[文学]湘潭大学电工学下chapter17-第七版ppt课件

1、 其中，重点是反馈类型的判别和负反馈对电子电路其中，重点是反馈类型的判别和负反馈对电子电路性能的影响。难点也是在反馈类型的判别。性能的影响。难点也是在反馈类型的判别。1.1.反馈的基本概念，反馈的分类；反馈的基本概念，反馈的分类；2.2.交流负反馈的四种组态及判断交流反馈类型的一般方法。交流负反馈的四种组态及判断交流反馈类型的一般方法。3.3.负反馈对电子电路性能的影响；负反馈对电子电路性能的影响；4.4.正弦波振荡电路的组成、振荡条件、选频原理及相位正弦波振荡电路的组成、振荡条件、选频原理及相位判别法。判别法。 一、电子电路中的反馈一、电子电路中的反馈（一）反馈的基本概念（一）反馈的基本概念

2、 将电路的输出量将电路的输出量( (电压或电流电压或电流) )的一部分或全的一部分或全 部，以一定的方式通过某种电路（反馈）回送到输部，以一定的方式通过某种电路（反馈）回送到输入端或输入回路，去影响输入量（电流或电压），以入端或输入回路，去影响输入量（电流或电压），以改善电子电路的某些性能。改善电子电路的某些性能。正向传输：正向传输：输入输入 输出输出反向传输：反向传输：输输出出 输入输入 开环开环 闭环闭环输入输入 输出输出 电子电路电子电路 反馈网络反馈网络一、看电子电路的输入回路与输出回路之间是否有一、看电子电路的输入回路与输出回路之间是否有反馈电路相联系。反馈电路相联系。 （a a）开

3、环电路）开环电路 （b b）闭环电路）闭环电路（二）反馈的分类（二）反馈的分类1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈 根据反馈信号对净输根据反馈信号对净输入信号的影响不同划分。入信号的影响不同划分。若反馈信号若反馈信号增强增强净输入信号输出信号得到提净输入信号输出信号得到提高高正反馈；正反馈； 若反馈信号若反馈信号削弱削弱净输入信号输出信号得到净输入信号输出信号得到减少减少负反馈；负反馈； 这次课主要学习负反馈这次课主要学习负反馈, 下次是正反馈下次是正反馈若判断为交流负反馈本节的重点本节的重点和难点和难点 直直流流或或 交交流流反反馈？馈？稳定静态稳定静态工作点工作点改善放大电改善放大电路的性能路

4、的性能兼具上兼具上述两述两种功种功能能 反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。反馈信号使净输入信号减小的，是负反馈。 设某一瞬时设某一瞬时ui为正为正 (也可假设为负也可假设为负)，根据电路情况，根据电路情况推出此时反馈信号的正负。推出此时反馈信号的正负。正反馈电路正反馈电路负反馈电路负反馈电路反馈信号使净输入信号增大的，是正反馈。反馈信号使净输入信号增大的，是正反馈。ud=ui-（-uf）ud=ui-ufud1. 电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取自输出电流。电压反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压。反馈信号取自输出电压。下面学习运算放大电路中下面学习运算放大电路中4种的负反馈

5、方式种的负反馈方式.f1diiiR R2 2R R1 1R RF Fu ui iu uo o17.3 17.3 运算放大器中的负反馈运算放大器中的负反馈1. 1. 并联电压负反馈并联电压负反馈FofRui反馈电流反馈电流正比于正比于ou输入信号与反馈信号在输入端相并联输入信号与反馈信号在输入端相并联, , 并联反馈并联反馈净输入电流被削弱净输入电流被削弱 负反馈di1ifi返回目录返回目录 2. 2.串联电压负反馈串联电压负反馈R R2 2R RF Fu ui iu uo oR R1 1u ud du uf f反馈电压差值电压差值电压fiduuu反馈电压反馈电压o1F1fuRRRu取自输出电压

6、取自输出电压反馈信号与输入信号在输入端串联 串联反馈反馈电压削弱反馈电压削弱了净输入电压了净输入电压负反馈负反馈1ifi返回目录返回目录3. 3. 串联电流负反馈串联电流负反馈R R2 2u ui iu uo ou ud du uf fR RR RL L输出电压输出电压iLo)1(uRRuLioLooRuuRuuifRuiioofRiu反馈电压反馈电压取自输出电流取自输出电流电流反馈反馈信号与输入信号在输入端串联反馈信号与输入信号在输入端串联串联反馈oi返回目录返回目录电流反馈4. 4. 并联电流负反馈并联电流负反馈f1diii净输入电流被削弱净输入电流被削弱 负反馈反馈电流反馈电流oFf)(

7、iRRRi输入信号与反馈信号的输入端相并联输入信号与反馈信号的输入端相并联, , 并联反馈R R2 2R RF Fu ui iu uo oR RR RL Lu uR RR R1 1fi1idioiRi返回目录返回目录运放负反馈总结1.1.反馈电路直接从输出端引出的反馈电路直接从输出端引出的, ,是是电压反馈电压反馈 2.2. 从负载电阻的靠近从负载电阻的靠近“地地”端引出，是端引出，是电流反电流反馈馈 2. 2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端上输入信号和反馈信号分别加在两个输入端上 的，是的，是串联反馈串联反馈 加在同一个输入端上的是加在同一个输入端上的是并联反馈并联反馈3.3.反馈信号

8、使净输入信号减小的是反馈信号使净输入信号减小的是负反馈负反馈 反馈信号使净输入信号增大的是反馈信号使净输入信号增大的是正反馈正反馈返回目录返回目录例例1：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。ufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf电压串联负反馈，对直流不起作用电压串联负反馈，对直流不起作用例例3：判断判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouii

9、iBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2例例4：判断：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2例例5：判断如图电路中：判断如图电路中RE3的负反馈作用。的负反馈作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3电流串联负反馈。电流串联负反馈。1 1）基本电子电路的放大倍数）基本

10、电子电路的放大倍数开环放大倍数开环放大倍数doXXA2 2）反馈系数反馈系数ofXXF故开环放大倍数为：,fidXXXfioXXXA3 3）引入负反馈时的放大倍数）引入负反馈时的放大倍数闭环放大倍数闭环放大倍数引入反馈后的净输入信号：引入反馈后的净输入信号：FAAXXAiof1反馈放大电路的一般表达式反馈放大电路的一般表达式一、对放大倍数的影响一、对放大倍数的影响1. 降低放大倍数降低放大倍数 由前述可知，由前述可知， 与与 同是电压或电流，并且是同相的，同是电压或电流，并且是同相的，fXdXFAAXXAiof1AAffA正实数。再由正实数。再由 故故 是是FA ，LeofRIUU1/ofUU

11、F 当外界条件变化时（例如环境温度变化，管子老化，元当外界条件变化时（例如环境温度变化，管子老化，元件参数变化，电源电压波动等），即使输入信号一定，仍将件参数变化，电源电压波动等），即使输入信号一定，仍将引起输出信号的变化，也就是引起放大倍数的变化。如果这引起输出信号的变化，也就是引起放大倍数的变化。如果这种相对变化较小，则说明其稳定性较高。种相对变化较小，则说明其稳定性较高。2. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性设放大电路未引入负反馈时的放大倍数为 ，A 由于外界条件变化引起放大倍数的变化为 ，其相对变化为 。AdAAd设放大电路未引入负反馈时的放大倍数为设放大电路未引入负反馈时的放

12、大倍数为 ，fA 由于外界由于外界条件变化引起放大倍数的变化为条件变化引起放大倍数的变化为 , ,其相对变化为其相对变化为 。fAdffAAd由于 和 均为实数，则式 ) 可以AFFAAXXAiof1AFAAf1写成AFAAf1对式求导数，得22)1 (1)1 (11AFAFAFAFdAdAfAFAAf11或AFAdAAdAff11上式表明，在引入负反馈之后，虽然放大倍数从 减小到 A,fAAF11ffAdAAF11可见负反馈放大电路的稳定性提高了二、改善非线性失真二、改善非线性失真 于工作点选择不合适，或者输入信号过大，都将引于工作点选择不合适，或者输入信号过大，都将引起信号波形的失真。起信

13、号波形的失真。 引入负反馈后，由于反馈网络是线性的（如由电阻组成引入负反馈后，由于反馈网络是线性的（如由电阻组成），不会引起失真，所以取自输出信号的反馈信号也和图），不会引起失真，所以取自输出信号的反馈信号也和图a a中的中的 相似，相似，oxb) 具有负反馈a） 无反馈 所以净输入信号波形（图所以净输入信号波形（图b b中的中的 ） 与无反馈时时的输出波形（图与无反馈时时的输出波形（图a a ）的失真情况相反，这样）的失真情况相反，这样的净输入信号经过放大之后，即可使输出信号的失真得到一的净输入信号经过放大之后，即可使输出信号的失真得到一定的补偿。定的补偿。oxdx由于 ，fidxxxb)

14、具有负反馈a） 无反馈 从本质上说，负反馈是利用失真了的波形来改善波形的失从本质上说，负反馈是利用失真了的波形来改善波形的失真。因此只能减小失真，不能完全消除失真。真。因此只能减小失真，不能完全消除失真。三、展宽通频带三、展宽通频带 图5-16 负反馈展宽通频带fA由于在深度负反馈时，闭环增益A基本不随开环增益而变化。 HfLf 在上限频率和下限频率所处的区域，当频率升高或降低 引起 减小时，只要满足：A1FA由图可见，引入负反馈后，放大电路的通频带由原来的 LHffBW变为： fLfHfffBW 四、对放大电路输入电阻的影响四、对放大电路输入电阻的影响 放大电路中引入负反馈后能使输入电阻增高

15、还是降低，与串联反馈还是并联反馈有关。idUU开环放大电路输入电阻为：开环放大电路输入电阻为：bbeiIUr 引入负反馈后输入电阻为：引入负反馈后输入电阻为：biifIUr 由于由于 ，故故 ibeUUiifrr 开环放大电路输入电阻为：开环放大电路输入电阻为：bbeiIUr 引入负反馈后输入电阻为：引入负反馈后输入电阻为：iiifIUr 由于由于 ，故故 ibII iifrr 1717、对放大电路输出电阻的影响、对放大电路输出电阻的影响 放大电路中引入负反馈后能使输出电阻增高还是放大电路中引入负反馈后能使输出电阻增高还是降低，与电压反馈还是电流反馈有关。降低，与电压反馈还是电流反馈有关。CR

16、CR总结总结. .各种负反馈类型对放大电路输入电阻和输出电各种负反馈类型对放大电路输入电阻和输出电阻的影响阻的影响输入电阻输入电阻串联负反馈串联负反馈电流负反馈电流负反馈电压负反馈电压负反馈并联负反馈并联负反馈输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻，输出电流。输出电流。输出电阻输出电阻，输出电压。输出电压。 如果电路依靠本身的自激振荡产生一定频率和幅度的输如果电路依靠本身的自激振荡产生一定频率和幅度的输出信号，这种电路就称为出信号，这种电路就称为。 据输出波形的不同，据输出波形的不同，振荡电路可以分为：振荡电路可以分为：非正弦波振荡电路非正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路方波、三角波产生电路

17、方波、三角波产生电路产生正弦波信号产生正弦波信号本节重点介绍 振荡电路不须外接信号源，它的输入信号从何而来呢？振荡电路不须外接信号源，它的输入信号从何而来呢？振荡电路方框图振荡电路方框图 振荡电路的框图见振荡电路的框图见5-17两个主要组成部分两个主要组成部分基本放大电路基本放大电路 （）uA反馈网络反馈网络 （）F iUoUAUUAoU经放大经放大后，得到输出电压后，得到输出电压，iU该放大电路的输入电压该放大电路的输入电压 ,。 由框图可见，振荡电路是一个没有输入信号的正反馈放大电路。可知：可知：一个电路要形成振荡，一个电路要形成振荡，须满足须满足 。ifUU而反馈电压为：而反馈电压为：i

18、UofUFAUFU1FAUAUUAAFFF1FAUFAUUFAFAFA1FAUnFA2因因 式中，n0，1，2，3，即反馈电压与输入电压的相位相同，也就是电路构成正反馈。因此电路必须正确连接。维持稳定的振荡，维持稳定的振荡，须同时满足须同时满足2条条件件 振荡电路最初的起振：振荡电路最初的起振：是靠电路本身的各种电压的变化，是靠电路本身的各种电压的变化，这些输入电压信号也都会使放大器的输出端得到相应的很这些输入电压信号也都会使放大器的输出端得到相应的很小的输出电压，这些输出电压经反馈网络反馈后得到反馈小的输出电压，这些输出电压经反馈网络反馈后得到反馈电压，不断经过反馈后，反馈电压逐渐增大，只要

19、满足电压，不断经过反馈后，反馈电压逐渐增大，只要满足AUF1和正反馈条件时电路即可起振。和正反馈条件时电路即可起振。 振荡电路通过振荡电路通过 放大放大正反馈正反馈再放大再放大再正反馈再正反馈等不断重复，输出电等不断重复，输出电 压幅度不断增大，使基本放大电路的晶体管进入非线性区，压幅度不断增大，使基本放大电路的晶体管进入非线性区，造成放大倍数下降，直到满足造成放大倍数下降，直到满足AuF=1时使振荡电路稳定地时使振荡电路稳定地工作，输出电压达到并保持一定的稳定值。这就是振荡电工作，输出电压达到并保持一定的稳定值。这就是振荡电路从路从AuF1起振过渡到起振过渡到AuF=1稳定工作的过程稳定工作

20、的过程。1FAUnFA2可见，振荡电路的起振条件为：可见，振荡电路的起振条件为： (1)起振信号是一些不规则的非正弦干扰信号，包含许多谐波起振信号是一些不规则的非正弦干扰信号，包含许多谐波 分量，即包含许多不同频率、不同幅值的正弦量，究竟哪一种频分量，即包含许多不同频率、不同幅值的正弦量，究竟哪一种频率可最终形成输出信号就需要由率可最终形成输出信号就需要由来决定。来决定。 (2)选频电路将所需频率的信号经过逐级放大使之形成振荡，而选频电路将所需频率的信号经过逐级放大使之形成振荡，而将其它频率的信号加以抑制。因此将其它频率的信号加以抑制。因此振荡电路必须有选频电路，通振荡电路必须有选频电路，通过

21、选频电路选频后才能输出一定频率和一定幅值的正弦信号。过选频电路选频后才能输出一定频率和一定幅值的正弦信号。 (3)正弦波振荡电路一般还包括稳幅环节。正弦波振荡电路一般还包括稳幅环节。当外界条件发生变当外界条件发生变化（如温度的变化等）引起输出信号的幅值发生变化时，通化（如温度的变化等）引起输出信号的幅值发生变化时，通过调节稳幅环节，能够自动实现输出电压的幅值稳定不变。过调节稳幅环节，能够自动实现输出电压的幅值稳定不变。RC图图5-18 RC桥式振荡电路桥式振荡电路 选频网络放大器 基本运算放大器为同相端基本运算放大器为同相端输入方式，即输入电压输入方式，即输入电压 从从 并联电路的两端取得，为

22、并联电路的两端取得，为输出电压输出电压 的一部分。的一部分。 iU22CRoU 正反馈网络由正反馈网络由RC串并联串并联电路构成，接在同相输入端，电路构成，接在同相输入端，且反馈网络具有选频特性，且反馈网络具有选频特性，将输出电压经选频后的信号将输出电压经选频后的信号反馈回去；反馈回去； 、 组成负反馈网络，组成负反馈网络，用来控制同相输入运算放大用来控制同相输入运算放大电路的闭环放大倍数，使之电路的闭环放大倍数，使之满足起振条件。满足起振条件。3R4R 具有负的温度系数，起到自动稳幅的作用。 当任何原因使振荡幅度当任何原因使振荡幅度增大时，流过增大时，流过 的电流增的电流增大，它的阻值就相应

23、减小。大，它的阻值就相应减小。3R 就会使负反馈的电压就会使负反馈的电压 升高，其升高，其结果使振荡幅度回落。结果使振荡幅度回落。fU 由于选频电路中的由于选频电路中的 、 和反馈网络中的和反馈网络中的 、 正好构成正好构成电桥的四臂，放大电路的输出端和输入端分别接在电桥的两对电桥的四臂，放大电路的输出端和输入端分别接在电桥的两对角上，故将这种振荡电路称为角上，故将这种振荡电路称为 桥式振荡电路。桥式振荡电路。 11CR22CR3R4RRC22211222111CRjRCjRCRjR122ZZZUUFof)1()1 (112211221CRCRjCCRR图图5-19 RC串并联选频电路串并联选频电路 设该电路的输入电压为 ，输出电压为 ，则反馈系数 为oUfUF