,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。,小结,例7：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,uo,uf,ube=ui-uf,uc1,ub2,uc2,uo,此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。,例8：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,uo,if,ib=i+if,uo,此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。,例9：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,例9：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。,二、负反馈放大电路的放大倍数,反馈网络的反馈系数,放大电路的闭环放大倍数,式中：,由于,称为环路增益。,放大电路的开环放大倍数,反馈深度,称为反馈深度,相当于引入负反馈。,相当于引入正反馈。,相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。,环路增益,环路增益是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当1时称为深度负反馈，相当于1+1。于是闭环放大倍数,说明,在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。,在此还要注意的是、和可以是电压信号，也可以是电流信号。,1.当它们都是电压信号时，、无量纲，和是电压放大倍数。,2.当它们都是电流信号时，、无量纲，和是电流放大倍数。,3.当它们既有电压信号也有电流信号时，、有量纲，和也有专门的放大倍数称谓。,二、负反馈放大电路的放大倍数,方法一：当电路比较简单时，可直接用微变等效电路分析。,例：,放大倍数稳定性的比较：,=60时,Ao=-93,=50时,Ao=-77,=60时,AF=-19.4,=50时,AF=-18.6,无负反馈时：,有负反馈时：,RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k,方法二：从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。,先计算Ao和F。计算AF。,F-0.1/(5/5)=-0.04,RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k,方法三：放大倍数的近似计算。,若（1+）RFrbe,则,与方法一比较：,在深度负反馈下，两种方法结果一致。,深度负反馈:,根据AF和F的上述关系，可以先找出反馈系数F，再算出AF。实际中需要计算的往往是电压放大倍数。而用上述关系计算出来的AF，除电压串联负反馈电路的AF表示电压放大倍数之外，其它组态电路的AF都不是电压放大倍数。要得到电压放大倍数，还要经过换算。下面从另一角度出发，介绍一种粗略估算深度负反馈电路的电压放大倍数的方法。由于AF1/F=Xo/Xi，所以Xi=FXo=(Xf/Xo)Xo=Xf。这样，在串联负反馈电路里，UfUi，Ui0。,而在并联负反馈电路里，IfIi，Ii0。同时，深度并联负反馈电路的输入电阻近似为0，故Ui0，i0。这种假设情况下，用近似方法无法计算放大器本身的电压放大倍数。但是，由于整个电路的输入电流IiIi=(US-Ui)/RSUS/RS。US和RS为信号源电压和内阻。利用这个关系，可以粗略计算出输出电压Uo相对于信号源电压US的放大倍数Aufs，Aufs=Uo/US。,例计算图例10所示电压串联负反馈电路的电压放大倍数。,图例10电压串联负反馈电路,图例10电压串联负反馈电路,例计算图例1所示电流串联负反馈电路的电压放大倍数。解在图（a）中，设输出电流Io为三极管集电极电流，且流出为正,则有而UiUf=-IoRe1，所以,图例11电流串联负反馈电路,在图(b)中，负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间，Uf=IoR1,Uo=IoRL,Ui=Uf，所以,例计算图例12所示电压并联负反馈电路的电压放大倍数。,图例12电压并联负反馈电路,图例12电压并联负反馈电路,在图(b)中，由于是电压并联负反馈，基本放大器输入端是集成运放反相输入端。这里的Ui0，If=-Uo/Rf。本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻，Ii=Ui/R1，又由于IiIf，所以-Uo/Rf=Ui/R1，于是得,例计算图例13所示电流并联负反馈电路的电压放大倍数。,图例13电流并联负反馈电路,图例13电流并联负反馈电路,解在图(a)中，设输出电流Io是三极管V2的集电极电流，且规定流出为正。由于Ui0，,在图(b)中，负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间。,本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻，Uo=-IoRL，Ui0，故Ii=Ui/R1。综合这些条件，可以得到,6.3负反馈对放大电路的影响,反馈电路的基本方程,一、对放大倍数的影响,Ao,开环放大倍数,AF,闭环放大倍数,同相，所以,则有：,负反馈使放大倍数下降。,引入负反馈使电路的稳定性提高。,(2),在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。,二、改善波形的失真,加反馈前,加反馈后,改善,三、对输入、输出电阻的影响,1.串联负反馈使电路的输入电阻增加：,2.并联负反馈使电路的输入电阻减小：,例如:射极输出器,理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。,理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。,3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：,例如:射极输出器,理解：电压负反馈目的是阻止uo的变化，稳定输出电压。,放大电路空载时可等效右图框中为电压源：,输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。,理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定输出电流。,放大电路空载时可等效为右图框中电流源：,输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。,4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：,四、对通频带的影响,引入负反馈使电路的通频带宽度增加：,