模电课件第六章负反馈技术.ppt

2019/6/19,模电课件,6.5.2 负反馈放大器的稳定性,负反馈可以改善放大电路的各种特性,降低放大倍数,对于多级放大电路而言，负反馈深度太深可能会引起放大电路产生自激振荡，使放大电路失去放大作用，不能正常工作,但负反馈也会给放大电路带来一些不利的影响.,2019/6/19,模电课件,1负反馈放大电路自激振荡的条件和判断方法,（1）自激振荡,说明当Xi(s)=0时，Xo0，表示此时放大电路即使没有外加输入信号，也有一定的输出信号，放大电路的这种状态称为自激振荡。,（2）自激振荡条件,电路就会由负反馈变为正反馈，使放大电路产生自激振荡,正反馈,幅度条件,相位条件,充分条件,必要条件,要使负反馈系统不产生自激,稳定工作的条件:,不满足振幅条件,不满足相位条件,2019/6/19,模电课件,(3)用环路增益波特图判断闭环系统的稳定性,20lgT(j)0,则 称为增益交叉频率,则 称为相位交叉频率,o,自激振荡,负反馈,自激振荡,o,o,不会自激振荡,2019/6/19,模电课件,二、稳定裕度 (Stability Margin),反映负反馈放大器远离自激程度的物理量,1相位裕度,定义:在T(j)波特图上, T(jo)=0db点对应的T (jo)与(-180o)的差值,称为相位裕度m,即,0,为使反馈系统稳定工作,要求: m45o,一般取: m=45o 60o,2 增益裕度Gm,定义:在T(j)波特图上, T (jo) = (-180o) 点对应的|T(jo) |的数值.,为使反馈系统稳定工作,要求: |Gm | =10-20dB,一般:只有环路增益幅频波特图以-20dB/十倍频速率穿越0dB轴时,闭环系统才是稳定的.,2019/6/19,模电课件,二、稳定裕度 (Stability Margin),3 利用开环增益的波特图判断放大器的稳定性.,对于深度负反馈放大系统,且反馈网络为纯电阻性网络.B(j)=B,闭环增益: (在中频和低频情况下),又环路增益T (j)= A(j) B,而环路增益为0dB的点: |T (jo)|=|A(jo)B|=1,0,0,2019/6/19,模电课件,例: 设某极大器的开环增益为一个三极点放大系统.,如果反馈系统B=0.001,Af=1/B,a(-135o),稳定,稳定,不稳定,结论:开环增益A(j)的幅频波特图只有环路增益幅频波特图以-20dB/十倍频速率穿越Af=1/B直线时,闭环系统才是稳定的.,2019/6/19,模电课件,相位补偿原理与技术,由上分析可知,负反馈越深,放大器的性能改善越高,但也越容易自激振荡,为了提高放大器在深度负反馈条件下的工作稳定性,一般采用相位补偿法来消振,即外加一些电容,电阻元件来校正放大器的开环频率特性,增大相位裕度,破坏自激振荡的条件,以保证闭环稳定工作.,1.主极点补偿(电容滞后补偿),方法:在放大器中时间常数最大的那一级里并接补偿电容C,以使高频增益下降更多来达到稳定工作的目的.,Af=1/B,a(-225o),闭环后必自激.,a(-135o),a2(-135o),a1(-45o),a3(-225o),补偿后的开环增益函数为,0.01,补偿电容来改变第一极点的值,可见单纯电容补偿是以牺牲带宽来换取稳定的。,2019/6/19,模电课件,相位补偿原理与技术,补偿电容C值的计算：,kk,2019/6/19,模电课件,二零极点对消RC滞后补偿,方法：在开环增益A(j)中引入一个零点，该零点与A(j)的一个极点相抵消，从而可使放大器在补偿后的频带损失较小 ：,a（-225o）,20,80,60,40,0.1 f1,1 f1,10 f2,100 f3,1000,f(KHz),(-135o),f（-180o）,Af=1/B,-45o,001,b,在放大器时间常数最大的一级输出端并接RC串联补偿网络,可见，原来的极点f1变成f1 ，并引进了一个零点f2频率,2019/6/19,模电课件,a（-225o）,20,80,60,40,0.1 f1,1 f1,10 f2,100 f3,1000,f(KHz),(-135o),f（-180o）,Af=1/B,-45o,001,b,例：若设原来的开环增益表达式为：,如果选择R、C的值，使,零极点相抵消，则开环增益的表达式为：,那么加RC补偿后的开环增益表达式为：,2019/6/19,模电课件,反馈环内负反馈的输入输出电阻,并联负反馈,串联负反馈,电流负反馈,电压负反馈,2019/6/19,模电课件,【例2】电路的级间反馈满足深度负反馈条件，试估算电路的闭环电压增益。,反馈组态：电流并联负反馈,令输入端口短路,2019/6/19,模电课件,反馈组态：电流并联负反馈,2019/6/19,模电课件,并联负反馈,电流负反馈,2019/6/19,模电课件,【例3】电路的级间反馈满足深度负反馈条件，试估算电路的闭环电压增益。,反馈组态：电压并联负反馈,令输入端口短路,2019/6/19,模电课件,反馈组态：电压并联负反馈,2019/6/19,模电课件,反馈组态：电压并联负反馈,2019/6/19,模电课件,【例3】电路的级间反馈满足深度负反馈条件，试估算电路的闭环电压增益。,反馈组态：,电压并联负反馈,2019/6/19,模电课件,【例4】电路的级间反馈满足深度负反馈条件，试估算电路的闭环电压增益。,反馈组态,解法1：利用关系式,令输入端口断路,电压串联负反馈,2019/6/19,模电课件,【例4】电路的级间反馈满足深度负反馈条件，试估算电路的闭环电压增益。,反馈组态：电压串联负反馈,Rb1,RC1,-,ui,uO,+VCC,+,-,Re2,RC2,Re1,RF,CF,+,-,uf,+,+,-,ud,解法2：利用关系式,2019/6/19,模电课件,【例5】试估算电路的Rif 、ROf 。,假设反馈环路内的输入、输出电阻分别为：,由图可知，反馈组态为电压串联负反馈，所以有：,2019/6/19,模电课件,【例6】试估算电路的Rif 、ROf 。,假设反馈环路内的输入、输出电阻分别为：,由图可知，反馈组态为电流并联负反馈，所以有：,2019/6/19,模电课件,反馈组态,电流串联负反馈,令输入端口（反馈端）断开,解法1：求反馈系数,2019/6/19,模电课件,反馈组态,电流串联负反馈,令输入端口（反馈端）断开,解法2：,2019/6/19,模电课件,串联负反馈,电流负反馈,2019/6/19,模电课件,