月全国高等教育自考社会研究方法试题.ppt

第17章电子电路中的反馈,17.1 反馈的基本概念,17.2 放大电路中的负反馈,17.3 振荡电路中的正反馈,要求：,1. 理解反馈的概念；判断电路中的反馈是正反馈还是负反馈。,2. 熟练掌握放大电路中负反馈类型的判别方法；理解负反馈对于放大电路工作性能的影响。,3. 了解振荡电路中正反馈的作用。,17.1反馈的基本慨念,反馈广泛应用于各个领域。例如，在行政管理中，通过对执行部门工作效果（输出）的调研，以便修订政策（输入）；在商业活动中，通过对商品销售（输出）的调研来调整进货渠道及进货数量（输入）；在控制系统中，通过对执行机构偏移量（输出）的监测来修正系统的输入量；等等。,反馈的目的是通过输出对输入的影响来改善系统的运行状况及控制效果。,17.1.1 电子电路中的反馈,将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过反馈网络（反馈通路），送回到放大电路输入端（或输入回路）的过程。,实例稳定工作点电路,输入量：ui、uBE、iB,输出量：uO、uCE、iC,由基本放大电路和反馈网络组成闭合回路，整个系统称为反馈放大电路或闭环放大电路。,由基本放大电路和反馈网络组成闭合回路，整个系统称为反馈放大电路或闭环放大电路。,实例反相比例、同相比例等运算电路,开环放大倍数：未引入反馈时的放大倍数。 闭环放大倍数：引入反馈后的放大倍数。,开环 无反馈通路,闭环 有反馈通路,开环,闭环, 开环放大倍数, 闭环放大倍数, 反馈系数,负反馈框图：,17.1.2 反馈的分类与判断,净输入信号,若 ，从而使得输出 减小，这种反馈为负反馈。,若 ，从而使得输出 增大，这种反馈为正反馈。,a) 按照反馈的极性分类,反馈极性的判断方法：瞬时极性法。,首先假设某一瞬间输入信号的极性，一般为正；然后按信号的传输方向逐级向后推断，确定输出信号的瞬时极性，再由输出端根据反馈网络返回输入回路，确定反馈信号的极性，最后通过比较净输入信号与输入信号的大小来判断引入的是正反馈还是负反馈。,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud =ui uf,uf 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud =ui uf,uf 增大了净输入电压(差值电压) 正反馈,例：,净输入量,净输入量,负反馈,正反馈,ii,iF,ii,结论： 单级运算放大器： 反馈从输出端引回到反相输入端 负反馈。 反馈从输出端引回到同相输入端 正反馈。,+,+,负反馈,Ube净输入电压减小,对分立元件放大电路， 其净输入电压为ube， 净输入电流为ib。反 馈量使ube或ib减小， 则为负反馈。反之， 则为正反馈。,例：判断反馈极性：,负反馈,判断反馈极性的步骤： 1.找到反馈支路 2.对分立元件构成的电路，判断是使ube减小还是ib减小 3.对集成运放构成的电路，判断是使u+-u-减小，还是使i+或i-减小,结论：分立元件组成的放大电路 利用瞬时极性法判断负反馈,+,+,若反馈信号与输入信号加在同一电极上，,若反馈信号与输入信号加在两个电极上，,两者极性相反为负反馈；,极性相同为正反馈。,两者极性相同为负反馈；,极性相反为正反馈。,b) 按照交直流性质分类,直流反馈：若引入的反馈信号只对直流量起作用，则称为直流反馈。,交流反馈：若引入的反馈信号只对交流量起作用，则称为交流反馈。,直流负反馈可稳定静态工作点,交流负反馈用以改善放大电路的性能。,在电路中，有时交直流反馈同时存在,交直流反馈的判断方法：通过反馈存在于放大电路的直流通路之中还是交流通路之中，来判断电路引入的是直流反馈还是交流反馈。,交流通路,Xf只有直流成分直流反馈,Xf只有交流成分交流反馈,交、直流反馈,例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。,c) 按输出端的取样方式分类,电压反馈：若反馈信号的取样对象是电压信号，则称为电压反馈。,电流反馈：若反馈信号的取样对象是电流信号，则称为电流反馈。,判断方法输出短路法,将负反馈放大电路的输出电压uo短路，若反馈量也随之为零，则说明电路中引入了电压负反馈(Xf由输出端引回）；若反馈量依然存在，则说明电路中引入了电流负反馈(Xf不由输出端引回）。,电压负反馈,电流负反馈,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。,净输入信号：,ui与uf两者同相,负反馈,uf 正比于输出电流 电流反馈,+ uf ,+ ,ie,ube,ube = ui - uf,uf = ie RE,即： ube ui , 反馈电压uf 削弱了净输入电压ui, ic RC,电流负反馈具有稳定输出电流的作用,ic,uf,ube,ib,ic ,例2：,净输入信号：,ii 与if 两者同相,负反馈,if 正比于输出电压电压反馈,if 与 uo反相,ib = ii - if,反馈过程：,电压负反馈具有稳定输出电压的作用,uo,if ,ib,ic,uo,共发射极电路,判断分立元器件放大电路电压、电流反馈,从集电极引出为电压反馈,从发射极引出为电流反馈,d) 按照与输入端连接方式分类,判断方法,并联： Xf和Xi接于同一输入节点。(Xf引回输入端）,串联： Xf和Xi接于不同输入节点。(Xf没引回输入端）,对并联反馈，净输入电流小于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。,对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；,本级反馈反馈只存在于某一级放大器中,级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中,例,级间反馈通路,e) 本级反馈与级间反馈,对于集成运放构成的电路，输入电压 为同相端与反相端电位差，输入电流为 同相端或反相端电流,负反馈,交流反馈,直流反馈,串联电压负反馈,并联电压负反馈,串联电流负反馈,并联电流负反馈,反馈的类型,稳定静态工作点,正反馈,反馈,负反馈类型的判别步骤,3) 判别是否负反馈？,2) 判别是交流反馈还是直流反馈？,4) 是负反馈！判断是何种类型的负反馈？,1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。,17.2 放大电路中的负反馈,1、并联电压负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id = i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈,反馈电流,取自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号接于同一输入端（在输入端以电流的形式比较）并联反馈,特点：输入电阻低、输出电阻低,运算放大器电路中的负反馈,2、串联电压负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud =ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈,反馈电压,取自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号接于不同输入端（在输入端以电压的形式比较）串联反馈,特点：输入电阻高、输出电阻低,3、串联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud =ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈,反馈电压,取自输出电流 电流反馈,反馈信号与输入信号接于不同输入端（在输入端以电压的形式比较） 串联反馈,uf =Rio,特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路,4、并联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id = i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈,4、并联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id = i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,特点：输出电流 io 与负载电阻RL无关 反相输入恒流源电路,例1：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈；,因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所以是串联反馈；,串联电压负反馈,先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；,因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是负反馈。,例2：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；,因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以是并联反馈;,因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，所以是负反馈。,并联电流负反馈,分立元件放大电路中的负反馈,例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,此电路是并联电压负反馈，对交流和直流均起作用。,例2：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。,RE1：串联电流负反馈。,例3：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,并联电流负反馈。对交直流也起作用。,稳定输出电流,例4：判断图示电路中的负反馈类型。,RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈；,RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。,解: RE1引入本级串联电流负反馈。,RE1 、RF引入级间串联电压负反馈。,+,+,T2集电极的 反馈到T1的发射极，提高了E1的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈； 反馈从T2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到T1的发射极，是串联反馈。,例5：如果RF不接在T2 的集电极，而是接C2与RL 之间，两者有何不同 ？,解: 因电容C2的隔直流作用，这时RE1、RF仅 引入交流反馈。,例6：如果RF的另一端不接在T1 的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈 ？,解: T2集电极的 反馈到T1的基极，提高了B1的交 流电位，使Ube1增大，故为正反馈； 这时RE1、RF引入越级正反馈。,+,+,17.3 负反馈对放大电路性能的影响,反馈放大电路的基本方程,反馈系数,净输入信号,开环 放大倍数,闭环 放大倍数,1. 降低放大倍数,负反馈使放大倍数下降。,则有：,|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。,射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。,2.提高放大倍数的稳定性,引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。,放大倍数下降至1/(1+AF)倍，其稳定性提高1+AF倍。,若AF 1，称为深度负反馈，此时：,在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。,例：同相比例运算电路如图所示，假设开环电压放大倍数A=105,，R1=2k，RF=18k。 1.试估算反馈系数F和反馈深度（1+AF）; 2.试估算放大电路的闭环电压放大系数Af 3. 如果集成运放的开环电压放大倍数A的相对变化量为 10%，则闭环电压放大倍数的相对变化量等于多少？,3. 改善波形失真,加反馈前,加负反馈后,大,略大,略小,略大,略小,负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。,小,接近正弦波,正弦波,4.展宽通频带,引入负反馈使电路的通频带宽度增加,无负反馈,有负反馈,5. 对输入电阻的影响,1) 串联负反馈,无反馈时的输入电阻,引入串联负反馈后， 输入电阻为,反馈电压Uf是净输入电压经放大网络 放大，再经反馈网络之后得到的，即：,串联负反馈放大电路示意图,整理得：,结论： 引入串联负反馈，放大电路的输入电阻都将增大，成为无反馈时的（1+AF）倍。不管电压串联负反馈还是电流串联负反馈均如此。,2) 并联负反馈,无反馈时的输入电阻,引入并联负反馈后， 输入电阻为,反馈电流If是净输入电流经放大网络 放大，再经反馈网络之后得到的，即：,整理得：,并联负反馈放大电路示意图,结论： 引入并联负反馈，放大电路的输入电阻都将减小，成为无反馈时的1/（1+AF）。不管电压并联负反馈还是电流并联负反馈均如此。,1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低,6.对输出电阻的影响,R0对U0稳定性的影响,由右图可知，电路的输出电阻R0越小，则当负载电阻RL变化时，输出电压U0越稳定。,理想的恒压源输出电阻R0 =0，则无论RL如何变化， U0均保持不变。,放大电路引入电压负反馈后，能在RL 变化时使输出电压保持稳定，其效果就是减小了放大电路的输出电阻。,电压负反馈放大电路的输出电阻：,只要引入电压负反馈，放大电路的输出电阻都将减小，成为无反馈时的1/（1+AF）。 不管电压串联负反馈或电压并联负反馈均是如此。,2)电流负反馈使电路的输出电阻提高,R0对U0稳定性的影响,由右图可知，电路的输出电阻R0越大，则当负载电阻RL变化时，输出电流I0越稳定。,理想的恒流源输出电阻R0 = ，则无论RL如何变化， I0均保持不变。,放大电路引入电流负反馈后，能在RL 变化时使输出电流保持稳定，其效果就是增大了放大电路的输出电阻。,电流负反馈放大电路的输出电阻：,只要引入电流负反馈，放大电路的输出电阻都将增大，成为无反馈时的（1+AF）倍。 不管电流串联负反馈或电流并联负反馈均是如此。,结 论,串联负反馈Rif增大；并联Rif减小。,电压负反馈Rof减小，电流Rof增大。,1. 自激振荡,放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。,开关合在“1”为无反馈放大电路。,开关合在“2”为有反馈放大电路，,开关合在“2”时,，去掉ui 仍有稳定的输出。,自激振荡状态,17.3 振荡电路中的正反馈,2. 自激振荡的条件,(1)幅度条件：,(2)相位条件：,自激振荡的条件,uF与ui大小相等，有足够的反馈量,uf与ui要同相，振荡电路必须是正反馈,3. 起振及稳幅振荡的过程,设：Uo 是振荡电路输出电压的幅度， B 是要求达到的输出电压幅度。 起振时Uo 0，达到稳定振荡时Uo =B。,起振过程中 Uo 1，,稳定振荡时 Uo = B，要求AuF = 1，,从AuF 1 到AuF = 1，就是自激振荡建立的过程。,可使输出电压的幅度不断增大。,使输出电压的幅度得以稳定。,起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。,正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。,常用的正弦波振荡器,石英晶体振荡电路：频率稳定度高。,应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。,17 .3. 2 正弦波振荡电路,正弦波振荡电路的组成,(1) 放大电路: 放大信号,(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即:电路只在某一特定频率下满 足自激振 荡条件