模电路第七章反馈

1、第七章第七章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 反馈的概念和分类；反馈的概念和分类；( (难点难点) ) 负反馈的四种组态及反馈的一般负反馈的四种组态及反馈的一般 表示法；表示法；( (难点难点) ) 负反馈对放大电路性能的影响；负反馈对放大电路性能的影响； 负反馈放大电路的分析计算；负反馈放大电路的分析计算； 负反馈放大电路的自激与消振。负反馈放大电路的自激与消振。本章的重点和难点本章的重点和难点习题习题 7.3, 7.4, 7.5(abef), 7.6, 7.9, 7.10（bc),7.1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反馈反馈-将输出量将输出量(电压或电流电压或电流

2、)的一部分或全部的一部分或全部,按一按一定的方式送回到输入回路定的方式送回到输入回路,来影响输入量来影响输入量(电压或电电压或电流流)的一种连按方式。的一种连按方式。放大电路中的反馈形式放大电路中的反馈形式反馈与反馈通路反馈与反馈通路(反馈网络反馈网络），），图图7.1.1 反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图)(iiUI)(iiUI)(ooUI)(ffUI反馈量是仅仅决定于输出量的物理量影响反馈量与输出量关系的所有元器件所构成的网络是在断开反馈且考虑了反馈网络的负载效应的情况下所构成的放大电路2、正反馈与负反馈、正反馈与负反馈(反馈极性反馈极性) 根据反馈的效果可以区分反馈的极性根据反馈

3、的效果可以区分反馈的极性，1使放大电路净输入量增大的反馈称为使放大电路净输入量增大的反馈称为正反馈正反馈，2使放大电路净输入量减小的反馈称为使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈负反馈。由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响输出量。所以，根据输出量的变化也可以区分反输出量。所以，根据输出量的变化也可以区分反馈的极性馈的极性 1反馈的结果使输出量的反馈的结果使输出量的变化变化加大时便为加大时便为正反正反馈，馈，2使输出量的使输出量的变化变化减小时便为减小时便为负反馈负反馈。3 3、直流反馈与交流反馈、直流反馈与交流反馈 仅在直流通路中存在的反仅在直流

4、通路中存在的反馈称为直流反馈；仅在交流通馈称为直流反馈；仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈。路中存在的反馈称为交流反馈。在很多放大电路中，常常是交、在很多放大电路中，常常是交、直流反馈兼而有之。直流反馈兼而有之。4、局部反馈和级间反馈局部反馈级间反馈7.1.2反馈的判断方法反馈的判断方法1、有无反馈、有无反馈2、直流反馈和交流反、直流反馈和交流反馈的判断馈的判断直流反馈与交流反馈的判断直流反馈与交流反馈的判断直流通路交流通路直流反馈与交流反馈的判断直流反馈与交流反馈的判断3、 如何判断反馈的极性？如何判断反馈的极性？瞬时极性法是判断电路中反馈极性的基本方法。瞬时极性法是判断电路中反馈极性的基

5、本方法。具体做法是：具体做法是： (1)(1)规定电路规定电路输入电压信号输入电压信号在某一时刻在某一时刻对地对地的的瞬时瞬时( (变化变化) )极性，并以此为依据，逐级判断电路极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的瞬时中各相关点电流的流向和电位的瞬时( (变化变化) )极性，极性，从而得到从而得到输出信号输出信号的瞬时的瞬时( (变化变化) )极性；极性； (2)(2)根据根据输出信号输出信号的瞬时的瞬时( (变化变化) )极性判断出极性判断出反反馈信号馈信号的瞬时的瞬时( (变化变化) )极性；极性； (3)(3)若若反馈信号反馈信号使基本放大电路的使基本放大电路的净

6、输人信号净输人信号增大增大, ,则说明引入了则说明引入了正反馈正反馈。若。若反馈信号反馈信号使基本放使基本放大电路的大电路的净输入信号减小净输入信号减小, ,则说明引入了则说明引入了负反馈负反馈。+-输出和输入的瞬时变化关系+_输出和输入的瞬时变化关系+_+_+输出和输入的瞬时变化关系图图7.1.6 反馈极性的判断反馈极性的判断局部交直流负反馈级间交直流负反馈分立元件放大电路反馈极性的判断分立元件放大电路反馈极性的判断交直流负反馈+_+-7.1.3交流负反馈的四种组态交流负反馈的四种组态(反馈方式反馈方式) 按基本放大电路的输出端口和反馈网络的按基本放大电路的输出端口和反馈网络的输入端口输入端

7、口连接方式连接方式不同分为电压反馈和电流反不同分为电压反馈和电流反馈，以放大电路的馈，以放大电路的输出电压输出电压作为反馈网络的作为反馈网络的输输入信号入信号的称为的称为电压反馈电压反馈；以放大电路的；以放大电路的输出电输出电流流作为反馈网络的作为反馈网络的输入信号输入信号的称为的称为电流反馈电流反馈。 按基本放大电路的输入端口和反馈网络的按基本放大电路的输入端口和反馈网络的输出端口的连接方式不同分为串联反馈和并联输出端口的连接方式不同分为串联反馈和并联反馈，若反馈网络的输出为电压，即反馈量与反馈，若反馈网络的输出为电压，即反馈量与输入量输入量以电压的形式相叠加以电压的形式相叠加，则称为，则称

8、为串联反馈串联反馈；若反馈网络的输出为电流，即反馈量与输入量若反馈网络的输出为电流，即反馈量与输入量以以电流的形式相叠加电流的形式相叠加，则称为，则称为并联反馈并联反馈。图7.1.1 四种反馈组态电路的方框图电压串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈反馈网络基本放大电路反馈量一、串联一、串联负负反馈反馈串联负反馈串联负反馈串联负反馈串联负反馈,反馈量是反馈反馈量是反馈电压电压Uf,且放大电路的净输入且放大电路的净输入;iifiifUUUUUU二、并联二、并联负负反馈反馈并联负反馈并联负反馈,反馈量是反馈反馈量是反馈电流电流I

9、f,且放大电路的净输入电流且放大电路的净输入电流;iifiifIIIIII三、三、 反馈组态的判断方法反馈组态的判断方法1、电压、电压,电流负反馈方式的判断电流负反馈方式的判断输出短路法输出短路法:令放大电路的令放大电路的输出电压输出电压Uo(或或IoRL)为零为零,此时此时,若若反馈反馈不存在不存在则为电压反馈则为电压反馈,若反馈若反馈存在存在则为电流反馈。则为电流反馈。2、串联、并联反馈方式的判断、串联、并联反馈方式的判断(1) 如果反馈信号与输入信号在输入回路以电压形式相加、如果反馈信号与输入信号在输入回路以电压形式相加、减减(求和求和)则称反馈是串联反馈则称反馈是串联反馈;(2) 如果

10、反馈信号与输入信号在输入回路以电流形式相加、如果反馈信号与输入信号在输入回路以电流形式相加、减减(求和求和)则称反馈是并联反馈。则称反馈是并联反馈。IiIi+3、 由集成运放组成的四种组态的负反馈放大电路由集成运放组成的四种组态的负反馈放大电路电流串连电流并连电压并连电压串连7.2 反馈的方块图及一般表达式反馈的方块图及一般表达式7.2.1 方块图表示法方块图表示法fioiifiifi1 (1)XXXAXAXAAXXXAFXoffiioXXXAFXXX 式中：7.2.2 负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式环路增益 称为反馈深度称为反馈深度 它反映了反馈对放大电路影响的程度。可

11、它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况分为下列三种情况 (1)当当 1时，时， ，负反馈负反馈 (2)当当 1时，时， ，正反馈正反馈 (3)当当 =0 时，时， = ，相当于输入为零，相当于输入为零时仍有输出，故称为时仍有输出，故称为“自激状态自激状态”。FA1fAAFA1FA1FA1FA1fAAAfAfA分析分析FAAfA11AfAFA 环路增益环路增益 是指放大电路和反馈网络所是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当形成环路的增益，当 1时称为时称为深度负深度负反馈反馈，与，与 1+ 1相当。于是闭环放大倍相当。于是闭环放大倍数数FAFFAAA11fFAFA 也就是说在深

12、度负反馈条件下，闭环放大也就是说在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。时的放大倍数比较稳定。 FFAAA11f 在此还要注意的是在此还要注意的是 、 和和 可以是可以是 电压信号电压信号，也可以是电流信号。，也可以是电流信号。iXfXoX 1.当它们都是电压信号时，当它们都是电压信号时， 、 、 无量纲，无量纲， 和和 是电压放大倍数。是电压放大

13、倍数。 AfAFAfA 2.当它们都是电流信号时，当它们都是电流信号时， 、 、 无量纲，无量纲， 和和 是电流放大倍数。是电流放大倍数。 AfAFAfA 3.当它们既有电压信号也有电流信号时，当它们既有电压信号也有电流信号时， 、 、 有量纲，有量纲， 和和 也有专门的放大倍数也有专门的放大倍数 称谓。称谓。fAAAfAF7.3 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析fifififiIIUUXXXXFFAAXXA00f117.3.1 深度负反馈的实质深度负反馈的实质FAAfA1当当 时时,电路中的反馈是电路中的反馈是深度负反馈深度负反馈;11. FA 反馈网络的分析

14、反馈网络的分析ofuuUUFofuiIUFofiuUIFofiiIIF电流串连电流并连电压并连电压串连例例,求深度负反馈条件下的求深度负反馈条件下的Af 根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈根据负反馈基本方程，不论何种负反馈，都可使反馈放大倍数下降放大倍数下降 1+AF倍，只不过倍，只不过不同的反馈组态不同的反馈组态A、F的量的量纲不同而已，但纲不同而已，但AF无量纲。无量纲。7.4负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响7.4.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 在负反馈条件下在负反馈条件下放大倍数放大倍数的稳定性也得到了提高，这的稳定性也得到了提高，这里里放

15、大倍数放大倍数应该与反馈组态相对应应该与反馈组态相对应AAAFAAAFAAFAAFAAFAd)1 (1d)1 (d)1 (dd)1 (dff22f 有反馈时有反馈时放大倍数放大倍数的稳定性比无反馈时提高了的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。倍。FAAfA17.4.2 负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻的影响负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻的影响1、对输入电阻的影响、对输入电阻的影响（1）串联负反馈的输入电阻）串联负反馈的输入电阻负反馈使得负反馈使得RifRiRif :闭环输入电阻闭环输入电阻Ri :开环输入电阻开环输入电阻(1)(1)ifiifiiiiiiiiUUURIIUAFUIUAF

16、IAF R（2）并联负反馈的输入电阻）并联负反馈的输入电阻Rif=Ri/(1+AF)负反馈使得负反馈使得RifRiRif :闭环输入电阻闭环输入电阻Ri :开环输入电阻开环输入电阻iifiiiiURIURI2、对输出电阻的影响、对输出电阻的影响 负反馈使得负反馈使得RofRoRof:闭环输出电阻闭环输出电阻; Ro :开环输出电阻开环输出电阻;7.4.5引入负反馈的一般原则引入负反馈的一般原则(要求自学书上要求自学书上7.4.5的内容的内容)1 1、要稳定直流量（如、要稳定直流量（如Q Q点），应引入直流负反馈；点），应引入直流负反馈；2 2、要稳定交流性能，应引入交流负反馈；、要稳定交流性能

17、，应引入交流负反馈；3 3、要稳定输出电压，应引入电压负反馈；、要稳定输出电压，应引入电压负反馈；4 4、要稳定输出电流，应引入电流负反馈；、要稳定输出电流，应引入电流负反馈；5 5、要提高输入电阻，应引入串联负反馈、要提高输入电阻，应引入串联负反馈6 6、要减少输入电阻，应引入并联负反馈；、要减少输入电阻，应引入并联负反馈； 。7.5负反馈放大电路的自激振荡及消除负反馈放大电路的自激振荡及消除方法方法自激振荡：自激振荡： 无输入信号，有输出（稳定的正弦信号输出）。无输入信号，有输出（稳定的正弦信号输出）。 AAAFf=1由于当Af 趋于无穷时，产生自激振荡，即有：= 0 改写为1FAFA1相

18、位平衡条件相位平衡条件又可写为 幅度平衡条件幅度平衡条件1|FA AF= A+ F=(2n+1) n=0,1,2,37.5.1负反馈产生自激振荡的原因及条件负反馈产生自激振荡的原因及条件7.5.3 常用的消振方法：常用的消振方法： 1、消振原则：、消振原则： 破坏幅值或相位条件破坏幅值或相位条件 2、最简便的方法：、最简便的方法： 调整反馈电阻阻值使调整反馈电阻阻值使 F下降下降 下降下降 。此法缺此法缺点：点：F减小是有限的。减小是有限的。 F下降，下降， 下降，此时反馈深下降，此时反馈深度也减小。度也减小。 3、采用相位滞后补偿的方法使放大器在高频时，、采用相位滞后补偿的方法使放大器在高频

19、时，幅值衰减很快，接入电容幅值衰减很快，接入电容C（有时还有（有时还有R）。）。7.6放大电路中的正反馈放大电路中的正反馈(知识扩展知识扩展)自学自学|FA|FA第七章小结第七章小结学完本章后，应在理解反馈基本概念的基础上，达学完本章后，应在理解反馈基本概念的基础上，达到下列要求：到下列要求：(1)(1)能够能够正确判断正确判断电路中是否引入了反馈以及反馈的电路中是否引入了反馈以及反馈的性质，例如是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还性质，例如是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈；如为交流负反馈，是哪种组态的反馈。是负反馈；如为交流负反馈，是哪种组态的反馈。(2)(2)正确理解负反馈放大电路

20、放大倍数正确理解负反馈放大电路放大倍数A Af f在不同反馈在不同反馈组态下的物理意义，并能够估算深度负反馈条件下组态下的物理意义，并能够估算深度负反馈条件下的放大倍数。的放大倍数。(3)(3)掌握负反馈四种组态对放大电路性能的影响，并掌握负反馈四种组态对放大电路性能的影响，并能够根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈。能够根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈。(4)正确理解正确理解负负反馈放大电路产生自激振荡的原因，反馈放大电路产生自激振荡的原因，并了解消除自激振荡的方法。并了解消除自激振荡的方法。 1 负反馈的引入可以稳定放大电路的负反馈的引入可以稳定放大电路的输出量输出量*电压电压

21、反馈稳定反馈稳定输出电压输出电压*电流电流反馈稳定反馈稳定输出电流输出电流反馈量与输出量成比例反馈量与输出量成比例(当输出量当输出量变化变化为零为零,则则反馈量为零反馈量为零)2 并联负反馈并联负反馈,反馈量是反馈反馈量是反馈电流电流If,且且Ii =Ii-If3 串联负反馈串联负反馈,反馈量是反馈反馈量是反馈电压电压Uf,且且Ui =Ui-Uf4 放大电路中应引入电压负反馈还是电流反馈，放大电路中应引入电压负反馈还是电流反馈，取决于取决于负载欲得到负载欲得到稳定的电压还是稳定的电流；稳定的电压还是稳定的电流；放大电路中应引入串联负反馈还是并联负反馈，放大电路中应引入串联负反馈还是并联负反馈，

22、取决于输入信号源取决于输入信号源是恒压源（或近似恒压源）是恒压源（或近似恒压源）还是恒流源（或近似恒流源）还是恒流源（或近似恒流源） 。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5 四种反馈组态的放大倍数依此为四种反馈组态的放大倍数依此为iouuuufAioiuuifAiouiiufAioiiiifA6 负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式7 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析8 提高放大提高放大倍数倍数的稳定性的稳定性10 影响串联负反馈的输入电阻影响串联负反馈的输入电阻9 影响并联负反馈的输入电阻影响并联负反馈的输入电阻12 影响电压负反馈输出电阻影响电压负反馈输出电阻11 影响电流负反馈输出电阻影响电流负反馈输出电阻13 产生自激振荡的原因及条件产生自激振荡的原因及条件自测题自测题一、在括号内填入一、在括号内填入“”或或“