放大电路中的反馈(1)ppt课件

1、第六章放大电路中的反响6.1 负反响的概念负反响的概念凡是将放大电路输出端的信号电压或电流凡是将放大电路输出端的信号电压或电流的一部分或全部引回到输入端，与输入信号的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反响。迭加，就称为反响。假设引回的信号减弱了输入信号，就称为负反响。假设引回的信号减弱了输入信号，就称为负反响。假设引回的信号加强了输入信号，就称为正反响。假设引回的信号加强了输入信号，就称为正反响。这里所说的信号普通是指交流信号，这里所说的信号普通是指交流信号，所以判别正负反响，就要判别反响信号与所以判别正负反响，就要判别反响信号与输入信号的相位关系，同相是正反响，反输入信号的相位

2、关系，同相是正反响，反相是负反响。相是负反响。放大器放大器输出输出输入输入取取+ 加强输入信号加强输入信号 正反响正反响 用于振荡器用于振荡器取取 - 减弱输入信号减弱输入信号 负反响负反响 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反响的作用：稳定静态任务点；稳定放大倍数；提负反响的作用：稳定静态任务点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反响网络反响网络叠加叠加反响反响信号信号实践被放大信号实践被放大信号反响框图：反响框图：ufud例：例：Rf 、RE1组成反响组成反响网络，反响系数：网络，反响系数：fEEofRRRUUF11+C1RB1

3、RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf6.2 负反响的类型及分析方法负反响的类型及分析方法6.2.1 负反响的类型负反响的类型一、电压反响和电流反响一、电压反响和电流反响电压反响：反响信号取自输出电压信号。电压反响：反响信号取自输出电压信号。电流反响：反响信号取自输出电流信号。电流反响：反响信号取自输出电流信号。电压负反响：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电压负反响：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反响：可以稳定输出电流、增大输出电阻。电流负反响：可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反响所采样的信号不同，可以分为电压根据反响所采样的信号不同，可以

4、分为电压反响和电流反响。反响和电流反响。RLuoRLuo电压反响采样的两种方式：电压反响采样的两种方式：采样电阻很大采样电阻很大电流反响采样的两种方式：电流反响采样的两种方式：RLioiERLioiERf采样电阻很小采样电阻很小根据反响信号在输入端与输入信号比较方式根据反响信号在输入端与输入信号比较方式的不同，可以分为串联反响和并联反响。的不同，可以分为串联反响和并联反响。串联反响：反响信号与输入信号串联，即反响串联反响：反响信号与输入信号串联，即反响电压信号与输入信号电压比较。电压信号与输入信号电压比较。并联反响：反响信号与输入信号并联，即反响并联反响：反响信号与输入信号并联，即反响信号电流

5、与输入信号电流比较。信号电流与输入信号电流比较。串联反响使电路的输入电阻增大；串联反响使电路的输入电阻增大；并联反响使电路的输入电阻减小。并联反响使电路的输入电阻减小。二、串联反响和并联反响二、串联反响和并联反响iifibib=i-if并联反响并联反响ufuiubeube=ui-uf串联反响串联反响三、交流反响与直流反响三、交流反响与直流反响交流反响：反响只对交流信号起作用。交流反响：反响只对交流信号起作用。直流反响：反响只对直流起作用。直流反响：反响只对直流起作用。假设在反响网络中串接隔直电容，那么可以假设在反响网络中串接隔直电容，那么可以隔断直流，此时反响只对交流起作用。隔断直流，此时反响

6、只对交流起作用。在起反响作用的电阻两端并联旁路电容，可在起反响作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反响只对交流信号起作用；有的反有的反响只对交流信号起作用；有的反响只对直流信号起作用；有的反响对交、响只对直流信号起作用；有的反响对交、直流信号均起作用。直流信号均起作用。添加隔直电容添加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反响作用。只对交流起反响作用。注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C添加旁路电容添加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反

7、响作用。只对直流起反响作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1负负反反响响交流反响交流反响直流反响直流反响电压串联负反响电压串联负反响电压并联负反响电压并联负反响电流串联负反响电流串联负反响电流并联负反响电流并联负反响稳定静态任务点稳定静态任务点负反响的分类小结负反响的分类小结6.2.2 负反响的分析方法负反响的分析方法分析步骤：分析步骤：3. 能否负反响？能否负反响？4. 是负反响！那么是何种类型的负反响？是负反响！那么是何种类型的负反响？判别反响的组态判别反响的组态1. 找出反响网络电阻。找出反响网络电阻。2. 是交流反响还是直流

8、反响？是交流反响还是直流反响？一、反响类型的判别一、反响类型的判别正反响和负反响的判别正反响和负反响的判别 在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，用“+、“-表示。按信号传输方向依次判别相关点的瞬时极性，直至判别出反响信号的瞬时极性。假设反响信号的瞬时极性使净输入减小，那么为负反响；反之为正反响。 反响信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性一样的为正反响，瞬时极性相反的是负反响。 反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样的为负反响，瞬时极性相反的是正反响。 以上输入信号和反响信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。瞬瞬时时极极性性法法 对三极管来说这两点是基极和发

9、射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相 输入端。电压串联负反响电压串联负反响瞬时极性法当vi一定时： 假设假设 RL vovfvidvo 电压串联负反响电压串联负反响电压负反响电压负反响串联负反响串联负反响输出回路输出回路输入回路输入回路根本放大器反响网络gViViVfVoIgRLRoV.AFAF vividvfvo反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样为负反响。电压负反响稳定输出电压电压负反响稳定输出电压反响信号与电压成比例，是电压反响。 反响电压Vf与输入电压Vid是串联关系， 故为串联负反响。例例1 1：试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。试分析该电路存在的反响，并判

10、别其反响组态。 经Rf加在发射极E1上的反响电压Vf与输入电压Vi是串联关系， 故为串联负反响。+vf-解：根据瞬时极性法判别该电路为负反响。输出回路反响信号与电压成比例，是电压反响。输入回路反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样为负反响。电压串联负反响电压串联负反响例例2 2：试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。 解: 根据瞬时极性法电路是负反响。 反响信号vf和输入信号vi加在运放A1的两个输入端，故为串联反响。 反响信号与输出电压成比例，故为电压反响。反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样为负反响。交直流串联电压负反

11、响交直流串联电压负反响AFoIgRLRoV.gIiIiIfI.电压并联负反响电压并联负反响AF voIiIidIf反响信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反为负反响。电压负反响电压负反响输出端的取样是电压输出端的取样是电压并联负反响并联负反响输入端输入端IiIi和和IfIf以并联的方式进展比较以并联的方式进展比较电流并联负反响电流并联负反响AFoIgRLRoVgIiIiIfI. ii iidifAF反响信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反为负反响。io当ii一定时：假设假设 RL变化变化 ioifiidio 经过R、Rf电流负反响稳定输出电流电流负反响稳定输出电流电流负反

12、响电流负反响输出端的取输出端的取样是电流样是电流并联负反响并联负反响输入端输入端IiIi和和IfIf以并联的以并联的方式进展比方式进展比较较例3：试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。电流并联负反响电流并联负反响解：解：根据根据瞬时瞬时极性极性法判法判别别iIiI 输入信号与反响信号是并联的方式，所以是并联负反响。反响信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反是负反响。反响信号取自与输出电流，所以是电流负反响。fI例4：反响信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反是负反响。试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。试分析该电路存在的反

13、响，并判别其反响组态。电流并联负反响电流并联负反响输入信号与反响信号是并联的方式， 所以是并联负反响。反响信号取自与输出电流，所以是电流负反响。解：根据瞬时极性法判别电流串联负反响电流串联负反响AFgViViVfVoIgRLRoVAF vividvf 反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样为负反响。io输出端的取样是电流，所以是电流负反响。输出端的取样是电流，所以是电流负反响。输入端输入端VidVid和和VfVf以串联的方式进展比较，以串联的方式进展比较，所以是串联负反响。所以是串联负反响。例5：电流串联负反响试分析该电路存在的反响，并判别其反响组态。试分析该电路存在的反响，并判别

14、其反响组态。反响信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性一样为负反响。解：根据瞬时极性法判别例6：试判别电路的反响组态。解: 根据瞬时极性法 经Rf 加在E1上是交流负反响。反响信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反响。 交流电压串联负反响。经电阻R1加在基极B1上的是直流电流并联负反响。电压反响和电流反响 将输出电压将输出电压短路短路，假设反响信号为零，假设反响信号为零，那么为电压反响；假设反响信号依然存在，那么为电压反响；假设反响信号依然存在，那么为电流反响。那么为电流反响。电压反响：反响信号的大小与输出电压成比电压反响：反响信号的大小与输出电压成比 例的反响称为电压反响；例的反

15、响称为电压反响；电压反响与电流反响的判别：电压反响与电流反响的判别：电流反响：反响信号的大小与输出电流成比电流反响：反响信号的大小与输出电流成比 例的反响称为电流反响。例的反响称为电流反响。串联反响和并联反响串联反响和并联反响 反响信号与输入信号加在输入回路的同一个电极上，那么为并联反响；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，那么为串联反响。 对于三极管来说，反响信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，为并联反响；一个加在基极一个加在发射极那么为串联反响。 对于运算放大器来说，反响信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，那么为并联反响；一个加在同相输入端一个加在反相输入端那么为串联反

16、响。 此时反响信号与输入信号是电压相加减的关系。 此时反响信号与输入信号是电流相加减的关系。例例7：判别：判别Rf能否负反响，假设是，判别反响的组能否负反响，假设是，判别反响的组态。态。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf此电路是电压串联负反响，此电路是电压串联负反响，对直流不起作用。对直流不起作用。例例8：判别：判别Rf能否负反响，假设是，判别反响的组能否负反响，假设是，判别反响的组态。态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反响电压反响并联反响并联反

17、响uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反响，对直流也起作用。此电路是电压并联负反响，对直流也起作用。例例9：判别：判别Rf能否负反响，假设是，判别反响的组能否负反响，假设是，判别反响的组态。态。电流反响电流反响并联反响并联反响iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2例例9：判别：判别Rf能否负反响，假设是，判别反响的组能否负反响，假设是，判别反响的组态。态。电流并联负反响。对直流也起作用，可以稳电流并联负反响。对直流也起作用，可以稳定静态任务点。定静态任务点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2

18、+UCCiE2uC1uB2二、负反响放大电路的放大倍数二、负反响放大电路的放大倍数iofXXA ofXXF 反响网络的反响系数放大电路的闭环放大倍数fiidXXXFAAXXXAXXA1fididiofFAXXXXXXofidoidf式中：由于称为环路增益。放大电路的开环放大倍数 idoXXA 反响深度FA1称为反响深度,11) 1 (AAFAF，则若相当于引入负反响。,11)2(AAFAF，则若,01)3(FAFA，则若相当于引入正反响。相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激形状。环路增益 环路增益 是指放大电路和反响网络所构成环路的增益，当 1时称为深度负反响，相当于 1+ 1。于是闭环放大

19、倍数FAFFAAA11fFAFA阐明 在深度负反响条件下，闭环放大倍数近似等于反响系数的倒数，与有源器件的参数根本无关。普通反响网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反响时的放大倍数比较稳定。 在此还要留意的是 、 和 可以是 电压信号，也可以是电流信号。iXfXoX 1.当它们都是电压信号时， 、 、 无量纲， 和 是电压放大倍数。 AfAFAfA 2.当它们都是电流信号时， 、 、 无量纲， 和 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， 、 、 有量纲， 和 也有专门的放大倍数 称谓。fAAAfAF二、负反响放大电路的放大倍数二、负反响放大电

20、路的放大倍数方法一：当电路比较简单方法一：当电路比较简单时，可直接用微变等时，可直接用微变等效电路分析。效电路分析。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEbeLorRA开环：11EbeLFR)(rRA闭环：例：例：放大倍数稳定性的比较：放大倍数稳定性的比较： =60时时, Ao =-93 =50时时, Ao =-77 =60时时, AF =-19.4 =50时时, AF =-18.6无负反响时：无负反响时：beLorRA有负反响时：有负反响时：11EbeLFR)(r RARB1=100k RB2=33k RE=2.4k RE1=100 RC=5k RL=5k

21、 =60EC=15Vrbe=1.62 k 方法二：从负反响电路的闭环放大倍数的公式出发。方法二：从负反响电路的闭环放大倍数的公式出发。FAAAooF1先计算先计算Ao和和F 。计算计算AF。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：例：11LELceEofRRRIIRUUFbeLorRAF- 0.1 / (5/5) =-0.04RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k6926215260.rRAbeLo71904069216921.FAAAooF41911.R)(rRAEbeLF与方

22、法一的计算与方法一的计算结果根本一样。结果根本一样。方法三：放大倍数的近似计算。方法三：放大倍数的近似计算。FAAAooF1FAF1RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：例：25111ELEbeLFRRR)(rRA假设假设1+ RF rbe, 那么那么251FAF与方法一比较：与方法一比较：在深度负反响下，两种方法结果一致。在深度负反响下，两种方法结果一致。深度负反响: 根据AF和F的上述关系，可以先找出反响系数F，再算出AF 。实践中需求计算的往往是电压放大倍数。而用上述关系计算出来的AF ，除电压串联负反响电路的AF表示电压放大倍数之外，其它组态电路

23、的AF都不是电压放大倍数。要得到电压放大倍数，还要经过换算。 下面从另一角度出发，引见一种粗略估算深度负反响电路的电压放大倍数的方法。由于AF 1/F=Xo/Xi，所以Xi=FXo=(Xf/Xo)Xo=Xf。这样，在串联负反响电路里，UfUi，U i0。FFAAA11f 而在并联负反响电路里，IfIi，Ii0。同时，深度并联负反响电路的输入电阻近似为0，故Ui0，i0。这种假设情况下，用近似方法无法计算放大器本身的电压放大倍数。但是，由于整个电路的输入电流IiIi=(US-Ui)/RSUS/RS。US和RS为信号源电压和内阻。利用这个关系，可以粗略计算出输出电压Uo相对于信号源电压US的放大倍

24、数Aufs，Aufs=Uo/US。 例计算图例10所示电压串联负反响电路的电压 放大倍数。 (a)R5V1C2R9R6R8C5R7V2C3UfRfC4RLUoUCCR4R2R1C1Ui图例10电压串联负反响电路 (b)R1UoRfUfR2Ui图例10电压串联负反响电路 11,1144,44),)RRRUUUUAUUURRRUbRRRUUUUAUUURRRUaffoiouffioffffoiouffioff中在图（所以中在图（解 例 计算图例1所示电流串联负反响电路的电压放大倍数。 解 在图a中，设输出电流Io为三极管集电极电流，且流出为正,那么有 而UiUf=-IoRe1，所以LcLLooRR

25、RRIU/,1eLfoioufRRUUUUA(a)RcVC3UfUCCRe1RbC1Ui(b)C2Re2RLUoR1UoRLUfR2UiUiIo 图例11 电流串联负反响电路 在图(b)中，负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间，Uf=IoR1,Uo=IoRL,Ui=Uf，所以11RRRIRIUUUUALoLofoiouf 例 计算图例12所示电压并联负反响电路的电压 放大倍数。(a)R2V1C3RLUoR3C1C2IiIiRSUSR1IfUCCUi 图例12 电压并联负反响电路 图例12 电压并联负反响电路 (b)R1RfR2UiIfIiIiUoUi 在图(b)中，由于是电压并联负反响，根本放

26、大器输入端是集成运放反相输入端。这里的Ui0，If=-Uo/Rf。本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻，Ii=Ui/R1，又由于IiIf，所以-Uo/Rf=Ui/R1，于是得SiSfSoufsfiSSiofiRRIRIRUUAIIRUIRUIUa111, 0)故可得到而所以中，由于在图（解1RRUUAfiouf 例 计算图例13所示电流并联负反响电路的电压 放大倍数。 (a)R1V1R5R4V2C3RLUoUCCR2C1UiC2IiIiIfRSUSR3Io 图例13 电流并联负反响电路 图例13 电流并联负反响电路 (b)R1RLR2IoIiUi UoUiIi 解 在图(a)中，设输出

27、电流Io是三极管V2的集 电极电流，且规定流出为正。由于Ui0， SLoSLofSLoiSLoSousfLoofiSSiofRRRRRRRRIRRIIRRIIRRIUUARIUIIRUIIRRRI553553535,/,故可得到所以， 在图(b)中，负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间。 本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻，Uo=-IoRL，Ui0，故Ii=Ui/R1。综合这些条件，可以得到11RRIRRIUUALiLoiouf6.3 负反响对放大电路的影响负反响对放大电路的影响根本放大根本放大电路电路AodXoX反响回电反响回电路路FfX iX+dooXXAofXXFfidXXX反响电路的反响电路的根本方程根本方程一、对放大倍数的影响一、对放大倍数的影响dooXXAofXXFfidXXXFAAXXAooioF1Ao开环放大倍数开环放大倍数AF闭环放大倍数闭环放大倍数FAo1反响深度反响深度定义：定义：dfXX、同相，所以同相，所以0|FAo那么有：那么有：oFAA负反响使放大倍数下降。负反响使放大倍数下降。引入负反响使电路的稳定性提高。引入负反响使电路的稳定性提高。FAAAo