电子电路基础课件反馈(浙江大学)

1、第二章反馈第二章反馈2.1反馈原理反馈原理2.1.1 反馈介绍反馈介绍 1 概述概述反馈分为反馈分为直流反馈直流反馈和和交流反馈交流反馈，交流反馈又分为正反馈和负反馈。反馈量中只含有直流分量，则称为直流反馈，它只在直流通路中存在;-稳定静态工作点；如果反馈量中只含有交流分量，则称为交流反馈，它只存在于交流通路。正反馈-输入量 和反馈量 相位一致的反馈；-振荡器负反馈-输入量 和反馈量 相位相反的反馈。-改善放大器的性能sxfxsxfx2.1反馈原理反馈原理2.1.2 负反馈放大电路负反馈放大电路 的四种组态的四种组态电压采样串联接入：电压采样串联接入： 从输出端的从输出端的输出电压输出电压采样

2、，以采样，以串联的方式串联的方式加到加到输入端，形成反馈网络；输入端，形成反馈网络；电流采样串联接入，电流采样串联接入， 从输出端的从输出端的输出电流输出电流采样，以采样，以串联的方式串联的方式加到加到输入端，形成反馈网络；输入端，形成反馈网络；2.1反馈原理反馈原理电流采样并联接入电流采样并联接入 从输出端的从输出端的输出电流输出电流采样，以采样，以并联的方式并联的方式加到加到输入端，形成反馈网络输入端，形成反馈网络；电压采样并联接入，电压采样并联接入， 从输出端的从输出端的输出电压输出电压采样，以采样，以并联的方式并联的方式加到加到输入端，形成反馈网络。输入端，形成反馈网络。 基本放大电路

3、与反馈网络基本放大电路与反馈网络均看成二端口网络。均看成二端口网络。2.1反馈原理反馈原理2.1.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响一、负反馈网络对放大器增益的影响一、负反馈网络对放大器增益的影响 为闭环增益，为闭环增益， 为开环增益，为开环增益， 是反馈系数，是反馈系数， 是环路增益，是环路增益， 称为反馈量，或反馈深度，或称不敏感系数。称为反馈量，或反馈深度，或称不敏感系数。可见，负反馈使放大电路的增益减小为原来的可见，负反馈使放大电路的增益减小为原来的 分之一。分之一。当当 时，称深度负反馈，此时时，称深度负反馈，此时oixAxfoxFxisfxxxsifxxx1oii

4、ifsifioiixAxAxAxAAxxxxFxxAFxAF1fAAAFfAAFAF1AF1 AF11 AF11fAAAAFAFF2.1反馈原理反馈原理二、负反馈网络提高放大器增益稳定性二、负反馈网络提高放大器增益稳定性 微分：微分：例如，某放大电路开环增益例如，某放大电路开环增益 ，若取反馈系数，若取反馈系数 ，如果温，如果温度变化使度变化使 变化变化10，求，求 的变化量。的变化量。1fAAAF22111(1)(1)fdAAFdAAFAFAF221*(1)(1)(1)1fffdAdAdAdAAAAAFAFAAFAF11ffdAdAAAF A410A210FfA2.1反馈原理反馈原理三三 、

5、负反馈网络扩展放大器的带宽、负反馈网络扩展放大器的带宽假设高频响应为：假设高频响应为：条件条件：反馈系数：反馈系数F与频率无关与频率无关闭环增益为：闭环增益为： 将将A（s）代入：）代入：整理得：整理得：中频增益为：中频增益为： 高频上限高频上限3dB频率：频率：同样的方法解得：同样的方法解得：HMsAsA/1)()(1)()(sFAsAsAfHMHMfsAFsAsA/11/1)()1 (11)(FAsFAAsAMHMMfFAAMM1)1 (FAMHHfFAMLLf12.1反馈原理反馈原理四、负反馈网络降低放大器的噪声，提高放大器的信噪比四、负反馈网络降低放大器的噪声，提高放大器的信噪比 放大

6、器的信噪比为放大器的信噪比为 ，引入负反馈后，信噪比提高，引入负反馈后，信噪比提高A倍，倍，五、负反馈网络减小放大器的非线性失真五、负反馈网络减小放大器的非线性失真 由于放大器内部的由于放大器内部的PN结线性不好造成的非线性失真，通过负反馈，结线性不好造成的非线性失真，通过负反馈，把失真信号加到输入端，减小放大器的非线性失真。把失真信号加到输入端，减小放大器的非线性失真。nSVVNS2.1反馈原理反馈原理六、负反馈网络控制放大器的输入电阻六、负反馈网络控制放大器的输入电阻（A ）串联反馈串联反馈是放大器的是放大器的输入输入 电阻增大电阻增大，与采样对象无关，与采样对象无关，（B）并联反馈并联反

7、馈使放大器的使放大器的输入电阻减小输入电阻减小，与采样对象无关，与采样对象无关，(1)ifiiiiiifiiiiiiiiV VVV VVAFVRRRRAFII VVV111iiiiiifiiiiiVVVVRRIIIfIAFIIAFAF2.1反馈原理反馈原理七、负反馈网络控制放大器七、负反馈网络控制放大器 的输出电阻的输出电阻（A）电压采样电压采样使放大器的使放大器的输出输出电阻减小电阻减小，与输出端接入方式无关，与输出端接入方式无关，串联接入时串联接入时，2.1反馈原理反馈原理并联接入时，并联接入时，即：即：所以：所以：2.1反馈原理反馈原理（B）电流采样电流采样使放大器的使放大器的输出电阻增

8、大输出电阻增大，与输出端接入方，与输出端接入方式无关式无关 电流采样的情况下放大器的输出电阻将增大电流采样的情况下放大器的输出电阻将增大:小结小结 （电压、电流）串联负反馈增大 输入电阻 （电压、电流）并联负反馈减小 电压（串联、并联）负反馈减小 输出电阻 电流（串联、并联）负反馈增大 (1)ofoRRAF(1)ifiRRAF1ii fRRAF1oo fRRAF(1)ofoRRAF2.1反馈原理反馈原理2.1.4 负反馈电路判别负反馈电路判别一、判断方法一、判断方法（A ）判断是电压负反馈还是电流负反馈用输出短路法。）判断是电压负反馈还是电流负反馈用输出短路法。 将电路的输出端交流短路后，反馈

9、消失者为电压反馈，反之反馈将电路的输出端交流短路后，反馈消失者为电压反馈，反之反馈继续存在的为电流反馈。继续存在的为电流反馈。 反馈网络的输入信号反馈网络的输入信号 为零，为零， 保持不变，保持不变，反馈依然存在反馈依然存在 即即反馈消失反馈消失oVoI2.1反馈原理反馈原理（B ）判断是串联反馈还是并联反馈用输入短路法。）判断是串联反馈还是并联反馈用输入短路法。 将电路的输入端交流短路后，反馈将电路的输入端交流短路后，反馈加不上加不上者为者为并联反馈并联反馈，反之反，反之反馈仍能加上的为串联反馈。馈仍能加上的为串联反馈。反馈网络的输出信号反馈网络的输出信号 加不到加不到 ， 仍然能加到仍然能

10、加到 中，中， 即反馈消失；即反馈消失； 反馈依然存在。反馈依然存在。（C ）判断是正反馈还是负反馈）判断是正反馈还是负反馈-用瞬时极性法fIiIfViV2.1反馈原理反馈原理二、举例说明二、举例说明例例2.1 直流反馈，直流反馈， 为反馈元件，为反馈元件， 既为直流反馈又为交流反馈既为直流反馈又为交流反馈， 因为因为 的旁路，没有交流反馈。的旁路，没有交流反馈。直流反馈直流反馈-稳定工作点，电路称为工作点稳定工作点，电路称为工作点稳定电路稳定电路。交流反馈交流反馈-增加了增加了输出电流的稳定输出电流的稳定，增加了，增加了输入阻抗输入阻抗，但降低交，但降低交流增益。流增益。EReCER2.1反

11、馈原理反馈原理例例2.2先找出反馈网络先找出反馈网络瞬时瞬时极性法极性法:判别判别正反馈还是负反馈。正反馈还是负反馈。分离分离出反馈网络，反出反馈网络，反馈为电压串联负反馈。馈为电压串联负反馈。判断反馈网络的判断反馈网络的小窍门小窍门 既不像偏置电阻，又不像既不像偏置电阻，又不像负载电阻，把输入和输出负载电阻，把输入和输出联系起来的电阻可以考虑联系起来的电阻可以考虑是反馈网络。是反馈网络。负反馈负反馈削弱削弱了输入量，了输入量，反馈网络反馈网络点取点取的位置很重要，的位置很重要，2.1反馈原理反馈原理例例2.3先找出反馈网络先找出反馈网络瞬时极性法瞬时极性法-电压并联负反馈电压并联负反馈。注意

12、：注意：（1）在这个反馈中直流反馈、）在这个反馈中直流反馈、交流反馈都有，直流反馈是工交流反馈都有，直流反馈是工作点稳定电路；作点稳定电路；（2）A是是互阻互阻放大器放大器 输出取电压，输出取电压， 输入取电流；输入取电流；（3）F 是是互纳互纳反馈网络。反馈网络。 2.1反馈原理反馈原理例例2.4先找出反馈网络，先找出反馈网络，瞬时瞬时极性法极性法-电流并联负反馈。电流并联负反馈。注意：注意：（1）这个反馈只有）这个反馈只有交流反馈交流反馈， 反馈支路上的电容隔绝直流；反馈支路上的电容隔绝直流；（2）A是是电流放大器电流放大器 输出取电流，输入取电流；输出取电流，输入取电流；（3）F 是是电

13、流反馈网络电流反馈网络。 2.1反馈原理反馈原理例例2.5找出找出反馈网络反馈网络，瞬时极性法瞬时极性法-电流串联负反馈。电流串联负反馈。 注意：注意：（1）在这个反馈中）在这个反馈中直流反馈直流反馈、 交流反馈交流反馈都有，都有，（2）A是是互导互导放大器放大器 输出取电流，输入取电压；输出取电流，输入取电压；（3）F 是是互阻互阻反馈网络。反馈网络。2.1.5 分析方法介绍分析方法介绍分析？分析？求求开环增益开环增益和和反馈系数反馈系数，必须必须先将反馈放大器化成一个带有反先将反馈放大器化成一个带有反馈网络负载效应的馈网络负载效应的基本放大器基本放大器，然后在这个基本放大器的交流通路或，然

14、后在这个基本放大器的交流通路或等效电路中进行计算。等效电路中进行计算。具体操作过程如下1.判定反馈类型；2.画出基本放大器交流通路（带反馈网络负载效应）；3.计算基本放大器的增益、输入电阻、输出电阻；4.计算反馈网络的反馈系数；2.求出闭环增益、输入阻抗、输出阻抗。2.1.5 分析方法介绍分析方法介绍拆环拆环方法：方法：画输入，看输出：画输入，看输出：（输入不动，看输出接在什么地方）（输入不动，看输出接在什么地方） 输出端如果是电压采样，则将输出端对地短路，如果是电流采样，输出端如果是电压采样，则将输出端对地短路，如果是电流采样，则将输出端开路；则将输出端开路；画输出，看输入：画输出，看输入：

15、（输出不动，看输入接在什么地方）（输出不动，看输入接在什么地方） 输入端如果是并联接入，则将输入端对地短路，如果是串联接入，输入端如果是并联接入，则将输入端对地短路，如果是串联接入，则将输入端开路。则将输入端开路。2.1.5 分析方法介绍分析方法介绍（1）电压串联负反馈电路）电压串联负反馈电路 反馈的信号来自于反馈的信号来自于输出端输出端。e1e1RRfofvFvR2.1.5 分析方法介绍分析方法介绍(2)电压并联负反馈电压并联负反馈注意注意电流流向电流流向很重要！流向集电极很重要！流向集电极.1fofiFvR2.1.5 分析方法介绍分析方法介绍（3）电流并联负反馈）电流并联负反馈 是 在 上

16、的分流。e2e2RRfofiFiRfioifR2.1.5 分析方法介绍分析方法介绍（4）电流串联负反馈）电流串联负反馈fEovFRi2.2 各种反馈组态分析2.2.1 电压串联负反馈电压串联负反馈1ofsvAAvAF(1)/sssioifiiiiiiiiVVVVFVRRRRAFIV RVV11o foRRAF2.2 各种反馈组态分析举例举例基本放大器的电压增益基本放大器的电压增益:如果反馈为深度反馈：如果反馈为深度反馈： 012AA A11111e11R LRAr222LRAr11fEofEvRFvRR111(1)iERrR21|()ocfERRRR11AF1111ffERAAAFFR (1)

17、ifiRRAF11ofoRRAF2.2 各种反馈组态分析2.2.2 电流串联负反馈电流串联负反馈1111/oooofsifiifiIIIIAAV V VVA FA FVV V 1ifiRRAF1ofoRRAF2.2 各种反馈组态分析举例举例未加反馈的放大增益未加反馈的放大增益: 深度负反馈深度负反馈?RiERr()|ooECRrRRobibEEiiAv i r Rr R fEovFRi11EERAFrR 11fEAAAFrR ooLuffLiivi RAA Rvv1LufERArR 11ifiERRAFrR 11EofooEERRRAFrRrR2.2 各种反馈组态分析2.2.3 电压并联负反馈

18、电压并联负反馈 A为为互阻互阻增益增益oiVAIfoIFV1fAAAF1ii fRRAF11ofoRRAF2.2 各种反馈组态分析2.2.4 电流并联负反馈电流并联负反馈 A=? F=?1fAAAF1ii fRRAF1ofoRRAF2.3 稳定性问题2.3.1 问题的提出问题的提出 分式分母有可能出现分式分母有可能出现 0，则放大器闭环增益则放大器闭环增益 系统不稳定，出现自激振荡系统不稳定，出现自激振荡.2.3.2 稳定判据稳定判据-根据条件根据条件 系统出现不稳定系统出现不稳定,幅度条件（充分条件）相位条件（必要条件）1fAAAF 1AF fA1A F21arctgAFn 1AF 2.3 稳定性问题（1）讨论幅频特性曲线和相频特性曲线， 系统不稳定。0c2.3 稳定性问题（2）讨论幅频特性曲线和相频特性曲线，）讨论幅频特性曲线和相频特性曲线，由于由于 ，系统稳定。，系统稳定。0c2.3 稳定性问题2.3.3 稳定裕度稳定裕度考虑稳定裕度，有两个因素组成：幅度裕度和相位裕度，考虑稳定裕度，有两个因素组成：幅度裕度和相位裕度，幅度裕度（当幅度裕度（当 时）时） ，相位裕度（当相位裕