CH7 反馈放大电路与振荡电路

1、1.什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正什么是反馈？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？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？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？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？交流负反馈放大电路的一般表达式是什么？CH7 反馈放大电路与振荡电路5.放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别产

2、生什么样的影响？产生什么样的影响？5.什么什么是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈系数和放大倍数？系数和放大倍数？7.为什么放大电路以三级为最常见？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？反馈容易产生自激振荡？如何消除自激振荡？7.1反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法7.1.1反馈的基本概念反馈的基本概念1、什么是反馈什么是反馈1. 反馈(feedback)内部反馈外部反馈v-+ ceebccbiiiehv-+b

3、e+-hfeibhrevceoeh1+CTb1CCRb1VL+voR-v+-ib2CcR+eRb2R将电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到输入回路，以影响输入电量的过程。反馈体现了输出信号对输入信号的反作用电路中只有正向传输，没有反电路中只有正向传输，没有反向传输，称为向传输，称为开环状态。开环状态。正向传输正向传输信号从输信号从输入端到输出端的传输入端到输出端的传输反向传输反向传输信号从输信号从输出端到输入端的传输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈既有正向传输，又有反馈 称称为为闭环状态闭环状态。uu+f1oi+RRuuo+i信号的正向传输信号的正向

4、传输信号的正向传输信号的正向传输反馈传输反馈传输(通路通路)（反馈网络）（反馈网络）2 2、开环、开环与闭环与闭环3、负反馈、负反馈的框图表示的框图表示基本放大电路基本放大电路Aidxox反馈网络反馈网络Ffx放大：放大：idoxxA迭加：迭加：fiidxxxA称为开环称为开环放大倍数放大倍数ix+ 反馈：反馈：ofxxF AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=xo / xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相负反馈放大器负反馈放大器4、 本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级

5、放大器中反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中反馈存在于两级以上的放大器中例例VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1级间反馈级间反馈本级反馈本级反馈本级反馈本级反馈7.1.2反馈的判断反馈的判断一、有无反馈的一、有无反馈的判断判断-找联系找联系是否有联系输入、输出回路的反馈通路；是否有联系输入、输出回路的反馈通路；是否影响放大电路的净输入。是否影响放大电路的净输入。(a)没引入反馈的放大电路没引入反馈的放大电路 (b)引入反馈的放大电路引入反馈的放大电路(c) R的接入没引入反馈的接入没引入反馈

6、Rf 为反馈元件为反馈元件。viVCCRCRfvo二、正反馈和二、正反馈和负反馈及其判别负反馈及其判别FidXXX由于净输入信号由于净输入信号 若若 xf 削弱了削弱了xi，使，使 xd xi正反馈正反馈说明说明负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。 例：某原因例：某原因oxfx)(fixxxd ox正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。 负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。反馈反馈极性的极性的判断判断瞬时极性法瞬时极性法对分立元件而言，对分立元件而言，C

7、与与B极性相反，极性相反，E与与B极性相同。极性相同。对集成运放而言，对集成运放而言， uO与与uN极性相反，极性相反， uO与与uP极性相同。极性相同。同一结点，极性相同正反馈同一结点，极性相同正反馈，极性不同负反馈，极性不同负反馈不同结点，极性不同结点，极性相同相同负反馈，极性不同正反馈负反馈，极性不同正反馈设设 vi 瞬时极性瞬时极性为为经经 A判判断断 vo？经经 kf判断判断 xf？用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。 比较比较 xf 与与 xi

8、 的极性的极性 ( ( xi = xi - - xf ) )若若 xf 与与 xi 同相，使同相，使 xi 减小的，为负反馈；减小的，为负反馈；若若 xf 与与 xi 反相，使反相，使 xi 增大的，为正反馈。增大的，为正反馈。例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。 -因为因为差模差模输入电压等输入电压等于于输入输入电压与电压与反馈反馈电压之电压之差，反馈增强了输入电压，差，反馈增强了输入电压，所以为所以为正反馈正反馈。 -反馈信号削弱了输入反馈信号削弱了输入信号，因此为信号，因此为负反馈负反馈。( (a) )正反馈正反馈( (b) )负反馈负反馈例例vI

9、vO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量减小净输入量减小vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量增加净输入量增加a a负反馈负反馈b b正反馈正反馈vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路级间反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)净输入量减小净输入量减小c c级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路分立元件电路反馈极性的判断分立元件电路反馈极性的判断图图 分立元件分立元件放大电路反馈极性的判断放大电路反馈极性的判断反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小负反馈负反馈原则：对分立元件而言，原则

10、：对分立元件而言，C与与B极性极性相反相反，E与与B极性极性相同相同。级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。称直流反馈。 该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点作点Q。交流反馈交流反馈若电路将若电路将交流量反馈到输入回路，交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。则称交流反馈。（注意电容的隔直通交作（注意电容的隔直通交作用）用）交流反馈，影响电路的交流反馈，影响电路的交流工作性能。交流工作性能。直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈+C

11、TRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic三、直流反馈与交流反馈的三、直流反馈与交流反馈的判断判断-看电容看电容/看通路看通路直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈14uu+1A+RfRoiC22R1C交、直流反馈交、直流反馈交流反馈交流反馈15四、输出四、输出端的取样端的取样电压、电流反馈及其判别电压、电流反馈及其判别电压反馈电压反馈：若反馈信号的取样对象是输出电压，反馈信号正比若反馈信号的取样对象是输出电压，反馈信号正比于输出电压。于输出电压。稳定放大电路的输出电压。稳定放大电路的输出电压。电流反馈电流反馈：若反馈信号的取样对象是输出电流，反馈信号正比若反馈信

12、号的取样对象是输出电流，反馈信号正比于输出电流。于输出电流。稳定放大电路的输出电流。稳定放大电路的输出电流。电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的输出端的取样取样对象决定对象决定(1) (1) 将输出端短路，若反馈信号不复存在，为电压反馈；将输出端短路，若反馈信号不复存在，为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。 (2) (2) 除公共端外，若反馈取自输出端除公共端外，若反馈取自输出端, ,为电压反馈；若为电压反馈；若反馈取自非输出端反馈取自非输出端, ,则为电流反馈。则为电流反馈。（3 3）若反馈网络与负载

13、成并联，为电压反馈；若反馈）若反馈网络与负载成并联，为电压反馈；若反馈网络与负载成串联，为电流反馈。网络与负载成串联，为电流反馈。 判断方法判断方法电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路17五、输入五、输入端比较端比较串联、并联反馈及其判别串联、并联反馈及其判别由反馈网络在放大电路由反馈网络在放大电路输入端的输入端的连接方式判定连接方式判定串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极上，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。个电极上，此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。并联反馈：并联反馈：反馈

14、信号加在放大电路输入回路的同一个电极，反馈信号加在放大电路输入回路的同一个电极，此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。串联串联并联并联判别方法：判别方法：(1)(1)将输入回路的反馈节点对地短路，将输入回路的反馈节点对地短路， 若输入信号仍能送入到放大电路中去，则为串联反馈；若输入信号仍能送入到放大电路中去，则为串联反馈； 若输入信号不能在送入到放大电路中去，则为并联反馈。若输入信号不能在送入到放大电路中去，则为并联反馈。(2(2) ) 除公共端外，若反馈信号回送到输入回路的输入端，则为并联反馈。除公共端外，若反馈信号回送到输入回路的输入端，则为并

15、联反馈。 若反馈信号不是回送到输入回路的输入端则为串联反馈。若反馈信号不是回送到输入回路的输入端则为串联反馈。 对于三极管电路：对于三极管电路：T输入量反馈量输入量反馈量T 若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。T输入量反馈量T输入量反馈量204.1 反馈的基本概念与分类 对于运放电路：对于运放电路： 若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相

16、端为并联反馈。联反馈。 若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。端则为串联反馈。反馈量+u+uA输入量反馈量u+输入量u+A输入量+A+u反馈量u+uA+u输入量反馈量21串联反馈串联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf (vf)7.1.3 负反馈的四种组态及其分析要求负反馈的四种组态及其分析要求 负反馈类型有四种组态负反馈类型有四种组态: 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AvFvRS+-vs+-uiufuid+-+-RL+-uo1.1.电压串联

17、负反馈电压串联负反馈 开环电压增益开环电压增益电压反馈系数电压反馈系数闭环电压增益闭环电压增益Voltage-series negative feedback 控制控制iUoU电压放大电压放大viVCCRD1vo+-+-RS1RG2RD2RS2RfRG1ArFgRL+-uoRSiSiiifiid2.2.电压并联负反馈电压并联负反馈开环互阻增益开环互阻增益互导反馈系数互导反馈系数闭环互阻增益闭环互阻增益电流转换成电压电流转换成电压 控制控制iiouVoltage-shunt negative feedbacksf+uTi+VbiCCusRiOiRRRL-f-+cAgFrRLioRS+-vs+-u

18、iuf uid+-+-3.3.电流串联负反馈电流串联负反馈 开环互导增益开环互导增益互阻反馈系数互阻反馈系数闭环互导增益闭环互导增益Current-series negative feedback 控制控制iuoi电压转换成电流电压转换成电流viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RST1T2T3RSiSiiifiidAiFiRLio4.4.电流并联负反馈电流并联负反馈 开环电流增益开环电流增益电流反馈系数电流反馈系数闭环闭环电流电流增益增益注意：不同反馈类型对应不同输入、输出电量，因此不同类注意：不同反馈类型对应不同输入、输出电量，因此不同类 型反馈电路的型反馈电路的 A、kf

19、、Af 含义不同含义不同。Current-shunt negative feedback电流放大电流放大 控制控制iioiRc1c2R+Vc2i-ROsR-ff12+uTisRRTiCCibiuLe2表表5.3.1四种组态负反馈放大电路的比较四种组态负反馈放大电路的比较输出信号输出信号反馈信号反馈信号开环电路的放大倍数开环电路的放大倍数反馈系数反馈系数电压串联式电压串联式电压并联式电压并联式电流串联式电流串联式电流并联式电流并联式o.Uo.Uo.Io.If.Uf.Uf.If.Iio.UUAuu 电压放电压放大倍数大倍数)(io. IUAui转移转移电阻电阻 )S(io.UIAiu 转移转移电导

20、电导io.IIAii 电流放电流放大倍数大倍数of.UUFuu S)(of.UIFiu )(of. IUFuiof.IIFii 例例 判断反馈的组态。判断反馈的组态。反馈通路：反馈通路：T、 R2与与R1交、直流反馈交、直流反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：负负反馈反馈输出端看：输出端看：电流电流负反馈负反馈输入端看：输入端看：串联串联负反馈负反馈电路引入交、直流电流串联负反馈电路引入交、直流电流串联负反馈例例 判断反馈的组态。判断反馈的组态。反馈通路：反馈通路： T3 、 R4与与R2交、直流反馈交、直流反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：负负反馈反馈输出端看：输出端看：电压电压负反馈负反

21、馈输入端看：输入端看：串联串联负反馈负反馈电路引入交、直流电压串联负反馈电路引入交、直流电压串联负反馈7.2.1负反馈负反馈放大电路的一般表达式放大电路的一般表达式基本放大器基本放大器 A反馈网络反馈网络 Fxoxixixf反馈深度反馈深度FA1环路增益环路增益F AxxT df/反馈深度反馈深度 ( (或环路增益或环路增益 T ) )是衡量反馈强弱的一项重是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。要指标。其值直接影响电路性能。开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益317.2负反馈对放大电路性能指标的影响负反馈对放大电路性能指标的影响关于反馈深度的讨论关于反馈深度的讨论一般

22、负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度FA1FAAA 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 A时， 11)5(FA， FAA反馈效果为反馈效果为0，实际上就是，实际上就是没有反馈没有反馈FFFf11 提高增益的稳定性 减少非线性失真 抑制反馈环内噪声 改变输入电阻和输出电阻 在放大器中引入负反馈 降低了放大倍数 使放大器的性能得以改善： 扩展频带7.2.2 负反馈负反馈对放大电路性能的影响对放大电路性能的影响1使放大倍数降低，放大倍数稳

23、定性提高使放大倍数降低，放大倍数稳定性提高闭环时闭环时FAAA 1F则则2)1 (1AFdAdAF只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA 1FAdAAFAdA 11FF即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了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 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。例：例：在电压串联负反馈放大在电压串联负反馈放大电路中，电路中， k18k210F15RRA， 估算反馈系数和反馈深度估算

24、反馈系数和反馈深度F；)1(FA 估算放大电路的闭环电压放大倍数估算放大电路的闭环电压放大倍数；fA 如果开环差模电压放大倍数如果开环差模电压放大倍数 A 的相对变化量为的相对变化量为10%，此时闭环电压放大倍数，此时闭环电压放大倍数 Af 的相对变化量等于多的相对变化量等于多少？少？解：解： 反馈系数反馈系数1 . 01822F11of RRRUUF反馈深度反馈深度45101 . 01011 FA 闭环放大倍数闭环放大倍数101010145.f FAAA Af 的相对变化量的相对变化量%001. 010%10d11d4ff AAAFAA 结论：当开环差模电压放大倍数变化结论：当开环差模电压放

25、大倍数变化 10% 时，时，电压放大倍数的相对变化量只有电压放大倍数的相对变化量只有 0.000 1%，而稳定性，而稳定性提高了一万倍。提高了一万倍。2改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。对对输入电阻的影响输入电阻的影响1)串联串联负反馈增大输入电阻负反馈增大输入电阻iiiIUR iiiifiiiifIUFAUIUUIUR得：得：iif)1(RFAR 结论：引入结论：引入串联负反馈串联负反馈后，后，输入电阻增大输入电阻增大为无反馈为无反馈时的时的 倍。倍。)1(FA 注意：在某些负反馈放

26、大电路中，有些电阻不在反馈注意：在某些负反馈放大电路中，有些电阻不在反馈内内 ,反馈反馈对它不产生影响。对它不产生影响。-只针对串联负反馈。只针对串联负反馈。2) 并联负反馈减小输入电阻并联负反馈减小输入电阻.fiiIII iiiIUR iiifiiiiifIFAIUIIUIUR FARR 1iif得：得：结论：引入结论：引入并联负反馈并联负反馈后，后，输入电阻减小输入电阻减小为无负反为无负反馈时的馈时的 1/ 。)1(FA 负反馈负反馈对输出电阻的影响对输出电阻的影响1)电压电压负反馈减小输出电阻负反馈减小输出电阻Li,0ooofRXIURoffiiUFXXXX放大电路的输出电放大电路的输出

27、电阻定义为：阻定义为：时时当当0i XoooiooUFARIXARIU得：得：FARIUR1oooof结论：引入结论：引入电压负反馈电压负反馈后，放大电路的后，放大电路的输出电阻减小输出电阻减小到无反馈时的。到无反馈时的。)1(1FA fiXXRof2) 电流负反馈增大输出电阻电流负反馈增大输出电阻offiiIFXXXXooooiooooIFARUXARUI 结论：引入结论：引入电流负反馈电流负反馈后，放大电路的后，放大电路的输出电阻增输出电阻增大大到无反馈时的到无反馈时的 倍。倍。)1(oFA oof)1 (RFAR注意：在某些负反馈放大电路中，有些电阻不在反馈注意：在某些负反馈放大电路中，

28、有些电阻不在反馈内内 ,反馈反馈对它不产生影响。对它不产生影响。-只针对电流负反馈。只针对电流负反馈。3展宽频带展宽频带由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，因而对于由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，因而对于 频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。由由ffjAjfAHM1)(及及ffjAjfAHFMF1)(FjfAjfAjfAF)(1)()(可得到可得到HMHfFAf)1 ( FAAAMMMF1因此因此HMHMFfAfA增益带宽积不变，同理增益带宽积不变，同理可获得：可获得：FAffMLL1 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。放大电

29、路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。 无反馈时放大器的通频带：无反馈时放大器的通频带： fbw= f HfL f H 有反馈时放大器的通频带：有反馈时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf可以证明：可以证明：fbwf = (1+AF) fbw放大器的一个重要特性：放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。增益与通频带之积为常数。 即：即： Amf fbwf= Am fbw020lg|A|（dB）F（Hz） Am fL fH fLf fHf Amfxf负反馈负反馈减小了波形失真减小了波形失真 加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FxfAxixoxo大大小小xiA接近正

30、弦波接近正弦波预失真预失真+ix 4减小非线性失真和抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则v 要稳定直流量要稳定直流量引直流负反馈引直流负反馈v 要稳定交流量要稳定交流量引交流负反馈引交流负反馈v 要稳定输出电压要稳定输出电压引电压负反馈引电压负反馈v 要稳定输出电流要稳定输出电流引电流负反馈引电流负反馈v 要增大输入电阻要增大输入电阻引串联负反馈引串联负反馈v 要减小输入电阻要减小输入电阻引并联负反馈引并联负反馈例例 电路如电路如图图 所所示，为了达到下列目的

31、，分别说明应示，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。引入哪种组态的负反馈以及电路如何连接。（3）将输入电流）将输入电流iI转换成稳定的输出电压转换成稳定的输出电压uO。（1）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。）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）将输入电流i1转换成与之成稳定线性关系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流io。(2)应引入电流并联负反馈。应引入电流并联负反馈。电路中将与、与、与分别连接。电路中将与、与、与分别连接。(3)应引入电压并联负反馈。应引入电压并联负反馈。电路中应将与、与、与分别连接。电路

32、中应将与、与、与分别连接。 (1)应引入电压串联负反馈。应引入电压串联负反馈。电路中将与、与、与分别连接。电路中将与、与、与分别连接。举例：举例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，）希望加入信号后，ic3的数值基本不受的数值基本不受R6改变的影响。改变的影响。VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f1R+-47（2）希望接入负载后，输出电压）希望接入负载后，输出电压UO基本稳定。基本稳定。VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f2R+-48（3）希望输入端

33、向信号源索取的电流小。）希望输入端向信号源索取的电流小。VVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f2R+-49（4）希望稳定静态工作点。）希望稳定静态工作点。解：解：以上两种反馈都同时具有交、直流反馈，所以能够稳定静态工作点。以上两种反馈都同时具有交、直流反馈，所以能够稳定静态工作点。如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？CVVVV1512T2TR3RC34+VRCCRT1RR76R-u+iuo+-f1R+-50自激振荡现象：自激振荡现象：在在不加输入信号的情况下，放大电路不加输入信号的情况下，放大电

34、路仍会产生一定频率的信号输出。仍会产生一定频率的信号输出。+iL+u-+u放大器放大器-oR 低频干扰或产生了轻微低频振荡 高频干扰或产生了轻微高频振荡 7.2.3 负反馈负反馈放大电路的放大电路的稳定性稳定性问题问题对于多级放大电路，如果引入过深的负反馈，可能引对于多级放大电路，如果引入过深的负反馈，可能引起自激振荡。起自激振荡。1 负反馈负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件放大电路自激振荡产生的原因和条件1）自激振荡）自激振荡产生的原因产生的原因fidXXX基本放大电路基本放大电路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX iX + 中频时：中频时： |idXX高频或低频时，放大器产生的附加相

35、移达到高频或低频时，放大器产生的附加相移达到180180时。时。为负反馈。为负反馈。 |idXX变为正反馈。变为正反馈。 此时，若满足此时，若满足|dfXX则则X Xi i=0=0，仍会有输出信号。，仍会有输出信号。 基本放大电路AdX oX 反馈网络FfX 自激振荡的过程若无输入时， 01 FA性区直至进入放大器的非线然后不断的进行放大，.经一次放大后：,即使无输入信号，只要满足1 FAOXFXXX ffid0OOXAXFX OOOXAXFX O自激振荡即1 FA又)()()()(fa FAFA得自激振荡条件1)()(kk FA 180)12()()(kfkan 幅值条件相位条件（附加相移）

36、闭环增益反馈深度时，时， 01 FAFAAA 1F2. 自激振荡的条件基本放大电路AdX oX 反馈网络FfX 例：单管阻容耦合共射放大电路的频率响应例：单管阻容耦合共射放大电路的频率响应 270ouA0.707AumAumfLfHBWffOO 90o 180ofLfH2负反馈放大电路稳定性的定性分析负反馈放大电路稳定性的定性分析可见，在低、高频段，放大电路分别产生了可见，在低、高频段，放大电路分别产生了 0 + 90 和和 0 - -90 的附加相移。的附加相移。两级放大电路将产生两级放大电路将产生 0 180 附加相移；三级放大附加相移；三级放大电路将产生电路将产生 0 270 的附加相移

37、。的附加相移。对于多级放大电路，如果某个频率的信号产生的附加对于多级放大电路，如果某个频率的信号产生的附加相移为相移为 180o，而反馈网络为纯电阻，则：，而反馈网络为纯电阻，则： 180argFA满足自激振荡的相位条件，如果同时满足自激振荡的满足自激振荡的相位条件，如果同时满足自激振荡的幅值条件，放大电路将产生自激振荡。幅值条件，放大电路将产生自激振荡。但但三级放大电路三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于，在深度负反馈条件下，对于某某个频率个频率的信号，既满足相位条件，也满足幅度条的信号，既满足相位条件，也满足幅度条件，可以产生件，可以产生自激振荡自激振荡。结论：结论：单级放大电路不会产生

38、自激振荡；单级放大电路不会产生自激振荡；两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽然满足相位条件，但不满足幅度条件，所以也不然满足相位条件，但不满足幅度条件，所以也不会产生自激振荡；会产生自激振荡；1）判断）判断方法方法利用负反馈放大电路回路增益的波特图，分析利用负反馈放大电路回路增益的波特图，分析是否同时满足自激振荡的幅度和相位条件。是否同时满足自激振荡的幅度和相位条件。FA3负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断满足满足自激振荡的幅度自激振荡的幅度条件频率为条件频率为fC满足满足自激振荡的相位自激振荡的相位条件频率为条件频率为fO因为

39、存在因为存在fO ，且，且fO fC ，则电路不稳定。则电路不稳定。判断方法判断方法虽然存在虽然存在fO ，但但fO fC ，则电路稳定，不产生自激振荡。则电路稳定，不产生自激振荡。判断方法小结如下：判断方法小结如下：（1）若不存在）若不存在fO ，则电路稳定则电路稳定（2）若存在若存在fO ，且，且fO fC ，则电路不稳定，必然产生自激振荡。则电路不稳定，必然产生自激振荡。若存在若存在fO ，但但fO fC ，则电路稳定，不产生自激振荡。则电路稳定，不产生自激振荡。例例1：某负反馈放大电路的波特图为：某负反馈放大电路的波特图为：FAf / HZf / HZfofo60dB/lg20FA40

40、2000 90 180 AF( (a) )产生自激产生自激由波特图中的相频特由波特图中的相频特性可见，当性可见，当 f = f0 时，相时，相位移位移 AF = - -180，满足相满足相位条件；位条件；1 FA结论：当结论：当 f = f0 时，电路同时满足自激振荡的相位条时，电路同时满足自激振荡的相位条件和幅度条件，将产生自激振荡。件和幅度条件，将产生自激振荡。此频率对应的对数幅此频率对应的对数幅频特性位于横坐标轴之上，频特性位于横坐标轴之上，即：即：结论：该负反馈放大电路不会产生自激振荡，能够稳结论：该负反馈放大电路不会产生自激振荡，能够稳定工作。定工作。1 FA例例2：由 负 反 馈

41、放 大 电 路由 负 反 馈 放 大 电 路 的波特图可见，当的波特图可见，当 f = f0 ，相位移相位移 AF = - -180 时时f / HZf / HZf0f060dB/lg20FA4020OO 90 180 AFfcfc利用波特图来判断自激振荡利用波特图来判断自激振荡( (b) )不产生自激不产生自激Gm2）稳定裕度）稳定裕度当环境温度、电路参数及电源电压等在一定范围内变当环境温度、电路参数及电源电压等在一定范围内变化时，为保证放大电路也能满足稳定条件，要求放大电路化时，为保证放大电路也能满足稳定条件，要求放大电路要有一定的稳定裕度。要有一定的稳定裕度。 幅值裕度幅值裕度 Gmf

42、/ HZf / HZfofo60dB/lg20FA4020OO 90 180 AFfcfc)dB(lg200mffFAG 对于稳定的负反馈放大对于稳定的负反馈放大电路，电路，Gm 为负值。为负值。 Gm 值愈值愈负，负反馈放大电路愈稳定。负，负反馈放大电路愈稳定。一般要求一般要求 Gm - -10 dB 。相位裕度相位裕度 m 180AF 当当 f = fc 时，时，0lg20 FAcAFm180ff 负反馈放大电路稳定负反馈放大电路稳定对于稳定的负反馈放大电路，对于稳定的负反馈放大电路， m 为正值。为正值。 m 值愈值愈大，负反馈放大电路愈稳定。大，负反馈放大电路愈稳定。一般要求一般要求

43、m 45 f / Hzf / Hzfofo60dB/lg20FA402000 90 180 AFfcfc mGm4.6 负反馈放大电路的稳定问题FAFA1lg20lg20lg20 环路增益的幅频响应写为一般与频率无关，F则F1lg20的幅频响应是一条水平线利用波特图分析关键作出A的幅频响应和相频响应波特图F1lg20水平线Alg20 与与的交点为F1lg20Alg20 1 FA即该点满足工程上要求Gm不小于10dB，相位裕度不小于45度。反馈放大电路稳定性分析(2) 作F1lg20水平线(1) 作出A的幅频响应和相频响应波特图F1lg20在水平线Alg20 与与的交点作垂线交相频响应(3) 判

44、断是否满足相位裕度m 45曲线的一点。若该点 135 a 否则不稳定。或在相频响应的点处作垂线交 135 a Alg20 若P点在 水平线之下，稳定；F1lg20判断稳定性方法于P点，否则不稳定。满足相位裕度，稳定；设一基本放大器的增益为：)105)(1105j)(1100.5j(1766 fffAVj.4101.设反馈系数 ，分析其稳定性10.F.三个极点频率为：fp1=0.5106Hz ， fp2=5106Hz ， fp3=5107Hz 。 其中fp1=0.5106Hz最低，它决定了整个基本放大器的上限频率，称为主极点频率。(1) 作出A的幅频响应和相频响应波特图解：例题(2) 作dB20

45、1lg20F的水平线Alg20 与与F1lg20(3)水平线 相交于E点。与E点相对应的附加相位移为 ，因此，放大器是不稳定的。2250(dB)lgVA2020406080f50k500k5M50M500M0-45-180 -135-225-270f十十倍倍频频程程dB/20 十十倍倍频频程程dB/40 F1lg20E2.将反馈系数 改为 ，分析其稳定性0010. F解： (1) 作dBlg60120 F的水平线F1lg20(2)水平线 相交于D点。Alg20 与与与D点相对应的附加相位移为 ，因此，放大器是稳定的。且m 135450(dB)20uAlg20406080f50k500k5M50

46、M500M0-45-180 -135-225-270f十十倍倍频频程程dB/20 十十倍倍频频程程dB/40 F1lg20D 反馈深度越深，放大器级数越多，越容易自激。F越大，水平线下移，越F1lg20容易自激F越大，表明反馈深度越深结论：0(dB)20uAlg20406080f50k500k5M50M500M0-45-180 -135-225-270f十十倍倍频频程程dB/20 十十倍倍频频程程dB/40 F1lg20D基本放大增大增大 FE相交点交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。Alg20 0(dB)20uAlg20406080f50k500k5M50M500M0-90-1

47、80 -135-225-270f十十倍倍频频程程dB/20 十十倍倍频频程程dB/40 F1lg20D最大环路增益dBFAFAVVVV206080lg20lg20lg20minmaxmax 4 负反馈负反馈放大电路自激振荡的消除方法放大电路自激振荡的消除方法为保证放大电路稳定工作，对于三级或三级以上的为保证放大电路稳定工作，对于三级或三级以上的负反馈放大电路，需采取适当措施破坏自激振荡的幅度负反馈放大电路，需采取适当措施破坏自激振荡的幅度条件和相位条件。条件和相位条件。最简单的方法是最简单的方法是减小反馈系数减小反馈系数或反馈深度，使得在或反馈深度，使得在满足相位条件时不满足幅度条件。满足相位

48、条件时不满足幅度条件。但是，由于反馈深度下降，不利于放大电路其他性但是，由于反馈深度下降，不利于放大电路其他性能的改善，因此通常采用接入电容或能的改善，因此通常采用接入电容或 RC 元件组成元件组成校正网校正网络络，以消除自激振荡。，以消除自激振荡。 简单简单滞后补偿滞后补偿 比较简单的消振措施是在负反馈放大电路的适当地比较简单的消振措施是在负反馈放大电路的适当地方接入一个电容。方接入一个电容。 电容校正网络电容校正网络1）滞后补偿）滞后补偿 接入的电容相当于并联在前一级的负载上，在中、接入的电容相当于并联在前一级的负载上，在中、低频时，容抗很大，所以这个电容基本不起作用。低频时，容抗很大，所

49、以这个电容基本不起作用。 高频时，容抗减小，使前一级的放大倍数降低，高频时，容抗减小，使前一级的放大倍数降低，从而破坏自激振荡的条件，使电路稳定工作。从而破坏自激振荡的条件，使电路稳定工作。简单滞后补偿前后基本简单滞后补偿前后基本放大电路的幅频特性放大电路的幅频特性虚线为补偿前的幅频特性虚线为补偿前的幅频特性实线为补偿后的幅频特性实线为补偿后的幅频特性当当 f = fC 时，时，)(FA趋于趋于-1350，即，即fO fC ，并具有并具有450的相位裕度，的相位裕度，所以电路一定不会产生所以电路一定不会产生自激振荡。自激振荡。 图简单滞后补偿前后基本放大电路简单滞后补偿前后基本放大电路的幅频特

50、性的幅频特性 RC滞后补偿滞后补偿 除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串联组成的联组成的 RC 校正网络来消除自激振荡。校正网络来消除自激振荡。 利用利用 RC 校正网络代替电容校正网络，将使通频带变校正网络代替电容校正网络，将使通频带变窄的程度有所改善窄的程度有所改善。图图 RC 校正网络校正网络密密勒效应补偿勒效应补偿2）超前补偿）超前补偿利用密勒效应将补利用密勒效应将补偿电容、或补偿电偿电容、或补偿电阻和电容跨接放大阻和电容跨接放大电路的输入端和输电路的输入端和输出端。出端。若改变负反馈放大电路在环若改变负反馈放大电路在环路增益为路增益

51、为0dB点的相位，使点的相位，使之超前，也能破坏其自激振之超前，也能破坏其自激振荡条件，使荡条件，使fo fc。通常将通常将补偿电容加在反馈回路补偿电容加在反馈回路。例例 已知放大电路幅频特性近似如已知放大电路幅频特性近似如图所图所示。引入负反馈示。引入负反馈时，反馈网络为纯电阻网络，且其参数的变化对基本放大时，反馈网络为纯电阻网络，且其参数的变化对基本放大电路的影响可忽略不计。回答下列问题电路的影响可忽略不计。回答下列问题：（2）若引入负反馈系数）若引入负反馈系数 F=1则电路是否会产生自则电路是否会产生自激振荡？激振荡？（1）当）当f103Hz，20lg A ？A？（3）若想引入负反馈后电

52、）若想引入负反馈后电路稳定，则路稳定，则 F 的上限值的上限值约为多少？约为多少？解解：（1）当）当f103Hz，20lg A 60dBA的表达式为的表达式为2352215)101)(101 (10)1)(1 (10fjfjffjffjAHH00003318045459010arctan10arctan10arctanfffA所以放大电路一定会产生自激振荡所以放大电路一定会产生自激振荡（2）由（）由（1）可知，）可知，f0=103Hz,且当且当f=f0时，因时，因F1，20lgAF60dB+20lgF0dB（3）为使）为使 f0=103Hz， 20lgAF0dB即即20lgAF60dB+20l

53、gF0所以所以F0.001负反馈放大电路的计算方法：负反馈放大电路的计算方法：等效电路法等效电路法进行微变等效，适用于结构较为简单的进行微变等效，适用于结构较为简单的单级负反馈电路单级负反馈电路拆环分析法拆环分析法方框图法，将电路分解为基本放大电路方框图法，将电路分解为基本放大电路和负反馈网络，分别计算和负反馈网络，分别计算A、F，最后利用负反馈放大，最后利用负反馈放大电路的一般表达式计算电路的一般表达式计算Af。计算结果较为准确，计算过。计算结果较为准确，计算过程较为复杂。程较为复杂。深度负反馈估算法深度负反馈估算法从工程实际出发，在深度负反馈从工程实际出发，在深度负反馈条件下，利用一定的近

54、似条件对放大倍数进行估算。应条件下，利用一定的近似条件对放大倍数进行估算。应用最为广泛。用最为广泛。7.3四类负反馈放大电路四类负反馈放大电路7.3.1 深度深度负反馈条件下放大电路的近似估算负反馈条件下放大电路的近似估算根据根据将将ioFXXAofXXF代入上式代入上式得得即：输入量近似等于反馈量即：输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零 由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“虚虚短短”、“虚断虚断”的概念的概念或或ifXX0fiiXXXFAAA1FFFAA11、深度负反馈的实质、深度负反馈的实质深度负反馈条件下：深度负反馈条件下：X

55、i=Xi-Xf0“虚短虚短”与与“虚断虚断”串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和0iiirIU虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和Ui i= = Ui i - - Uf f 0Ii i= = Ii i - - If f 0Ui i= = Ii i ri i 0812、电压放大倍数近似估算方法1）判断反馈类型2）根据反馈类型，求反馈系数3）根据深度负反馈条件下，闭环增益与反馈系数的关系求闭环增益4）根据输入输出电压电流关系，求闭环电压增益方法一：适合于分立元件方法一：适合于分立元件方法二：适合于集成运放，详见第方法二：适合于集成运放

56、，详见第5章章利用虚短、虚断求输入输入电压关系在深度负反馈条件下，估算输入、输出电阻的方法是将反馈环内的电路按理想情况处理，即可以认为对于串联负反馈：对于并联负反馈：ifR0ifR对于电压负反馈：对于电流负反馈： 0ofRofR 需要注意的是，对于不包含在反馈环路内的电阻，那么在估算电路总的输入、输出电阻时，应将其考虑进去进行计算。 3、输入输出电阻的近似估算方法7.3.2 电压电压串联串联负反馈放大电路负反馈放大电路RifRifRb1ROf0VV+uRRRe1-b1e2RRb1RRCc2uc1-TOf1CCC+L2+ViTb2ifRifRofR841、输入输出电阻、输入输出电阻2、电压放大倍

57、数 例例1.1.分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈 解：解： 求反馈系数：求反馈系数： 求闭环电压放大倍数：求闭环电压放大倍数：feeofuuRRRuuF 11e1fe1uuioufRRRFuuA1VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1例2.运放组成的电压串联负反馈电路 解：解： 利用利用虚短虚短和和虚断虚断的概念得知的概念得知闭环电压增益闭环电压增益00idiu11foioUFRRRuuuuAf 11RRf 则则fOfiRRRuuu11VVV+A+-R1RfuiuuRf+d-uo-3、电压串联负反馈电路的特点反馈系数

58、闭环电压增益实现电压放大输入电阻大，对前级影响小输出电阻小，带负载能力强7.3.2 7.3.2 电压电压并联负反馈并联负反馈Rif0RifRSROf088 例例1.1.分立电路电压并联负反馈分立电路电压并联负反馈闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解：解：反馈系数反馈系数:fRuiF1ofiuffRuRuuiioof fiuiouifRFiuA1)(ifsiosousfRRiuuuA ssioRRRiuf sf+uTi+VbiCCusRiOiRRRL-f-+c 例例2.2.运放组成的电压并联负反馈运放组成的电压并联负反馈利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知u+=u-=0ii=if1f1i

59、ffioufRRRiRiuuA VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+A+LRRfifid1i1Ruoiu特点特点：反馈系数闭环源电压增益电流转换为电压输入电阻小，输出电阻小7.3.4 电流电流并联负反馈并联负反馈ROfRC2Rif0RifRSROf+Vic2RRiCCsLie2c2+uiTsRROic1+fT-2fu1R-bRifRRifofRofR91反馈系数反馈系数:闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解：解：se2e2fifsic2sousfRRRRRRRiRiuuA LL)(e2fe2c2fRRRii e2fe2c2fiiRRRiiF e2e2fiifc2iifRRRFii

60、A 1 例例1.1.分立电路电流并联负反馈分立电路电流并联负反馈Rc1c2R+Vc2i-ROsR-ff12+uTisRRTiCCibiuLe2闭环电压增益：闭环电压增益：利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知例例2. 运放组成的电流并联负反馈放大器运放组成的电流并联负反馈放大器ofiRRRif1RiRiLfo122RRRRRLf 解：解：1RiRiuuALioiousfui=ii R1 ii=ifu-uR+1f-ofo+LiRRRi+idAiii特点特点：反馈系数闭环源电压增益电流放大输入电阻小，输出电阻大闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益例例1. 分立元件组成的电流串联负反馈分立元件组成