低频电子电路07章(20120522)

1、低频电子电路低频电子电路何丰何丰-人民邮电出版社人民邮电出版社2121世纪高等院校信息与通信工程规划教材世纪高等院校信息与通信工程规划教材普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第七章第七章 反馈放大结构与应用反馈放大结构与应用低频电子电路低频电子电路电子设备对所应用的放大器的质量要求越来电子设备对所应用的放大器的质量要求越来越高，要求放大器的非线性失真小，频率特性好，越高，要求放大器的非线性失真小，频率特性好，增益稳定度高，并且具有所需要的输入、输出电增益稳定度高，并且具有所需要的输入、输出电阻。阻。 提高放大器的质量的一个重要措施就是在基提高放大器的质量的一个重

2、要措施就是在基本放大器基础上加一负反馈网络。引入负反馈可本放大器基础上加一负反馈网络。引入负反馈可以改善放大器的性能，如提高放大器的增益稳定以改善放大器的性能，如提高放大器的增益稳定度，展宽频带，减小非线性失真等。因而负反馈度，展宽频带，减小非线性失真等。因而负反馈在电子电路中应用非常广泛，可以这么说几乎所在电子电路中应用非常广泛，可以这么说几乎所有的实用放大电路都是带负反馈的电路。有的实用放大电路都是带负反馈的电路。关注反馈放大结构关注反馈放大结构具体元器件具体元器件关注负反馈电路原理关注负反馈电路原理具体分析步骤具体分析步骤关注频率特性与正反馈自激关注频率特性与正反馈自激关注小信号工程近似

3、手段与方法关注小信号工程近似手段与方法低频电子电路低频电子电路7.1.17.1.1反馈放大结构的实现及标准电量认定分析反馈放大结构的实现及标准电量认定分析 7.1.27.1.2负反馈的增益稳定性质与负反馈电路负反馈的增益稳定性质与负反馈电路7.2.17.2.1反馈结构的基本放大器反馈结构的基本放大器7.2.37.2.3负反馈结构的方框图计算负反馈结构的方框图计算7.2.27.2.2反馈结构的输入输出电阻变化反馈结构的输入输出电阻变化低频电子电路低频电子电路反馈反馈电量通过一个循环后，对电量通过一个循环后，对原电量的变化形成原电量的变化形成产生影响产生影响的的现象称为现象称为反馈反馈。CEEEE

4、CCECBBE()VTIIVR IVVII 第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 针对信号来说，将放大器输出信号的一部针对信号来说，将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到电路输入回路，分或全部，通过反馈网络回送到电路输入回路，并对输入信号进行调整的现象，称为反馈，即并对输入信号进行调整的现象，称为反馈，即可以抽象出可以抽象出“反馈结构反馈结构”如下图所示如下图所示第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用7.1 反馈放大结构反馈放大结构 fifixxx xif 、x i、xf 为分别代表满足反馈输入结构要为分别代表满足反馈输入结构要求的电量，是反馈放大器的求的

5、电量，是反馈放大器的标准物理量标准物理量。它们具它们具体是电压量或是电流量则要由具体电路来决定。体是电压量或是电流量则要由具体电路来决定。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 fifixxx xof 代表满足反馈输出结构要求的电量，也是反馈代表满足反馈输出结构要求的电量，也是反馈放大器的放大器的标准物理量标准物理量，我们注意到基本放大器的输出，我们注意到基本放大器的输出电量、反馈网络输入电量和反馈结构输出电量均为同电量、反馈网络输入电量和反馈结构输出电量均为同一个电量，因此统一用一个一个电量，因此统一用一个 xof 表示。表示。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用7

6、.1.1 反馈放大结构的实现及标准电量认定反馈放大结构的实现及标准电量认定第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 电流串联电流串联负反馈的标准物理量为：负反馈的标准物理量为： vif 、 v i、 vf、 iof iofxxAgiofAviofffxxk froffkivifoff/ xxA gfifof/Avi第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 电流并联电流并联负反馈的标准物理量为：负反馈的标准物理量为： iif 、 i i、 if、 iof iofxxAiiofAiiofffxxk fioffkiiifoff/

7、xxA ififof/Aii定性确定定性确定正向放大正向放大通道通道定性确定定性确定反向反馈反向反馈通道通道第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用+_ov输入口输入口增益器件增益器件输出口输出口+_sv输入口输入口输出口输出口反馈结构反馈结构具体电路具体电路 各元器件各元器件定性定性归属归属反馈框图中反馈框图中何部分何部分电压串联电压串联 反馈反馈基基本本放放大大器器反反馈馈网网络络源源LfR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用反馈结构反馈结构具体电路具体电路 各元器件各元器件定性定性归属归属反馈框图中反馈框图中何部分何部分电压串联电压串联 反馈反馈+_sv输入口输入

8、口增益器件增益器件输出口输出口输入口输入口输出口输出口+_ov第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用输入口输入口输出口输出口+_sv输输入、入、出出口口反馈结构反馈结构具体电路具体电路 各元器件各元器件定性定性归属归属反馈框图中反馈框图中何部分何部分电流串联电流串联 反馈反馈ofi+_ov+_svifv基基放放源源LfR设外接电容设外接电容C交流短路交流短路第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用输入口输入口输出口输出口+_sv输入口输入口输出口输出口反馈结构反馈结构具体电路具体电路 各元器件各元器件定性定性归属归属反馈框图中反馈框图中何部分何部分电流电流 并联并联 反馈

9、反馈ofi7.1.2 负反馈的增益稳定性质与负反馈电路负反馈的增益稳定性质与负反馈电路第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 负反馈定义负反馈定义电 量 通 过 一电 量 通 过 一个循环后，对原个循环后，对原电量的变化形成电量的变化形成产生影响产生影响的现象的现象称为称为反馈反馈。iifxxixfofxx结论：负反馈是指电量通过一个循环后，对原电量的变化结论：负反馈是指电量通过一个循环后，对原电量的变化形成形成制约制约的反馈现象。的反馈现象。7.1.2 负反馈的增益稳定性质与负反馈电路负反馈的增益稳定性质与负反馈电路第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 正反馈定义正

10、反馈定义电 量 通 过 一电 量 通 过 一个循环后，对原个循环后，对原电量的变化形成电量的变化形成产生影响产生影响的现象的现象称为称为反馈反馈。iifxxixfofxx结论：正反馈是指电量通过一个循环后，结论：正反馈是指电量通过一个循环后，加大加大原电量变化原电量变化的反馈现象。的反馈现象。1. 负负反馈结构的增益稳定性与失真分析反馈结构的增益稳定性与失真分析第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 增益稳定性增益稳定性ifoff/ xxA 开环增益开环增益iof/ xxA反馈系数反馈系数offf/ xxk反馈增益反馈增益fiofxxxf1AkAifiof/1/xxxx环路增益环路

11、增益fif/AkxxT环路增益环路增益 T 是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。直接影响电路性能。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 闭环增益稳定性闭环增益稳定性TAAkAA11ff记在负反馈在负反馈TT1 1的条件下，闭环增益近似为的条件下，闭环增益近似为称称 T1 时的负反馈为时的负反馈为深度负反馈深度负反馈。ffff11kAkAAkAA第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用ff/1 kA -，标准，标准xofxifxf，标准，标准输入口输入口增益器件增益器件输出口输出口增益器件增益器件2. 正正、负负反馈判断反

12、馈判断第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 首先，应确认反馈放大结构的输入输出位置首先，应确认反馈放大结构的输入输出位置 其次，找出电量循环的制约关系其次，找出电量循环的制约关系 最后，根据电量制约关系认定正负反馈最后，根据电量制约关系认定正负反馈2. 正正、负负反馈判断反馈判断第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（1 1）由反馈类型判断法确定由反馈类型判断法确定 反馈放大结构的输入输出位置反馈放大结构的输入输出位置基基本本放放大大器器反反馈馈网网络络源源LfR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（2 2）由瞬时极性法确定）由瞬时极性法确定反馈电量间的

13、制约关系反馈电量间的制约关系源源LfR 瞬时极性法瞬时极性法的要素的要素有：在电路中用有：在电路中用“+ +”来表示相对于参考地的来表示相对于参考地的各电路观察点的电位增各电路观察点的电位增加，加，“- -”来表示电位减来表示电位减小；从基本放大器输小；从基本放大器输入到输出采用不加圈的入到输出采用不加圈的+ +、- -符号来标注，从反馈网符号来标注，从反馈网络的输入到输出采用加络的输入到输出采用加圈的圈的+ +、- -符号来标注，符号来标注，以显示电量变化的制约以显示电量变化的制约流向。流向。- -+ +- - - - - - -第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（3 3）根

14、据电量制约关系认定正负反馈）根据电量制约关系认定正负反馈源源LfR- -+ +- - - - - - - 通过反馈环路中，通过反馈环路中，假设假设TVTV1 1管管基极基极瞬时极性瞬时极性为为“+ +”后，后， 异端异号异端异号-正反馈正反馈 由环路制约，由环路制约，得得TVTV1 1管管发射极发射极为为“- -”的结论，也就是说，的结论，也就是说，反反馈环路馈环路通过扩大通过扩大TVTV1 1管发管发射结电压差射结电压差加大了信号加大了信号电量的变化电量的变化，即电路应，即电路应属于属于正反馈正反馈。2. 正正、负负反馈判断反馈判断第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 + +-

15、 -+ +- -+ + + + + 异端同号异端同号-负反馈负反馈例例7-1-3. 正正、负负反馈判断反馈判断第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用- -+ +- -同端异号同端异号-负反馈负反馈- - - - - -例例7-1-4. 正正、负负反馈判断反馈判断第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用- -+ +- -异端同号异端同号-负反馈负反馈 + + + + + +例例7-1-5. 正正、负负反馈判断反馈判断第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 + + + 异端同号异端同号-负反馈负反馈7.2 负反馈放大结构的指标分析负反馈放大结构的指标分析 -方框图

16、分析法方框图分析法 方框图法有利于理解负反馈放大电路的工作方框图法有利于理解负反馈放大电路的工作原理。原理。 下面以小信号共发射极放大电路为下面以小信号共发射极放大电路为案例案例，利，利用用“电路分析电路分析”的等效化简分析法，说明的等效化简分析法，说明方框图方框图分析法的要点分析法的要点。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 关键名词：关键名词：负载效应、基本放大电路、反馈系数负载效应、基本放大电路、反馈系数 * 方框图方框图分析案例分析案例第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（1 1）负反馈放大器区域划分）负反馈放大器区域划分与调整与调整基基本本放放大大器器反反

17、馈馈网网络络源源LfR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用基基本本放放大大器器反反馈馈网网络络源源LfR源源LfR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（2 2）调整后的基本放大器，增加了由反馈网带来的两部分调整后的基本放大器，增加了由反馈网带来的两部分“负载效应负载效应”阻抗阻抗( (R RE E) )；同时，调整后；同时，调整后反馈网络理想化了反馈网络理想化了。 反馈输出回路的基本放大器标注反馈输出回路的基本放大器标注vE E的电压的电压“正好正好”与反馈网络中的反馈电量相等，即与反馈网络中的反馈电量相等，即可以利用基本放大电路可以利用基本放大电路来求反馈系数来求

18、反馈系数。 * 方框图方框图分析案例分析案例基本放大电路画法基本放大电路画法第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（3 3）对串联结构可通过）对串联结构可通过令输出电流为零令输出电流为零，来，来获取获取基基本放大电路本放大电路输入端的负载效应阻抗输入端的负载效应阻抗；基本放大电路；基本放大电路输出端输出端的的负载效应阻抗负载效应阻抗类似类似。7.2.1 反馈结构的基本放大器反馈结构的基本放大器 负反馈放大器的基本放大电路是计算负反馈放大器的基本放大电路是计算基本放基本放大电路部分大电路部分和和反馈系数反馈系数指标的关键。指标的关键。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用

19、（1 1）该电路为）该电路为电压并联负反馈电压并联负反馈放大电路。放大电路。例例7-2-1. 画基本放大电路画基本放大电路第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（2 2）对）对并联结构并联结构可通过可通过令电压为零令电压为零，来，来获取获取基本放基本放大电路。大电路。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用（1 1）令）令输出输出电压为零，来电压为零，来获取获取基放基放输入输入负载效应阻抗。负载效应阻抗。（2 2）令）令输入输入电压为零，来电压为零，来获取获取基放基放输出输出负载效应阻抗。负载效应阻抗。（3 3）最后，）最后，照原图照原图画出基放画出基放中间部分中间部分。

20、7.2.2 反馈结构的输入、输出电阻变化反馈结构的输入、输出电阻变化第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用ifififivR iffiiiAkvv)1 ()1 (ffifiAkRAkiviifii/ ivR基放输入电阻基放输入电阻fif/AkvvT环路增益环路增益反馈电路输入电阻：反馈电路输入电阻：iffiivv 引入引入串联负串联负反馈，使反馈，使输入阻抗增大输入阻抗增大，深度串，深度串联负反馈的输入电阻联负反馈的输入电阻（相对于电压源的（相对于电压源的低内阻低内阻R Rsfsf ）。）。7.2.2 反馈结构的输入、输出电阻变化反馈结构的输入、输出电阻变化第第 7 章反馈放大结构

21、与应用章反馈放大结构与应用引入引入并联负并联负反馈，使反馈，使输入阻抗减小输入阻抗减小，深度串，深度串联负反馈的输入电阻联负反馈的输入电阻0 0（相对于电流源的高（相对于电流源的高内阻内阻R Rsfsf ）。）。基放输入电阻基放输入电阻iiivRi环路增益环路增益fifAkiiTifififivR 反馈电路输入电阻：反馈电路输入电阻：fiiifAkiiv)1 (11fiiffiAkRAkivfiifiiv第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用sfoofioo/kkAxxAT从从反馈结构的反馈结构的输出端输出端，回，回看的反馈环路增益看的反馈环路增益电压反馈，电压反馈，Ao负载开路基

22、放增益负载开路基放增益sfsofiso/kkAxxAT电流反馈，电流反馈，As负载短路基放增益负载短路基放增益01sk由上图反馈结构输入端的理想情况，可推得由上图反馈结构输入端的理想情况，可推得第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用电压电压负负反馈输出电阻：反馈输出电阻：（1 1）引入引入电压负电压负反馈，使反馈结构反馈，使反馈结构输出阻抗输出阻抗减小减小，深度电压负反馈的输出入电阻，深度电压负反馈的输出入电阻0 0（相（相对于负载的高阻对于负载的高阻R RLfLf）。）。Rsfi+- -vRo xfxi Ao xi +-fsoof1kkARivRo 类似于并联负反馈的输入电阻,

23、, k ks0、1-1-A Aok kfk ks0第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用电流电流负负反馈输出电阻：反馈输出电阻：（1 1）引入引入电流负电流负反馈，使反馈结构反馈，使反馈结构输出阻抗输出阻抗增大增大，深度电流负反馈的输出电阻，深度电流负反馈的输出电阻（相（相对于负载的低阻对于负载的低阻R RLfLf）。）。fsoof1kkARivRo 类似于串联负反馈的输入电阻, , k ks0、1-1-A Ask kfk ks0Rsfi+- -vRo xfxi As xi 7.2.3 反馈结构的方框图计算反馈结构的方框图计算第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用第第

24、7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用iRLfce3E3E3ce33E33be3i3be22be2C1E1m1iog1/g11RrRRrRrRrrRRviA第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用E1E1E3E1E1E333offr1kRRRRRRRRiv得基本放大器输出电阻令LfRv，源图中0sE3be2C2E33ce3o1RrRRrR得短路增益令0LfRce3E3E3ce33ce3E33be3i3be22be2C1E1m1iogs/1/g11rRRrrRrRrrRRviA第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用fr

25、fggifofg1kAAviA)k1 (frgifififARivRiofrsgsoofkk1RARR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用LfgfofLC3ofgfofogfofoifofiifiov/1RAiRRiAivAivvivivvA2121ifiii/RRRRRivRC3ofC3o/RRRR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用frfrLfofLC3ofofogfofoifofiifiov/11kRiRRikivAivvivivvA2121ifiii/RRRRRivRC3ofC3o/RRRR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用第第 7 章反馈放

26、大结构与应用章反馈放大结构与应用. 放大电路如题图放大电路如题图7-9所示，请将所示，请将Rf连接连接在电路中构成负反馈，要求输出电阻小，并写出在电路中构成负反馈，要求输出电阻小，并写出深度负反馈时的电压增益表达式。深度负反馈时的电压增益表达式。7.3 反馈放大结构的频率特性与反馈放大结构的频率特性与自激现象自激现象第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 反馈结构频率特性与组成结构的基本放大器反馈结构频率特性与组成结构的基本放大器和反馈网的频率特性的关系讨论如下和反馈网的频率特性的关系讨论如下反馈放大器频率特性：反馈放大器频率特性：)(j1)(j)(j)(j1)(j)(jfTAkA

27、AAfAkfxofxifxfx i7.3.1负反馈结构负反馈结构对上、下限频率的影响对上、下限频率的影响第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 1）若若基本放大器在中高频区的增益表达式为基本放大器在中高频区的增益表达式为7.3.1负反馈结构负反馈结构对上、下限频率的影响对上、下限频率的影响I/1)(jHjAA 则则反馈结反馈结构增益构增益为：为：HffIff/j1)(j1)(j)(jAkAAA整理 为了讨论的方便，假设反馈网络只由电阻元件构为了讨论的方便，假设反馈网络只由电阻元件构成，即反馈系数与频率无关成，即反馈系数与频率无关。 其中：其中：fIIfI1kAAAfIHf1kAH

28、结论结论：相对基本放大器，反馈放大器相对基本放大器，反馈放大器上限上限截止频截止频率率提高提高了。了。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 2）若若基本放大器基本放大器低中频的增益低中频的增益表达式为表达式为LLI/1/)(jjjAA 则则反馈结构增反馈结构增益益表达式为：表达式为：LfLffIff/j1/j)(j1)(j)(jAkAAA整理 其中：其中：fIIfI1kAAAfILLf1/kA 结论结论：相对基本放大器，反馈放大器相对基本放大器，反馈放大器下限下限截止频率截止频率降低降低了。了。 总之，负反馈以降低中频增益为代价，拓展了中频总之，负反馈以降低中频增益为代价，拓展了

29、中频区维持增益不变的频率范围，区维持增益不变的频率范围，有利于放大更宽频率范有利于放大更宽频率范围的信号围的信号。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 实际上，放大器在中频区施加负反馈时，有可能实际上，放大器在中频区施加负反馈时，有可能因因Akf 在高（或低）频区的附加相移（相对中频区的相在高（或低）频区的附加相移（相对中频区的相位变化）使电路由位变化）使电路由中频区的负反馈中频区的负反馈变为变为高（或低）频高（或低）频区的正反馈区的正反馈，进而可能引起电路的，进而可能引起电路的自激自激现象。现象。)(j)(j)(jfkATAkfxofxifxfx i7.3.2负反馈放大器的自激

30、现象负反馈放大器的自激现象正反馈正反馈-自激自激现象现象中频区负反馈中频区负反馈时时 的实数；的实数；0)(jfIkAT 非中频区非中频区时，可能存在使时，可能存在使 满足满足小于零的实数频小于零的实数频率点，即电路在高（或低）频区内存在使电路率点，即电路在高（或低）频区内存在使电路满足正反满足正反馈的频率点馈的频率点。)(jT第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用sf)(j)(j)(jkkAT闭环 高频区或低频区高频区或低频区时，若满足时，若满足 的实数，则电的实数，则电路变为正反馈，相对应的频率信号会在反馈环路中循环路变为正反馈，相对应的频率信号会在反馈环路中循环，若这时环路增

31、益大于或等于，若这时环路增益大于或等于1 1，即，即 则该信号则该信号会不断自行维持或自行变大，后者会引起电路出现截止会不断自行维持或自行变大，后者会引起电路出现截止或饱和情况，通常称这种或饱和情况，通常称这种不受控于输入的情况不受控于输入的情况为为自激现自激现象象，相应的，相应的“反馈反馈”电路也就不再是我们需要的放大电电路也就不再是我们需要的放大电路，即路，即放大电路失效放大电路失效了。了。0)(jT1)(jT若若 则则1sk)(j)(jTT闭环第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 若若 , ,则闭环则闭环自激条自激条件件1sk1)(j闭环T1)(jT改为：改为：的实数。的实

32、数。 例：例：根据根据 T T 的典型波特图的典型波特图，可以得出，可以得出不不自激条件自激条件1)(T)(T当当或或dB0)(T时，时，1)(T)(T或当或当dB0)(T时，时，或或第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用1)(T)4/()(T当当或或dB0)(T时，时，1)(T)4/()(T或当或当 dB0)(T时，时，或或q 稳定裕量稳定裕量-/4/4 为了消除温度对为了消除温度对增益器件带来的不增益器件带来的不确定性，我们通常确定性，我们通常将 上 述将 上 述 改 为改 为 - -/4/4，以确保无论，以确保无论温度引起的电路参温度引起的电路参数如何变化，电路数如何变化，电

33、路都不会自激。都不会自激。 不自激工程条件不自激工程条件第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用例题例题7-3-17-3-1：已知：已知 ，以及如下图所示波特图。，以及如下图所示波特图。 1sk解解：（1 1）负反馈电路在中频时，负反馈电路在中频时， 即即 （若该反馈系数相位与频率无关若该反馈系数相位与频率无关） )()(0)(kAToAk180)()(中频任意第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用例题例题7-3-17-3-1解解：（2 2）找出基放幅频特性、反馈环路幅频找出基放幅频特性、反馈环路幅频特性和反馈系数的特性和反馈系数的关系关系 因为因为 ，即，即 )dB)(

34、/ 1 ()dB)()dB)(fkfTfAf/ )()(kfTfA第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用例题例题7-3-17-3-1解解：（3 3）在确保环路中频增益最大在确保环路中频增益最大，即，即 最小最小条件下，确定条件下，确定工程工程不自激的反馈系数。不自激的反馈系数。 按工程不自激找到按工程不自激找到 , ,令令T T =0=0，得，得 ， dB53)/1 (fk1f)/1 (fk解决方法：采用相位补偿技术。解决方法：采用相位补偿技术。在中频区，反馈系数在中频区，反馈系数kf 越大，反馈越深，电路性能越好。越大，反馈越深，电路性能越好。在高频区，在高频区，kf 越大，相位

35、裕量越小，放大器工作越不稳定；越大，相位裕量越小，放大器工作越不稳定； 在中频增益在中频增益AI基本不变的前提下，设法拉长基本不变的前提下，设法拉长 P1与与 P2之间的间距，或加长斜率为之间的间距，或加长斜率为“-20dB/十倍频十倍频”线段的线段的长度，使得长度，使得kf增大时，仍能获得所需的相位裕量。增大时，仍能获得所需的相位裕量。相位补偿基本思想：相位补偿基本思想：q 滞后补偿滞后补偿技术技术 q 超前补偿超前补偿技术技术 7.3.3负反馈放大器的相位补偿负反馈放大器的相位补偿第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用q 滞后补偿技术滞后补偿技术( (简单电容补偿简单电容补偿和

36、和弥勒电容补偿弥勒电容补偿） 简单电容补偿简单电容补偿 降低降低 P1P1补偿方法：补偿方法：将补偿电容将补偿电容C 并接在集成运放产生第一个极点并接在集成运放产生第一个极点角频率的节点上，使角频率的节点上，使 P1降低到降低到 d 。AdiRCC RC1P1)(1dCCR P1P1降低到降低到 d d反馈增益线下移反馈增益线下移稳定工作允许的稳定工作允许的k kf f增大。增大。 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kf)返回返回第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kfv) d与与

37、kf 之间的关系：之间的关系：由图由图dB/20lglg)/1lg(20lg20dP2fdIvvkA十倍频十倍频整理得整理得)/(fdIP2dvvkA kfv d 反馈电路稳定性反馈电路稳定性 ，但，但 H 。 kfv=1时，时，dIP2d0d/vA全补偿全补偿 (C 用用 CS表示表示) d0此时此时kfv无论取何值，电路均可稳定工作。无论取何值，电路均可稳定工作。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 例例1 1：一集成运放：一集成运放AvdI =105 ，fP1=200Hz，fP2=2MHz， fP3=20MHz，产生产生fP1节点上等效电路节点上等效电路R1=200K ，接

38、成同，接成同相放大器，采用简单电容补偿。相放大器，采用简单电容补偿。fp2fp1Avd (f )/dBf0 0fp310020406080解：解：（1 1）求未补偿前，同相放大器提供的最小增益）求未补偿前，同相放大器提供的最小增益 ？根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。未补偿前，为保证稳定工作未补偿前，为保证稳定工作: :1kfvAvfmin = 1041kfv(dB) 80dB即即第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用解：解：（2 2）若要求）若要求Avf =10，求所需的，求所需的补偿电容补偿电容C =？由由 Avf = 10得得 kfv

39、 = 0.1则则 rad/s10221 . 0101022256fdIP2dkAvv由由 11P11CR得得 PF41P111RC)(1dCCR由由 得得 F4 . 011d1CRC（3 3）若要求）若要求A Av vf f = =1 1， 求所需的求所需的补偿电容补偿电容C CS S = =？解：解：由由 Avf = 1得得 kfv = 1则则 rad/s202/dIP2doAvF411d01sCRCC第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用简单电容补偿缺点：简单电容补偿缺点： 密勒电容补偿密勒电容补偿 降低降低 P1P1、增大、增大 P2P2补偿方法：将补偿电容补偿方法：将补偿电

40、容C C 跨接在三极管跨接在三极管B B极与极与C C极极之间，利用密勒倍增效应，使之间，利用密勒倍增效应，使 P1P1降低、降低、 P2P2增大增大，拉长，拉长 P1P1与与 P2P2之间的间距。这种补偿方法又称之间的间距。这种补偿方法又称极点分离术。（分析略）极点分离术。（分析略）补偿电容补偿电容C 数值较大（数值较大（ F F量级），集成较困难。量级），集成较困难。 密勒电容补偿优点：密勒电容补偿优点：用较小的电容（用较小的电容（P PF F量级），即可达到补偿目的。量级），即可达到补偿目的。 返回返回第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用q 超前补偿技术超前补偿技术 引入幻

41、想零点引入幻想零点 补偿思路补偿思路：在在 P2P2附近，引入一个具有超前相移的零点，以抵消附近，引入一个具有超前相移的零点，以抵消原来的滞后相移，使得在不降低原来的滞后相移，使得在不降低 P1P1的前提下，拉长的前提下，拉长 P1P1与与 P2P2之间之间的间距。的间距。 在反馈电阻在反馈电阻R Rf f上并接补偿电容上并接补偿电容C C 。补偿方法：补偿方法：-+A AR R1 1R Rf f+-V Vs s (s)(s)V Vo o(s)(s)R R2 2)j/()j ()j ()j (f11offCRRRVVkvPZf11/j1/j1RRR则则其中其中CRfZ1CRR)/(11fPC

42、C 返回返回第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用相位补偿技术在宽带放大器中的应用相位补偿技术在宽带放大器中的应用密勒电密勒电容补偿容补偿超前电超前电容补偿容补偿v vI IV VCCCCR R1 1v vo oR R2 2T T1 1T T2 2T T3 3R RL LR RE1E1R RE3E3R Rf fC Cf fC Cc cT T4 4T T4 4T T5 5R R3 3R R4 4R R5 5T T6 6T T7 7T T8 8C CB BMC-1553MC-1553集成宽带放大器内部电路集成宽带放大器内部电路Av =100fH =45MHz返回返回第第 7 章反馈放大

43、结构与应用章反馈放大结构与应用7.4 集成反馈放大结构的小信号运用分析集成反馈放大结构的小信号运用分析 工程近似计算法工程近似计算法第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 得：得： foffffifoff11xxjkjkjAjAjkjAjAxxjA 由反馈结构，以由反馈结构，以及满足不自激的深及满足不自激的深度反馈条件下度反馈条件下fif xx ，即净输入近似为零。，即净输入近似为零。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用条件条件1：基本放大器基本放大器 电压型集成运放电压型集成运放采用采用条件条件2：反馈结构为：反馈结构为不自激不自激的的深度反馈深度反馈fif xx(

44、a)(a)转移特性转移特性 (b) (b)直折线近似特性直折线近似特性1 (c)1 (c)直折线近似特性直折线近似特性2 2回顾：运放转移特性的直折线近似回顾：运放转移特性的直折线近似 第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用较小，较小，较大，-omin-vd-omaxo)(Avvvvvvvvvvv第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 推论推论1：微弱微弱净输入净输入激励满足运放激励满足运放的的小信号小信号线性线性运运用用条件条件。 推论推论2：反馈反馈结构结构的输入输出关系可的输入输出关系可以以利用反馈网利用反馈网络本身的电压电流制约来近似求解，即络本身的电压电流制约

45、来近似求解，即工程近似计算法工程近似计算法。采用采用fif xxq 线性应用基础电路模型线性应用基础电路模型 Z1或或Zf采用采用非线性器件非线性器件（如晶体管），则可构成对（如晶体管），则可构成对数、反对数、乘法、除法等运算电路。数、反对数、乘法、除法等运算电路。 Z1或或Zf采用采用线性器件线性器件(R、C)，则可构成加、减、积，则可构成加、减、积分、微分等运算电路。分、微分等运算电路。第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用dvAdiR0doRCMRKBW失调和漂移0 推论推论0dovAvvv因因则则 vvd iR因因则则0ii虚短虚短虚断虚断-+AR1Rf+-vsvoifi1

46、第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 vv0iivv因因则则0v0i因因则则f1ii 1s1s1RvRvvifoffRvRvvio由图由图输出电压表达式：输出电压表达式：svRRv1fo输入电阻：输入电阻：1iRR 输出电阻输出电阻0oR因深度电压负反馈因深度电压负反馈 ，-+AR1Rf+-vsvoifi1第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用2、 同相放大器同相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1反馈类型及性质：电压串联负反馈反馈类型及性质：电压串联负反馈 vv因因则则svv 0i因因1s110RvRvifosffRvvRvvio由图由图输出电压表达式：输出电压

47、表达式：svRRvRRv)1 ()1 (1f1fo输入电阻输入电阻iR输出电阻输出电阻0oR因深度电压负反馈因深度电压负反馈 ，0i因因则则f1ii 第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用3、 电压跟随器电压跟随器 -+A+-vsvo-+AR1+-vsvoifi1svvvo由于由于 1fvAiR0oR 所以，同所以，同相跟随器性相跟随器性能能优于优于射随射随器。器。 注：射随器交流简化图注：射随器交流简化图第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用 反相加法器反相加法器 vv因因则则0v0i因因则则f21iiifo2s21s1RvRvRv即即整理得整理得22f11fossv

48、RRvRRv说明：说明：线性电路除可以采用线性电路除可以采用“虚短、虚断虚短、虚断”概念外，还可采用叠加原理进行分析。概念外，还可采用叠加原理进行分析。 -+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1-+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3 同相加法器同相加法器 利用叠加原理：利用叠加原理：212s1211s2RRvRRRvRv则则vRRv)1 (3fo)(1 (212s1211s23fRRvRRRvRRR第第 7 章反馈放大结构与应用章反馈放大结构与应用4、 减法器减法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令vs2=0，则则11fo1svRRv令令vs1=0，32231fo2)1 (RRvRRRvs2o1oovvv11fsvRR32231f)1 (RRvRRRs利用叠加原理进行分析。利用叠加原理进行分析。 若若R1=R2，R3=Rf，则有：，则有： 2o1oo