放大电路中的反馈4.ppt

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,6.1.1 反馈的基本概念,回顾：,典型静态工作点稳定电路,其中Re在此电路中起到反馈的作用，且是负反馈。,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：,直流反馈：反馈信号是直流成分 交流反馈：反馈信号是交流成分,6.1.2 反馈的判断,一、有无反馈的判断 检查放大电路中的输入端到输出端，除了基本放大电路之外有没有其他通路，如果有，就说明电路中引入了反馈；如果没有，就说明电路中没有引入反馈（有的电路比较难判断，如工作点稳定电路）。,无反馈,负反馈,无反馈,判断负反馈的方法瞬时极性法,假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。,如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。,判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。,二、反馈极性的判断,图6.1.3 反馈极性的判断,返回,负反馈,负反馈,正反馈,分立元件电路反馈极性的判断：,负反馈,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。,例1：判断Rf是否负反馈,uo,uf,ube=ui-uf,uc1,ub2,uc2,uo, 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。,例2：判断Rf是否负反馈.,uo,if,ib=i+if,uo,此电路是负反馈，既是交流也是直流负反馈。,问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？,不能！Rf为三极管提供静态电流！,Rf 的作用： 1. 提供静态工作点。 2. 直流负反馈，稳定静态工作点。 3. 交流负反馈，稳定放大倍数。,例3：判断Rf是否负反馈.,例4：判断Rf是否负反馈.,既是交流也是直流负反馈。可以稳定静态工作点。,例5：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。,1. 对交流信号：,2. 对直流信号：,RE1、RE2对直流均起作用，通过反馈稳定静态工作点。,反馈过程：,例6：判断如图电路中RE3的负反馈作用。,反馈极性判断： 电压源短路，电流源开路（保留内阻），顺时针方向，断开两边，相同为正反馈，相反为负反馈。 输入只能从基极或发射极，输出只能从发射极或集电极。,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。,图6.1.5 直流反馈与交流反馈的判断（一）,返回,电路,直流通路,交流通路,引入直流反馈,无交流反馈,图6.1.6 直流反馈与交流反馈的判断（二）,返回,引入交流反馈, 无直流反馈,图6.1.7 例6.1.1 电路图,返回,引入交、直流反馈,负反馈,6.2 负反馈 放大电路的四种基本组态,一、电压反馈和电流反馈 根据反馈信号在放大电路输出端不同的采样方式，可分为电压反馈和电流反馈。若反馈信号取自输出电压，或者说与输出电压成正比，则称为电压反馈；若反馈信号取自输出电流，或者说与输出电流成正比，则称为电流反馈。 判断是电压反馈还是电流反馈，可采用负载短路法。假设将放大电路的负载RL短路，此时输出电压为零，若反馈信号也为零，则说明反馈信号与输出电压成正比，因而属于电压反馈； 反之，如果反馈信号依然存在，则表示反馈信号不与输出电压成正比，属于电流反馈。 ,6.2.3 反馈组态的判断,图6.2.6 电压反馈与电流反馈的判断（一）,返回,电压并联负反馈,图6.2.7 电压反馈与电流反馈的判断（二）,返回,电流并联负反馈,二、 串联反馈和并联反馈 根据放大电路输入端输入信号和反馈信号的比较方式，可分为串联反馈和并联反馈。如果反馈信号与输入信号进行电压比较， 即反馈信号与输入信号是串联连接，则称为串联反馈。 如果反馈信号与输入信号在输入端进行电流比较， 即反馈信号与输入信号并联连接，则称为并联反馈。 判断是串联反馈还是并联反馈可采用输入回路的反馈节点对地短路法。若反馈节点对地短路，输入信号作用仍存在，则说明反馈信号和输入信号相串联，故所引入的反馈是串联反馈。 若反馈节点接地，输入信号作用消失，则说明反馈信号和输入信号相并联，故所引入的反馈是并联反馈。,图6.2.2 电压串联负反馈电路,返回,电压串联负反馈电路,图6.2.4 电压并联负反馈电路,返回,电压并联负反馈,图6.2.5 电流并联负反馈电路,返回,电流并联负反馈,总之，放大电路中的反馈形式多种多样，正反馈会使放大电路不稳定，而负反馈可以改善放大电路的许多性能。直流负反馈主要用于稳定放大电路的静态工作点， 而交流负反馈可改善放大电路的各项动态指标。本章将重点分析各种形式的交流负反馈， 将输入端和输出端的连接方式综合起来，负反馈放大电路可以有四种基本类型：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。,【例6.1】判断下图电路中反馈的极性和类型。,电流反馈,串联反馈,负反馈,电流串联负反馈,【例6.2】判断下图电路中反馈的极性和类型。,电压串联负反馈,【例6.3】判断下图电路中反馈的极性和类型。,电压串联负反馈,【例6.4】判断下图电路中反馈的极性和类型。,电流并联负反馈,6.2.2 四种负反馈组态,上式成立的条件：虚短路，虚开路 输出电压受到输入电压控制，电路输出可以看成是受到输入电压控制的电压源,一、电压串联负反馈,二、电流串联负反馈,能够稳定输出电流,输出电流受到输入电压控制，可以将电路的输出看成是由输入电压控制的电流源,三、电压并联负反馈,输出电压受到输入电流控制，可以将电路的输出看成是由输入电流控制的电压源,四、电流并联负反馈,输出电流受到输入控制的电流源,电路中引入不同组态的负反馈可以实现不同的控制关系，放大倍数具有不同的物理意义。,电压串联负反馈 电流串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈,6.3 负反馈放大电路的方块图 及一般表示法,6.3.1 负反馈放大电路方块图表示法,开环放大倍数,反馈系数,输入量,净输入量,输出量,反馈量,电压 电流,闭环放大倍数：,分析：,环路增益,反馈深度,负反馈,深度负反馈,反映了负反馈的程度，越大负反馈越深。,无反馈,正反馈,自激振荡,特例,特例,讨论,图6.3.2 四种反馈组态电路的方框图,四种组态下信号的确定,其中X可以是电压也可以是电流，故上面的公式在四种组态下分别有不同的含义。,串联反馈：取电压,这三个量在同种组态中应该是相同的，取决于反馈的求和网络。,并联反馈：取电流,取决于取样网络。,电压反馈：取电压,电流反馈：取电流,四种反馈组态的参数比较,电压,电压,电压,电压,电流,电流,电流,电流,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,反馈组态,6.5 负反馈对放大电路 性能的影响,6.5 负反馈对放大电路性能的影响,6.5.1 提高放大倍数的稳定性,1、比较放大倍数的稳定性，是比较他们的相对变化量。,注意：,2、这里所说的放大倍数都是广义的放大倍数，而不是狭义的电压放大倍数，也即四种组态下稳定的参数都是不一样的。,在中频时，都是实数故：,6.5.2 改变输入电阻和输出电阻,一、负反馈对输入电阻的影响,1、串联反馈使输入电阻增大,Rb在反馈环之外时串联负反馈电路的方框图,2、并联反馈使输入电阻减小,3、电压反馈使输出电阻减小,说明：在基本放大电路中已经考虑了反馈网络的负载效应，故输出电阻中的电流就是Io。,在红色的回路中有：,4、电流反馈使输出电阻增加,深度负反馈下的参数的变化,电压串联,反馈组态,电压并联,电流串联,电流并联,输出端,相当于恒压源,相当于恒压源,相当于恒流源,相当于恒流源,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。,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：,6.5.3 展宽频带,设引入反馈之前的中频放大倍数为 ，上限截止频率为 ，反馈之后的中频放大倍数为 ，上限截止频率为 。则：,负反馈,重要概念：增益带宽积 基本上是一个常数，放大倍数变小，频带就变宽。,多级放大电路的分析,对通频带的影响,引入负反馈使电路的通频带宽度增加：,6.5.4 改善波形的失真,加反馈前,加反馈后,改善,6.5.5 引入反馈的一般原则,（1）为了稳定静态工作点，应该引入直流负反馈；为了改善电路的动态性能，应该引入交流负反馈。,（2）根据信号源的性质决定求和网络。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；反之当信号源为恒流源或内阻较大的电压源，则应引入并联负反馈。,（3）根据负载的要求决定取样网络。当负载需要稳定的电压信号时，应引入电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。,（4）在进行信号变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换成电压信号，说明输入基本是电流源，而负载是需要稳定的电压信号，所以应引入电压并联负反馈；若将电压信号转换成电流信号，应引入电流串联负反馈。,【例6.5.1】为了达到下列目的，分别说明应引入哪种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）将输入电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流；,（3）将输入电流转换成与之成稳定的输出电压。,分析：,（1）减小放大电路从信号源索取的电流，应该增大电路的输入电阻，应引入串联负反馈；增加带负载的能力，就是减小放大电路的输出电阻，应引入电压负反馈；所以此题应该引入电压串联负反馈。,（2）输入既然是电流源，应引入并联负反馈；负载需要稳定的电流，应引入电流负反馈；所以此题应该引入电流并联负反馈。,（3）输入既然是电流源，应引入并联负反馈；负载需要稳定的电压，应引入电压负反馈；所以此题应该引入电压并联负反馈。,（1）电压串联负反馈,（2）电流并联负反馈,（3）电压并联负反馈,* 负反馈的放大电路的分析计算,主要是深度负反馈的计算，而且此处所求的是狭义的电压放大倍数。,对于运算电路来讲，只要是引入负反馈，它就处于线性区，所以我们可以利用运放在线性区的特点来求某些参数。,远放在线性区的特点：,虚断：,虚短：,电压串联：,对于电压串联负反馈来讲，现在所求的狭义的电压放大倍数也就是我们在前面表格里的广义的放大倍数,故此放大倍数是稳定的。,电压并联：,对于电压并联负反馈来讲，稳定的是广义的放大倍数，也即电压电流放大倍数 ；现在所求的是狭义的电压放大倍数，故此放大倍数不是稳定的。,电流串联：,对于电流串联负反馈来讲，稳定的是广义的放大倍数，也即电流电压放大倍数 ；现在所求的是狭义的电压放大倍数，故此放大倍数不是稳定的。,电流并联：,对于电流串联负反馈来讲，稳定的是广义的放大倍数，也即电流电压放大倍数 ；现在所求的是狭义的电压放大倍数，故此放大倍数不是稳定的。,6.6 负反馈的放大电路的稳定性,6.6.1 自激及稳定工作条件,6.6.2 频率补偿技术,6.6.1 自激及稳定工作条件,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,在中频区，A+F=2n*1800 ，XA和XF同相，此时为负反馈。,在高频区或低频区XA和XF将产生附加相移达到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。,6.6.1 自激及稳定工作条件,3. 自激振荡条件,