反馈的概念及判断方法.doc

第十六讲反馈的概念及判断方法；负反馈的四种基本组第六章 放大电路的反馈教学目的1、掌握反馈的基本概念和类型，判断放大电路中是否存在反馈，反馈的类型以及它们在电路中的作用2、理解多种负反馈对放大电路性能的影响，会根据实际要求在电路中引入适当的反馈3、掌握负反馈的一般表达式，会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数 4、了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件，会在放大电路中接入校正环节以消除振荡。教学重点和难点1、负反馈组态的判断2、深度负反馈条件下电压放大倍数的计算 3、负反馈放大电路自激振荡的判断及消除教学内容第一节 反馈的基本概念及判断方法一、反馈的基本概念二、反馈的判断第二节 负反馈放大电路的四种基本组态一、负反馈放大电路分析要点二、四种负反馈组态三、反馈组态的判断 第三节 负反馈放大电路的方框图及一般表达式一、负反馈放大电路的方框图表示法二、四种组态的方框图三、负反馈放大电路的一般表达式第四节 深度负反馈放大电路倍数的分析第五节 负反馈对放大电路性能的影响一、稳定放大倍数二、改变输入电阻和输出电阻三、展宽频带四、减小非线性失真五、放大电路引入负反馈的一般原则第六节 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二、负反馈放大电路稳定性的分析三、负反馈放大电路的稳定性的判断四、负反馈放大电路自激振荡的消除方法本章讨论的问题：1.什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正反馈和负反馈？为什么要引入反馈？2.如何判断电路中有无引入反馈？引入的是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？3.交流负反馈有哪四种组态？如何判断？4.交流负反馈放大电路的一般表达式是什么？5.放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别产生什么样的影响？6.什么是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈系数和放大倍数？7.为什么放大电路以三级为最常见？8.负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的负反馈容易产生自激振荡？如何消除自激振荡？6.1 反馈的基本概念及判断方法6.1.1 反馈的基本概念在放大电路中，信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以，放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。反馈的示意图见图。 反馈概念方框图图中是输入信号，是反馈信号， 称为净输入信号。所以有 6.1.2反馈的判断一、有无反馈的判断负反馈，加入反馈后，净输入信号，输出幅度增加。二、反馈极性的判断正反馈和负反馈的判断法之一：瞬时极性法在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用“+”、“-”或“”、“”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电压极性。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。三、直流反馈与交流反馈的判断反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。正反馈和负反馈的判断法之二：正反馈可使输出幅度增加，负反馈则使输出幅度减小。在明确串联反馈和并联反馈后，正反馈和负反馈可用下列规则来判断：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。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。 （动画9-1）（动画9-2）6.2 负反馈放大电路的四种基本组态6.2.1负反馈放大电路的分析要点一、电压反馈和电流反馈电压反馈，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。电压反馈与电流反馈的判断：将输出电压短路，若反馈回来的反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。二、串联反馈和并联反馈 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，则为并联反馈，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，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。 对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另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，另一个加在反相输入端则为串联反馈。例题1:试判断图所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知经电阻R1加在基极B1上的是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故为电流反馈。结论是直流电流并联负反馈。 经Rf 加在E1上的是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极，故为串联反馈。结论：交流电压串联负反馈。例题09.1图例题09.2:试判断图09.03所示电路的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法，见图中的红色“+”、“-” 号，可知是负反馈。因反馈信号和输入信号加在运放两个输入端，故为串联反馈。因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。结论：交、直流串联电压负反馈6.2.2四种负反馈组态负反馈的类型有四种，即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。在此要分析反馈的属性、求放大倍数等动态参数。一、 电压串联负反馈 (a)分立元件放大电路 (b)集成运放放大电路 图09.05 电压串联负反馈 (1) 判断方法对图09.05(a)所示电路，根据瞬时极性法判断，经Rf加在发射极E1上的反馈电压为+，与输入电压极性相同，且加在输入回路的两点，故为串联负反馈。反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈。后级对前级的这一反馈是交流反馈，同时Re1上还有第一级本身的负反馈，这将在下面分析。对图(b)，因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端，故为串联反馈，根据瞬时极性判断是负反馈，且为电压负反馈。结论是交直流串联电压负反馈。 (2) 闭环放大倍数 对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以 反馈系数 ，对于图09.05(a) ， 对于图09.05(b) 二、电压并联负反馈 电压并联负反馈的电路如图09.06所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈，在输入端采用电流相加减。即。 图09.06 电压并联负反馈 具有电阻的量纲 具有电阻的量纲 具有电导的量纲 称为互阻增益，称为互导反馈系数，相乘无量纲。 对于深度负反馈，互阻增益为 而电压增益为 三、 电流串联负反馈电流串联负反馈电路如图09.07所示。图09.07 (a)是基本放大电路将Ce去掉而构成，图09.07 (b)是由集成运放构成。对图09.07 (a)，反馈电压从Re上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。 (a) (b) 图09.07 电流串联负反馈 对图09.07(b)的电路，求其互导增益 于是1/R ，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为 四、电流并联负反馈电流并联负反馈的电路如图09.08(a)、(b)所示。对于图(a)电路，反馈节点与输入点相同，所以是电流并联负反馈。对于图(b)电路，也为电流并联负反馈。 (a) (b) 图09.08 并联电流负反馈 电流反馈系数是，以图09.08(b)为例 电流放大倍数 显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为 例题09.4：回答下列问题。 求图09.09在静态时运放的共模输入电压; 若要实现串联电压反馈, Rf 应接向何处? 要实现串联电压负反馈, 运放的输入端极性如何确定？ 求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。图09.09 例题09.4图 解： 静态时运放的共模输入电压，即静态时T1和T2的集电极电位。 IC1 = IC2 = IC3 /2 可以把差动放大电路看成运放A的输入级。输入信号加在T1的基极，要实现串联反馈，反馈信号必然要加在B2。所以要实现串联电压反馈, Rf应接向B2。 既然是串联反馈, 反馈和输入信号接到差放的两个输入端。要实现负反馈，必为同极性信号。差放输入端的瞬时极性，见图中红色标号。根据串联反馈的要求，可确定B2的极性，见图中绿色标号，由此可确定运放的输入端极性。 求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益，可把差放和运放合为一个整体看待。为了保证获得运放绿色标号的极性，B1相当同相输入端，B2相当反向输入端。为此该电路相当同相输入比例运算电路。所以电压增益为 6.2.3反馈组态的判断