模拟电子电路负反馈4

1、比较环节比较环节采样环节采样环节1. 1. 从采样环节看，反馈量是采样输出电压还是采样输出电流。从采样环节看，反馈量是采样输出电压还是采样输出电流。2.2.从比较环节看，从比较环节看， 反馈量和输入量是以电压方式叠加还是以反馈量和输入量是以电压方式叠加还是以电流方式叠加。电流方式叠加。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈四种组态四种组态：电压串联电压串联；电压并联电压并联；电流串联电流串联；电流并联电流并联并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈负反馈组态负反馈组态 (negative feedback configuration) 复习回顾复习回顾 表表6.1. 信号在四种反馈组态中的具体形式信号在四种

2、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联电流串联电流并联电流并联fi,XXXioXfiiUUU,oUfiiIII,oIoUoI.iofofioXXAXXFXXA 复习回顾复习回顾fiiUUU,fiiIII,基本放大器A取样反馈网络F比较Xf.Xi.净 输入信号（反馈信号）（输出信号）（输入信号）Af反馈放大器Xi.Xo.6-4-1四种组态反馈放大器四种组态反馈放大器特征增益特征增益和和特征反馈系数特征反馈系数的定义及近似计算的定义及近似计算四种组态交流负反馈放大电路中，有一些共同规律,比如有统一基本框图和基本方程框架FAAXXAXXFXXAiofofio 1为了反映四种反馈

3、组态的特点，根据不同组态定义不同的增益和反馈系数基本放大器A取样反馈网络F比较Xf.Xi.净 输入信号（反馈信号）（输出信号）（输入信号）Af反馈放大器Xi.Xo.一一.电压串联负反馈电压串联负反馈(voltage-series) uuuioufofuiouFAAUUAUUFUUA 1,.iofofioXXAXXFXXA Au、Fu、Auf无量纲无量纲电压串联负反馈放大器电路电压串联负反馈放大器电路开环电压增益 电压反馈系数闭环电压增益 Ag、Agf电导量纲；电导量纲；Fr电阻量纲电阻量纲二二.电流串联负反馈电流串联负反馈(current-series) rggiogfofriogFAAUIA

4、IUFUIA 1,.iofofioXXAXXFXXA 电流串联负反馈放大器电路电流串联负反馈放大器电路开环互导增益互阻反馈系数闭环互导增益三三.电压并联负反馈电压并联负反馈 (voltage-parallel)电压并联负反馈放大器电路电压并联负反馈放大器电路grriorfofgiorFAAIUAUIFIUA 1,A Ar r、A Arfrf电阻量纲；电阻量纲；F Fg g 电导量纲电导量纲.iofofioXXAXXFXXA 互导反馈系数开环互阻增益闭环互阻增益四四. 电流并联负反馈电流并联负反馈(current-parallel) 电流并联负反馈放大器电路电流并联负反馈放大器电路iiiioif

5、ofiioiFAAIIAIIFIIA 1,Ai、Aif、Fi无量纲无量纲.iofofioXXAXXFXXA 电流反馈系数开环电流增益闭环电流增益反馈方式串联电压型并联电压型串联电流型并联电流型被取样的输出信号参与比较的输入量开环增益反馈系数 闭环增益闭环输出电阻Rof闭环输入电阻RifioXXA ofXXF FAAXXAiof 1ifiUUU、ifiIII、ifiUUU、ifiIII、oXoUoUoIoIfi,iXXX表表6-2 6-2 四种反馈组态下，四种反馈组态下，A,F A,F 和和A Af f 的不同含义以及闭环输入、的不同含义以及闭环输入、输出电阻比较输出电阻比较关于四种组态的结论关

6、于四种组态的结论不同的组态，对信号源内阻的要求也不尽相不同的组态，对信号源内阻的要求也不尽相同同不同的组态，其开环增益、闭环增益和反馈不同的组态，其开环增益、闭环增益和反馈系数的物理含义是不一样的系数的物理含义是不一样的不同的组态，对闭环输入不同的组态，对闭环输入, ,输出电阻产生的影输出电阻产生的影响不同响不同五、深度负反馈条件下，近似计算的原理与步骤五、深度负反馈条件下，近似计算的原理与步骤1. 1. 集成运算放大器的开环集成运算放大器的开环(open-loop)(open-loop)传输特性传输特性AuudUCCUEEuouoUCCUEE0Auuduu图613集成运算放大器开环传输特性

7、(a)运放符号(b)开环传输特性ud 运放工作在线性区运放工作在线性区 uA又又idR:又有有限限ou运放工作在线性区运放工作在线性区称：称：“虚断虚断”)( uuAuuo0)( uoAuuu uu即即称称“虚短虚短”0 ii所所以以：为了保证运放工为了保证运放工作在线性区，电作在线性区，电路必须引入负反路必须引入负反馈。馈。uA由于在分析运算在分析运算放大器处于放大器处于线性状态时，线性状态时，可把可把两输入两输入端视为等电端视为等电位位，这一特，这一特性称为性称为 “虚虚短短”。由于运放的输入电阻由于运放的输入电阻非常高，在分析处于非常高，在分析处于线性状态运放时，可线性状态运放时，可以把

8、以把两输入端视为等两输入端视为等效开路效开路，这一特性称，这一特性称为为“虚断虚断”。 线性工作状态线性工作状态 运放的同相和反相输入端电流近似为零运放的同相和反相输入端电流近似为零i+=i-0 运放的同相和反相输入端电位近似相等运放的同相和反相输入端电位近似相等u+=u-虚地虚地如将运放的同相端接地如将运放的同相端接地u+=0，则，则u-=0,即反相端即反相端是一是一 个不接个不接“地地”的的“地地”，称为，称为“虚地虚地”虚虚断断虚虚短短2. 近似估算的依据近似估算的依据fifiXXXX 深度负反馈条件下深度负反馈条件下 具体化为具体化为fiUU fiII （串联反馈串联反馈）； （并联反

9、馈并联反馈）五、深度负反馈条件下，近似计算的原理与步骤五、深度负反馈条件下，近似计算的原理与步骤串联负反馈，输入端电压串联负反馈，输入端电压0fi UUUi0i RUIii深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断0fi IIIi0i RIUii虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流并联负反馈，输入端电流 fI iI iI iU + - iI iU + - fI iI fU iU iI iU + - fU iU iI iU + - 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“两虚两虚”的概念的概念 3.近似估算的步骤近似估算的步骤1). 反馈类型判断反馈

10、类型判断3). 依据依据Xi Xf求求Auf的表达式的表达式 ；2). 求求Xi、 Xf 的表达式的表达式 ；五、深度负反馈条件下，近似计算的原理与步骤五、深度负反馈条件下，近似计算的原理与步骤1. 闭环增益(closed-loop gain) Auf fifiiIIIII0一、反相比例放大器一、反相比例放大器-+1211,RURUUIRURUUIoofiii 12RRUUAiouf 6-4-2 6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态集成运算放大器的两种基本反馈组态反相比例放大器电路电路Auuo(a)R2Ii.If.Ii.R1uiuoUCCuiAufR2/R1UEE0(b)图614并联电

11、压负反馈反相比例放大器 (a)电路；(b)闭环传输特性 6-4-2 6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态集成运算放大器的两种基本反馈组态2.闭环输入电阻闭环输入电阻Rif111RRZRRiif 011221 uuARARZ6-4-2 6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态集成运算放大器的两种基本反馈组态3. 闭环输出电阻闭环输出电阻Rof0ofR6-4-2 6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态集成运算放大器的两种基本反馈组态 反相比例放大器电路 ofifidURRRUUUUU211二、同相比例放大器二、同相比例放大器+121211RRRRRUUAiouf 6-4-2 6-

12、4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态集成运算放大器的两种基本反馈组态同相比例放大器电路同相比例放大器电路AuuoR2R1uiuoUCCuiAuf1+R2/R1UEE0图616串联电压负反馈反相比例放大器uf(a)电路(b)闭环传输特性二、同相比例放大器二、同相比例放大器6-4-2 6-4-2 集成运算放大器的两种基本反馈组态集成运算放大器的两种基本反馈组态643分立元件负反馈放大器的分析计算分立元件负反馈放大器的分析计算一、单级负反馈放大器电路一、单级负反馈放大器电路1. 单级串联电压负反馈电路单级串联电压负反馈电路1 ofoifibeiUUFUUUUUU1 ioufofiUUAUUU在在

13、深深反反馈馈条条件件下下：反馈网络反馈网络EeifieiiEcEeefRIUUUUUURIRIUU ELioufLcLCcoRRUUARIRRIU )(在深反馈条件下：2. 单级串联电流负反馈电路单级串联电流负反馈电路一、单级负反馈放大器电路一、单级负反馈放大器电路反馈网络反馈网络用等效模型精确计算：用等效模型精确计算： EbeLufRrRA 1EcEefiRIRIUU fiiofIIIRUI 21211RRUUARURUUIIIioufiiiifi 在深反馈条件下：3. 单级并联电压负反馈电路单级并联电压负反馈电路一、单级负反馈放大器电路一、单级负反馈放大器电路反馈网络iU 图图619串联电

14、压负反馈电路串联电压负反馈电路R2c1R1R5R4R6RLC1+_Uf.R3C3V1V2c2C2UoUCCUi.反馈网络反馈网络e1b1iU+_+_+_+二、多级反馈放大器电路二、多级反馈放大器电路1. 1. 串联电压负反馈电路串联电压负反馈电路oofiURRRUFUU 433oofUFURRRU 4333431RRRFUUAiouf 二、多级反馈放大器电路二、多级反馈放大器电路反馈网络1. 1. 串联电压负反馈电路串联电压负反馈电路 图图621 并联电流负反馈电路并联电流负反馈电路2. 并联电流负反馈电路并联电流负反馈电路 R2CCR3RLUo.R6CER1Ii.c1If.Ui.e1V1e2

15、UCCR4V2R5Rof反馈网络反馈网络b1c2iUiI+_+_+_+二、多级反馈放大器电路二、多级反馈放大器电路2. 并联电流负反馈电路并联电流负反馈电路5165RRRRRUUALiouf fiII 6552RRRIIef 6552RRRIc 11RURUUIiiii LfLcLcoRRRRIRIRRIU )()(5652422eI 反馈网络反馈网络2. 并联电流负反馈电路并联电流负反馈电路265525611eefIRRRIRRI 052 RfeIIIfRIRRI565 2eI5RIfI2. 并联电流负反馈电路并联电流负反馈电路5165RRRRRUUALiouf fiII 6552RRRII

16、ef 6552RRRIc 1111,RIRIURURUUIfiiiiii LfLcLcoRRRRIRIRRIU )()(565242反馈网络反馈网络 图图622 串联电流负反馈电路串联电流负反馈电路 3.串联电流负反馈电路串联电流负反馈电路R2Ui.R3c1Ui.V1c2R4V2R5CBUf.R8b1R1CCRLUo.e3UCCR6V3R7+_+_+_+_+_+反馈网络反馈网络3.串联电流负反馈电路串联电流负反馈电路378373RRRRRIUef 反馈网络反馈网络3eI 8RI 378378eRIRRRRI 38RIURf 378378eRIRRRRI 38RIURf 378373RRRRRI

17、Uef 378378eRIRRRRI 38RIURf LeLeoRIRRIU 363)(fiUU 73783RRRRRRUUUUALfoiouf 图图623 三级并联电压负反馈电路三级并联电压负反馈电路 4.4.并联电压负反馈电路并联电压负反馈电路Ui.V1R3CE1R1If.Ii.R2c1R4R6CE3R8R7UCCV2V3b1RifR1Uo.c2c3R5iUiI+_+_+_+反馈网络反馈网络18RRUUAiouf fiII ,1RUIii 8RUIof 4.并联电压负反馈电路并联电压负反馈电路反反馈馈网网络络图624 串联电流正反馈电路5. 5. 串联电流正反馈电路串联电流正反馈电路反馈网

18、络反馈网络+-例例2电路如图627所示。这是一个两级放大器，第一级为场效应管差分放大器，第二级为运放构成的反相比例放大器。(1)为进一步提高输出电压稳定度，试正确引入反馈。(2)计算没有引入反馈时放大倍数。 (3)计算引入反馈后的闭环放大倍数Auf=?(4)若一定要求引入并联电压负反馈，电路应如何改接?R4R3Rf1R5uo1ufR2 UDDR2V1V2Rf2abcuoR1uiIoR1 UEE（ gm ）IfSR4R3Rf1R5uo1ufR2 UDDR2V1V2Rf2abcuoR1uiIoR1 UEE（ gm ）IfS342RRAu 111RRAfufioffUURRRU 1112111uuo

19、oioiouAAUUUUUUA 单端输出）单端输出）()(213211RRgUUAmiou -+-+T2Rb1Re1Rc1Rc2Rc3Re3c1c2c3e2e3e1b1C2例题：例题：按要求引入适当的反馈。按要求引入适当的反馈。（1）提高从）提高从b1端看进去的输入电阻端看进去的输入电阻反馈类型判断的反运用反馈类型判断的反运用先标出各相关点先标出各相关点的瞬时极性的瞬时极性FR应引入串联负反馈应引入串联负反馈+-+-（2）减小输出电阻）减小输出电阻T2Rb1Re1Rc1Rc2Rc3Re3c1c2c3e2e3e1b1C2FR应引入电压负反馈应引入电压负反馈+-+-+T2Rb1Re1Rc1Rc2R

20、c3Re3c1c2c3e2e3e1b1C2（3） Rc3改变时改变时,其上的其上的Io (在给定在给定Ui情况下的输出交流电流情况下的输出交流电流有效值有效值) 基本不变。基本不变。FR应引入电流负反馈应引入电流负反馈+-+-（4 4） 希望各级静态工作点基本稳定希望各级静态工作点基本稳定应引入直流负反馈应引入直流负反馈T2Rb1Re1Rc1Rc2Rc3Re3c1c2c3e2e3e1b1C2+-+-+e3v c3b1v e3e1T2Rb1Re1Rc1Rc2Rc3Re3c1c2c3e2e3e1b1C2（5）希望输出端接上负载电阻）希望输出端接上负载电阻 RL后后,Uo (在给定在给定Ui情况下的

21、情况下的输出交流电压有效值输出交流电压有效值) 基本不变。基本不变。FR应引入电压负反馈应引入电压负反馈+-+-+自测题自测题 根据要求引入合适的反馈。根据要求引入合适的反馈。1）提高输入电阻；）提高输入电阻；2）减小输出电阻；）减小输出电阻；3）减小放大电路从信号源索取的电流；）减小放大电路从信号源索取的电流；4）增强带负载能力；）增强带负载能力；5）稳定静态工作点；）稳定静态工作点；6）希望接上负载后，输出电压基本不变。）希望接上负载后，输出电压基本不变。b1到到c3e1到到e3b1到到c3e1到到e3b1到到c3b1到到c3或者或者e1到到e3自测题自测题 电路如图所示，为了达到以下目的

22、，分别说明应引电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引入哪种组态的反馈以及电路如何连接。入哪种组态的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；）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iI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;（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。自测题自测题 电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引入哪种组态的反馈以及电路如何连接。入哪种组态的反馈以及电路如何连接。（1）减小放大电

23、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iI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;（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。自测题自测题 电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引电路如图所示，为了达到以下目的，分别说明应引入哪种组态的反馈以及电路如何连接。入哪种组态的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；）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iI转换成与之成稳定线性关

24、系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流iO;（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。 一、在括号内填入一、在括号内填入“”或或“”，表明下列说法，表明下列说法是否正确。是否正确。 （1）若放大电路的放大倍数为负，则引入的反馈一）若放大电路的放大倍数为负，则引入的反馈一定是负反馈。定是负反馈。 （ ） （2）负反馈放大电路的放大倍数与组成它的基本放）负反馈放大电路的放大倍数与组成它的基本放大电路的放大倍数量纲相同。大电路的放大倍数量纲相同。 （ ） （3）若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，）若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，输出电压基本不

25、变。输出电压基本不变。 （ ）自自 测测 题题二、已知交流负反馈有四种组态：二、已知交流负反馈有四种组态： A电压串联负反馈电压串联负反馈 B电压并联负反馈电压并联负反馈 C电流串联负反馈电流串联负反馈 D电流并联负反馈电流并联负反馈 选择合适的答案填入下列空格内，只填入选择合适的答案填入下列空格内，只填入A、B、C或或D。 （1）欲得到电流电压转换电路，应在放大电路中引入）欲得到电流电压转换电路，应在放大电路中引入 ； （2）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入路中引入 ； （3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负

26、载能力，应在）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入放大电路中引入 ； （4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入电路中引入 。自自 测测 题题BACD三三. 选择合适的答案填入空内。选择合适的答案填入空内。 （1）对于放大电路，所谓开环是指）对于放大电路，所谓开环是指 。 A无信号源无信号源 B无反馈通路无反馈通路 C无电源无电源 D无负载无负载 而所谓闭环是指而所谓闭环是指 。 A考虑信号源内阻考虑信号源内阻 B存在反馈通路存在反馈通路 C接入电源接入电源 D接入负载接入负载 （2）在输入量不变的情况下，若引入反馈后）在输入量不变的情况下，若引入反馈后 ，则说明引入的，则说明引入的反馈是负反馈。反馈是负反馈。 A输入电阻增大输入电阻增大 B输出量增大输出量增大 C净输入量增大净输入量增大 D净输入量减小净输入量减小 BBD（3）直流负反馈是指）直流负反馈是指 。 A直接耦合放大电路中所引入的负反