电子技术基础第五康华光反馈放大电路PPT学习教案

1、会计学1电子技术基础第五康华光反馈放大电路电子技术基础第五康华光反馈放大电路2输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）反馈放大电路的一般框图反馈放大电路的一般框图 基本放大基本放大 A 电路电路 xID xO 反馈网络反馈网络F xF + xI 7.1.1 基本概念基本概念一、什么是反馈一、什么是反馈 将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入回路，以影响输入电量的过程。到输入回路，以影响输入电量的过程。第1页/共50页37.1.1 基本概念基本概念一、什

2、么是反馈一、什么是反馈 将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入回路，以影响输入电量的过程。到输入回路，以影响输入电量的过程。T IC IE VE VBE IB IChfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈第2页/共50页4判断电路是否存在反馈通路判断电路是否存在反馈通路反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（级间）（级间）开环开环第3页/共50页5存在于放大电路直流通路中的反馈，对直存在于放大电路直流通路中的反馈，对直流分量起作用。直流负反馈的

3、目的是稳定静态工作点。流分量起作用。直流负反馈的目的是稳定静态工作点。存在于放大电路交流通路中的反馈。交流负存在于放大电路交流通路中的反馈。交流负反馈的目的是改善放大电路的动态性能。反馈的目的是改善放大电路的动态性能。1、交流反馈与直流反馈、交流反馈与直流反馈 在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，按在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，按反馈信号来分，有反馈信号来分，有和和。二、电路中的反馈形式二、电路中的反馈形式第4页/共50页6RB1RCC1C2RB2RERL+VCCvivo+RSvs+TC3+RB1RCC1C2RB2RERL+VCCvivo+RSvs+T直流反馈直流反馈交、

4、直流反馈交、直流反馈例：例：找出反馈元件，并判断该反馈是直流反馈还是交流反馈找出反馈元件，并判断该反馈是直流反馈还是交流反馈。第5页/共50页7输入量不变时，引入反馈后输出量变大了输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。输入量不变时，引入反馈后输出量变小了输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输出端看从输入端看从输入端看引入反馈后，使净输入量变大了。引入反馈后，使净输入量变大了。引入反馈后，使净输入量变小了。引入反馈后，使净输入量变小了。2、正反馈与负反馈、正反馈与负反馈按反馈的作用效果来分，有负反馈与正反馈按反馈的作用效果来分，有负反馈与正反馈第6页/共50页8判别方法：判别方法：

5、。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压的极性，或有关支路信号流向，标出某一时刻有关节点电压的极性，或有关支路电流的瞬时流向。电流的瞬时流向。反馈元件反馈元件净输入量减净输入量减小小负反馈负反馈第7页/共50页9净输入量增大净输入量增大正反馈正反馈反馈通路反馈通路第8页/共50页103、负反馈的类型、负反馈的类型串联串联串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号以串联形式作用于净输入端，反馈信号与输入信号以串联形式作用于净输入端，输入以电压形式求和输入以电压形式求和vid=vi- vf并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号以并联形式作用于

6、净输入端反馈信号与输入信号以并联形式作用于净输入端，输入以电流形式求和，输入以电流形式求和 iid=ii-if并联并联(1) 按反馈信号与输入信号在输入端的连接方式来分，有按反馈信号与输入信号在输入端的连接方式来分，有串联反馈串联反馈与与并联反馈并联反馈 。第9页/共50页11判断方法判断方法iX并联：并联：反馈量反馈量和和fX输入量输入量接于同一输入端接于同一输入端。接于不同的输入接于不同的输入端。端。iX串联：串联：反馈量反馈量和和fX输入量输入量fXiXfXiXfXiXfXiX第10页/共50页12例：例：判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还

7、是并联反馈并联反馈并联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf (if)第11页/共50页13例：例：判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈串联反馈串联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf (vf)第12页/共50页14电压反馈：电压反馈：反馈信号反馈信号xf和输出电压成比例，即和输出电压成比例，即xf=Fvo电流反馈：电流反馈：反馈信号反馈信号xf与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 并联结构并联结构串联结构串联结构(2) 按反馈信号在输出端的取样方式来分，有按反馈信号在输出端的取样方式来分，有电压反馈电压反馈与与电流反馈电流反馈第1

8、3页/共50页15判断方法：判断方法：负载短路法负载短路法将将负载负载短路，反馈量仍然存在短路，反馈量仍然存在电流反馈。电流反馈。将将负载负载短路，反馈量为零短路，反馈量为零电压反馈。电压反馈。反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻从负载电阻RL的靠近的靠近“地地”端引出的，是电流反馈。端引出的，是电流反馈。第14页/共50页16电流反馈电流反馈RB1RCC1C2RB2RERL+VCCvivo+RSvs+ vfvf = ie RE ic RE vf 取自输出电流取自输出电流 + vbe 反馈通路反馈通路例：例：判断电路中的反馈是电压反馈还是电

9、流反馈判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈从负载电阻从负载电阻RL的靠近的靠近“地地”端引出的，是电流反馈。端引出的，是电流反馈。第15页/共50页17反馈通路反馈通路电压反馈电压反馈反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈例：例：判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈判断电路中的反馈是电压反馈还是电流反馈第16页/共50页187.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态负反馈的组态负反馈的组态电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈负反馈组态的判别步骤：负反馈组态的判别步

10、骤：1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。找出反馈网络（一般是电阻、电容）。2) 判别是交流反馈还是直流反馈。判别是交流反馈还是直流反馈。3) 判断反馈的组态。判断反馈的组态。4) 判断是否负反馈（瞬时极性法）。判断是否负反馈（瞬时极性法）。第17页/共50页191、电压串联负反馈、电压串联负反馈净输入信号：净输入信号：瞬时极性法：瞬时极性法： vID = vI - - vF反馈信号反馈信号vF削弱了净削弱了净输入信号输入信号负反馈负反馈在输入端，输入信号与在输入端，输入信号与 反馈信号接不同的输入端反馈信号接不同的输入端 串联反馈串联反馈 vF取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈第18

11、页/共50页20 稳定输出电压稳定输出电压特点：特点： 电压控制的电压源电压控制的电压源1、电压串联负反馈、电压串联负反馈第19页/共50页212、电压并联负反馈、电压并联负反馈净输入信号：净输入信号： iID = iI - - iF反馈信号反馈信号iF削弱了净削弱了净输入信号输入信号负反馈负反馈在输入端，输入信号与在输入端，输入信号与 反馈信号接相同的输入端反馈信号接相同的输入端并联反馈并联反馈反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈 电压反馈电压反馈第20页/共50页22 稳定输出电压稳定输出电压 电流控制的电压源电流控制的电压源特点：特点：2、电压并联

12、负反馈、电压并联负反馈第21页/共50页233、电流串联负反馈、电流串联负反馈净输入信号：净输入信号： vID = vI - - vF反馈信号反馈信号vF削弱了净削弱了净输入信号输入信号负反馈负反馈在输入端，输入信号与在输入端，输入信号与 反馈信号接不同的输入端反馈信号接不同的输入端 串联反馈串联反馈 vF取自输出电流取自输出电流电流反馈电流反馈第22页/共50页24 稳定输出电流稳定输出电流 电压控制的电流源电压控制的电流源3、电流串联负反馈、电流串联负反馈特点：特点：第23页/共50页254、电流并联负反馈、电流并联负反馈净输入信号：净输入信号： iID = iI - - iF反馈信号反馈

13、信号iF削弱了净削弱了净输入信号输入信号负反馈负反馈在输入端，输入信号与在输入端，输入信号与 反馈信号接相同的输入端反馈信号接相同的输入端并联反馈并联反馈 iF取自输出电流取自输出电流电流反馈电流反馈第24页/共50页26 稳定输出电流稳定输出电流 电流控制的电流源电流控制的电流源特点：特点：4、电流并联负反馈、电流并联负反馈第25页/共50页27VCCRe1Rc1Cb11+vi+vo+Re2Rc22Cb2+Rf图图 (c)级间反馈通路级间反馈通路电流并联负反馈电流并联负反馈交、直流反馈交、直流反馈习题习题7.1.1第26页/共50页28VCCR1vIvOR3R2-+R2vIvORLR1+-A

14、1-+A2R3级间反馈通路级间反馈通路图图 (d)电压串联负反馈电压串联负反馈交、直流反馈交、直流反馈图图 (e)本级反馈通路本级反馈通路电压并联负反馈电压并联负反馈交、直流反馈交、直流反馈第27页/共50页29vIR4R1+-A1R2R3+-A2R5RLR6级间反馈通路级间反馈通路图图 (f)电压串联负反馈电压串联负反馈交、直流反馈交、直流反馈第28页/共50页307.3 负反馈放大电路增益的负反馈放大电路增益的一般表达式一般表达式 反馈深度的讨论反馈深度的讨论 表达式推导表达式推导第29页/共50页31输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号

15、（净输入信号）信号（净输入信号）反馈放大电路的一般框图反馈放大电路的一般框图 Xo 基基本本放放大大 A 电电路路 Xid 反馈网络反馈网络FXf+Xi第30页/共50页32X 信号信号 在四种反馈组态中的具体形式在四种反馈组态中的具体形式电压串联电压串联电压并联电压并联电 流 串电 流 串联联电流并联电流并联idXiXfXoXidViVfVoVidIiIfIoIoVidViVfVoIidIiIfI Xo 基本放大基本放大 A 电路电路 Xid 反馈网络反馈网络FXf+Xi第31页/共50页331. 闭环增益表达式推导闭环增益表达式推导开环增益开环增益idoXXA ofXXF 反馈系数反馈系数

16、ioFXXA 闭环增益闭环增益因为因为 idXiXfX 所以所以ioFXXA fidoXXX FXAXXooo/ 已知已知FAAA 1F即即闭环增益的闭环增益的一般表达式一般表达式 Xo 基本放大基本放大 A 电路电路 Xid 反馈网络反馈网络FXf+Xi第32页/共50页34例：例：已知某电压串联负反馈放大电路在中频区的开环电压增已知某电压串联负反馈放大电路在中频区的开环电压增益为益为Av =104，反馈系数，反馈系数Fv = 0.01，输入信号，输入信号vi = 10mV。求该。求该电路的闭环电压增益电路的闭环电压增益Avf 、反馈电压、反馈电压vf和净输入电压和净输入电压vid 。解解:

17、 vvvvFAAA1f01.9901. 01011044ofvFvvmV9 . 9ifvAFvvfiidvvvmV1 . 09 . 9-10第33页/共50页352. 反馈深度的讨论反馈深度的讨论负反馈负反馈称为称为反馈深度反馈深度FA 1FAAA 1F时，时， 11 )1( FA， FAA 时，时， 11 )2( FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时， 11 )3( FA， FAA 自激振荡自激振荡时，时， 01 )4( FA， F AFA1F 第34页/共50页367.4 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性

18、失真 扩展频带扩展频带 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则第35页/共50页377.4.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性闭环增益闭环增益FAAA 1F对该式子求导，整理得：对该式子求导，整理得：只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA 1FAdAAFAdA 11FFn 即闭环增益相对变化量比开环减小即闭环增益相对变化量比开环减小了了1+AF倍倍另一方面另一方面在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下FA1F n 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环

19、增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。第36页/共50页38例：例：某放大电路的某放大电路的 | A| =1 000，由于某一原因，由于某一原因, 使其变化率使其变化率为为 ，若电路的反馈系数，若电路的反馈系数 | F | = 0.009，则闭环，则闭环电压放大倍数的变化率？电压放大倍数的变化率？= 2% 1 10.0091000 = 20% 解解 d| A| | A| 1 1| F | A| = d| AF| | AF | d| A| | A |= 20% 负反馈的组态不同，稳定的增益不同（负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）第3

20、7页/共50页397.4.2 减少非线性失真减少非线性失真加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FvfAvivo大大小小接近正弦波接近正弦波voviA+vidvf第38页/共50页40Af开环幅频响应开环幅频响应7.4.3 扩展通频带扩展通频带)1 (HHFAFff上限频率扩展上限频率扩展1+AF倍倍AFff1LLF下限频率降低下限频率降低1+AF倍倍闭环幅频响应闭环幅频响应HfHFfFA第39页/共50页417.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈串联负反馈 增大输入电阻增大输入电阻并联负反馈并联负反馈 减小输入电阻减小输入电阻电压负反馈电压负反馈 减小输出电

21、阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压电流负反馈电流负反馈 增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流n 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。仅对环内的性能产生影响。n 负反馈对放大电路性能的影响程度都与反馈深度负反馈对放大电路性能的影响程度都与反馈深度(1+AF)有关有关： 增大某项指标就是对应的开环指标乘以反馈深度增大某项指标就是对应的开环指标乘以反馈深度(1+AF)； 减小某项指标就是对应的开环指标除以反馈深度减小某项指标就是对应的开环指标除以反馈深度(1+AF)。第40页/共50页

22、42小结：小结：为改善放大电路性能引入负反馈的一般原则为改善放大电路性能引入负反馈的一般原则 要稳定静态工作点要稳定静态工作点 引入直流负反馈引入直流负反馈 要稳定交流分量要稳定交流分量引入交流负反馈引入交流负反馈 要稳定输出电压要稳定输出电压引入电压负反馈引入电压负反馈 要稳定输出电流要稳定输出电流引入电流负反馈引入电流负反馈 要增大输入电阻要增大输入电阻引入串联负反馈引入串联负反馈 要减小输入电阻要减小输入电阻引入并联负反馈引入并联负反馈第41页/共50页437.5负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法 深度负反馈的特点深度负反馈的特点 举例举例深度负反馈条件下的近似计算深度负反

23、馈条件下的近似计算第42页/共50页441. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点 11 FAAFAA1f则则FAFA1 Xo 基本放大基本放大 A 电路电路 Xid 反馈网络反馈网络FXf+Xi反馈深度反馈深度 负反馈的组态不同，求得的增益不同（负反馈的组态不同，求得的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）n 即深度负反馈条件下，闭环增益可用公式即深度负反馈条件下，闭环增益可用公式 估算估算FA1f第43页/共50页45FA1f因为因为iofxxA ofxxF ifxx 代入上式代入上式得得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量0fiidxxx净输入量近似等于零净输入量近似等于零 xo 基本放大基本放大 A 电路电路 xid 反馈网络反馈网络F xf + xi 1. 深度负反馈的特点深度负反馈的特点第44页/共50页46串联负反馈串联负反馈，输入端电压求和。，输入端电压求和。0fiidvvv0iididrvi虚短虚短虚断虚断0fiidiii0iididriv虚短虚短虚断虚断并联负反馈并联负反馈，输入端电流求和。输入端电