模电课件 6 放大电路中的反馈教材

1、第六章第六章放大电路中的反馈放大电路中的反馈* *6 6.1.1反馈的基本概念反馈的基本概念及判断方法及判断方法* *6 6.2.2负反馈放大电路负反馈放大电路的四种基本组态的四种基本组态* *6 6.4.4深度负反馈放大电路放大倍数分析深度负反馈放大电路放大倍数分析6 6.6.6负反馈放大电路的负反馈放大电路的稳定性稳定性6 6.3.3负反馈放大负反馈放大电路的方框图电路的方框图* *6 6.5.5负反馈对放大电路负反馈对放大电路性能的影响性能的影响本章重点和考点：本章重点和考点：2.负反馈组态的正确判断方法负反馈组态的正确判断方法3.深度负反馈放大电路放大倍数的计算深度负反馈放大电路放大倍

2、数的计算4.负反馈的作用负反馈的作用1.反馈的基本概念反馈的基本概念 基本要求基本要求: : (1)(1)正确理解反馈的基本概念，负反馈放大电路增正确理解反馈的基本概念，负反馈放大电路增益的一般表达式，益的一般表达式，4 4种反馈组态及其特点。种反馈组态及其特点。 (2)(2)能用瞬时极性法判别正、负反馈及反馈类型，能用瞬时极性法判别正、负反馈及反馈类型，正确解释负反馈对放大电路性能的影响。正确解释负反馈对放大电路性能的影响。 (3)(3)近似计算深度负反馈放大电路的增益。近似计算深度负反馈放大电路的增益。 (4)(4)了解负反馈放大电路产生自激的原因和条件，了解负反馈放大电路产生自激的原因和

3、条件，能用稳定裕度的概念分析反馈放大电路的稳定性。能用稳定裕度的概念分析反馈放大电路的稳定性。 学习目标学习目标: :会判会判，会判断反馈的类型和极性会判断反馈的类型和极性,会定性分析其作用。会定性分析其作用。会引会引，会根据需要正确引入反馈。会根据需要正确引入反馈。会算会算，会估算深度负反馈放大电路的闭环增益。会估算深度负反馈放大电路的闭环增益。会消振，会消振，会通过实验调试消除反馈放大电路中的自会通过实验调试消除反馈放大电路中的自 激振荡激振荡(不要求）。不要求）。 6.1 6.1 反馈的概念及判断反馈的概念及判断一、反馈的基本概念一、反馈的基本概念二、二、反馈的判断反馈的判断1. 什么是

4、反馈什么是反馈 电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。要研究哪些问题？要研究哪些问题？怎样引回怎样引回是从输出是从输出电压还是电压还是输出电流输出电流引出反馈引出反馈影响输入电压影响输入电压还是输入电流还是输入电流多少多少怎样引出怎样引出 反馈放大电路可用反馈放大电路可用方框图表示。方框图表示。1. 有无反馈的判断有无反馈的判断 “ “找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈若有则有反馈（闭环）（闭环） ，否则无反馈，否则无反馈

5、（开环）（开环） 。引入反馈了吗？引入反馈了吗？(负载负载)将输出电压全部反将输出电压全部反馈回去馈回去无反馈无反馈 1. 有无反馈的判断有无反馈的判断“找联系找联系”：是找输出回路与输入回路的联：是找输出回路与输入回路的联系，不仅是输出端与输入端的联系！系，不仅是输出端与输入端的联系！既在输入回路又既在输入回路又在输出回路，因在输出回路，因而引入了反馈。而引入了反馈。. 局部反馈和级间反馈局部反馈和级间反馈 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路

6、的称为级间反馈。入回路的称为级间反馈。通过通过R3引入的是局部反馈引入的是局部反馈通过通过R4引入的是级间反馈引入的是级间反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。. 正反馈和负反馈正反馈和负反馈 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是引入反馈后其变化是增大？还是减小？增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？引入反馈后其变化是增大？还是减小？还是减小？ 或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反

7、馈，否则为正反馈。反馈，否则为正反馈。. 正、负反馈（反馈极性）的判断正、负反馈（反馈极性）的判断“看反馈的结果看反馈的结果” ” ，即净输入量是被增大还是被减，即净输入量是被增大还是被减小。小。瞬时极性法：瞬时极性法： 给定给定 的瞬时极性，并的瞬时极性，并以此为依据以此为依据沿着信号流向沿着信号流向分分析电路中各电流、电位的极析电路中各电流、电位的极性从而得到性从而得到 的极性；的极性；iXoX的极性的极性 的极性的极性 、 、 的叠加关系的叠加关系oXfXiXfXiXfiifii IIIUUU或正反馈正反馈负反馈负反馈fiifii IIIUUU或. 正、负反馈的判断正、负反馈的判断FuF

8、IDuuu反馈量是仅仅决定于输出量的物理量反馈量是仅仅决定于输出量的物理量,与输入无关。与输入无关。O211FuRRRu 在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电流指的是同相输入端或反相输入端的电流。流指的是同相输入端或反相输入端的电流。2ON2RuuiR反馈量反馈量反馈电流反馈电流反馈量仅决定于输出量反馈量仅决定于输出量净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流净输入电流增大，引入增大，引入了正反馈了正反馈分立元件

9、电路反馈极性的判断分立元件电路反馈极性的判断反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小(b-e间电压间电压)负反馈负反馈原则：原则：对分立元件而言，对分立元件而言，C与与B极性相反，极性相反，E与与B极性相同。极性相同。. 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通直流通路中存在的反馈称为直流反馈，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。交流负反馈交流负反馈直流负反馈直流负反馈引入直流负反馈的目的引入直流负反馈的目的主要是稳定静态工作点主要是稳定静态工作点引入交流负反馈的目的主引入交流负反馈的目的主要是改善放大电路的性能要是改善放大电路的

10、性能4. 直流反馈和交流反馈的判断直流反馈和交流反馈的判断仅有直流仅有直流反馈反馈仅有交流仅有交流反馈反馈 “ “看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。是交流通路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。4. 直流反馈和交流反馈的判断直流反馈和交流反馈的判断交、直交、直流反馈流反馈共存共存仅有直流仅有直流反馈反馈讨论一讨论一（2）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。还是以电流方式相叠加。（1）从输出端看，反馈量）从输出端看，

11、反馈量是取自于输出电压，还是是取自于输出电压，还是取自于输出电流。取自于输出电流。反馈信号取自输出电压，则为反馈信号取自输出电压，则为电压反馈电压反馈反馈信号取自输出电流，则为反馈信号取自输出电流，则为电流反电流反馈馈反馈量与输入量以电压形式求和，为反馈量与输入量以电压形式求和，为串联反馈串联反馈反馈量与输入量以电流形式求和，为反馈量与输入量以电流形式求和，为并联反馈并联反馈6.2交流负反馈放大电路交流负反馈放大电路的四种基本组态的四种基本组态要研究哪些问题？要研究哪些问题？负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈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

12、联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点交流负反馈的四种组态交流负反馈的四种组态（重点）（重点）1.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。fiiUUU-串联负反馈fiiIII-并联负反馈+_负反馈负反馈iX并联：反馈量并联：反馈量和和fX输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。接于不同的输入端。接于不同的输入端。iX串联：反馈量串联：反馈量和fX输入量输入量fXiXfXiXfXiXfXiX. 串联反馈和并联反

13、馈的判断串联反馈和并联反馈的判断 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；叠加，为串联反馈； 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电流的方式在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电流的方式叠加，为并联反馈。叠加，为并联反馈。. 串联反馈和并联反馈的判断串联反馈和并联反馈的判断FINiiiFIDuuu引入了并联反馈引入了并联反馈引入了串联反馈引入了串联反馈. 电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈 将输出电压的一部分或全将输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈，即输入量的为电压反馈，

14、即foXKU 将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈，即输入量的为电流反馈，即ofIKX 描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。反馈网络的取样对象。. 电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断ofUKXofIKX电路引入了电压负反馈电路引入了电压负反馈 令输出电压为令输出电压为0，若反馈量随之为，若反馈量随之为0，则为电压反馈；，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。若反馈量依然存在，则为电流反馈。2ON2RuuiR. 电压反馈和电流反馈

15、的判断电压反馈和电流反馈的判断仅受基极电仅受基极电流的控制流的控制电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈反馈电流反馈电流总结总结: 反馈类型的的判断步骤反馈类型的的判断步骤(1) 有无反馈有无反馈 “ “找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。若有则有反馈，否则无反馈。(2) 直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 “ “看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。是交流通路。(3) 正、负反馈（反馈极性）正、负反馈（反馈极性）“看反馈的结果看反馈的结果” ” ，即净输入量是被增大还是被减，即净输

16、入量是被增大还是被减小。小。() 串联反馈和并联反馈的判断串联反馈和并联反馈的判断 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。为并联反馈。() 电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断 令输出电压为令输出电压为0，若反馈量随之为，若反馈量随之为0，则为电压，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。1. 找出反馈网络找出反馈网络Rf 和和Re12. 判断反馈的类型判断反馈的类型+-Uf+-Udi(3) 将输出对地

17、短路，反馈消失，因此是将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈电压反馈。(4)输入信号和反馈信号输入信号和反馈信号分别分别加在三极管的加在三极管的b b、e e，为，为串联反馈。串联反馈。(2) 假定输入电压的瞬时假定输入电压的瞬时极性为正，极性为正，反馈电压的反馈电压的瞬时极性也为正，瞬时极性也为正，U Udidi=U=Ui i-U-Uf fUUi i, ,因此是因此是负反负反馈。馈。+-+(1)电路中无电容，因此电路中无电容，因此是是交直流反馈交直流反馈1、电压串联负反馈、电压串联负反馈+-Uf+-Udi 方框图方框图+-UiRbAU+-UdiRc+-Uo-FURe+UfRf+负反馈负反馈

18、反馈信号与输出电压成正比，集成运放的净输反馈信号与输出电压成正比，集成运放的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，入电压等于输入电压与反馈电压之差，1、电压串联负反馈、电压串联负反馈1. 1. 找出反馈网络找出反馈网络 Rf 和和Re22. 2. 判断反馈的类型判断反馈的类型(3)(3)将输出对地短路，反馈仍存在，因此是将输出对地短路，反馈仍存在，因此是电流反馈电流反馈。(4)(4)输入信号和反馈信号都加在三极管的基极，故为输入信号和反馈信号都加在三极管的基极，故为并联反馈并联反馈(2) (2) 由瞬时极性法可判断：由瞬时极性法可判断：I If f的方向由输入流入的方向由输入流入R Rf f，

19、I Ididi=I=Ii i- -I If fIIi i，因此是，因此是负反馈负反馈。+-(1)(1)电路中无电容，因此是电路中无电容，因此是交直流反馈交直流反馈。IoIiIdiIf反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。2、电流并联负反馈、电流并联负反馈+-UiAIIdiRc2BIRfRe2IoIiIf 方框图方框图+-isiIiIDiFioiID=iI-iFi0iFiiDi0电流负反馈的重电流负反馈的重要特点是电路的要特点是电路的输出电流趋于维输出电流趋于维持恒定。持恒定。反馈信号与输出电流成正比，净输入电流等于外加输入反馈信号与输出电流成正比，净输入电

20、流等于外加输入信号与反馈信号之差信号与反馈信号之差IoEC1. 1. 找出反馈网络找出反馈网络 Rf2. 2. 判断反馈的类型判断反馈的类型(3)(3)将输出对地短路，反馈消失，因此是将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈电压反馈。(4)(4)输入信号和反馈信号都加在三极管的基极，故为输入信号和反馈信号都加在三极管的基极，故为并联反馈并联反馈。(2)(2)由瞬时极性法可判断：由瞬时极性法可判断：I If f的方的方向由输入流入向由输入流入R Rf f，I Ididi=I=Ii i-I-If f I1时，它们的转换系数均约为时，它们的转换系数均约为1/F。讨论讨论一一o 为减小放大电路从信号源

21、索取的电流，增强带负载为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？能力，应引入什么反馈？o 为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？o 为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？o 为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？应引入什么反馈？o 为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？应引入什么反馈？讨论讨论二二试在图示电路中分别引入四种不同组态

22、的交流负反馈。试在图示电路中分别引入四种不同组态的交流负反馈。电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈Fu讨论三讨论三在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？在图示电路中能够引入哪些组态的交流负反馈？只可能引入电压并联或电流串联两种组态的交流负反馈。只可能引入电压并联或电流串联两种组态的交流负反馈。例例6.5.1 电路如图所示，为了达到下列目的，分别说明应电路如图所示，为了达到下列目的，分别说明应 引入哪种组态的负反馈以及电路如何连接。引入哪种组态的负反馈以及电路如何连接。（3）将输入电流）将输入电流iI转换成稳定的输出电压转换成稳定的输出电压uO。（1）减小放大电路

23、从信号源索取的电流并增强带负载能力。）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。（2）将输入电流）将输入电流i1转换成与之成稳定线性关系的输出电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流io。(2)应引入电流并联负反馈。应引入电流并联负反馈。电路中将电路中将与与、与与、与与分别连接。分别连接。(3)应引入电压并联负反馈。应引入电压并联负反馈。电路中应将电路中应将与与、与与、与与分别连接。分别连接。 (1)应引入电压串联负反馈。应引入电压串联负反馈。电路中将电路中将与与、与与、与与分别连接。分别连接。6.6 6.6 负反馈放大电路的稳定性（了解）负反馈放大电路的稳定性（了解）一、自激振荡产生的原

24、因及条件一、自激振荡产生的原因及条件二、负反馈放大电路稳定性的分析二、负反馈放大电路稳定性的分析三、负反馈放大电路稳定性的判断三、负反馈放大电路稳定性的判断四、消除自激振荡的方法四、消除自激振荡的方法一、自激振荡产生的原因及条件一、自激振荡产生的原因及条件1. 现象现象：输入信号为：输入信号为0 0时，输出有一定幅值、一时，输出有一定幅值、一定频率的信号，称电路产生了自激振荡。定频率的信号，称电路产生了自激振荡。 负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段。高频段。2. 原因原因 在低频段或高频段，若存在一个频率在低频段或高频段，若存在一个频率f0，且当

25、，且当 f f0 时时附加相移为附加相移为，则，则fiiXXXoifo XXXXfiiXXX对对 f=f0的信号，净输入量是输入量与反馈量之和。的信号，净输入量是输入量与反馈量之和。 在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为f0的信号，的信号，对于对于f = f0 的信号，产生正反馈过程的信号，产生正反馈过程输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡。激振荡。ooi0XXX维持时，ooXFAX1FA3. 自激振荡的条件自激振荡的条件1FA)( ) 12(1FA为整数nnFA 由于电路通电后输出量有一个从小到

26、大直至稳幅的由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程，起振条件为过程，起振条件为二、负反馈放大电路稳定性的分析二、负反馈放大电路稳定性的分析附加相移由放大电路决定附加相移由放大电路决定;振荡只可能产生在高频段。振荡只可能产生在高频段。090AAf，时，设反馈网络为电阻网络，放大电路为设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合直接耦合形式。形式。因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。0180AAf，时，因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。0270AAf，时，对于产生对于产生180附加相移的信号频率，有可能满足起振条附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，故引入负反馈后可能振荡。件，故引入负反馈后可能振