电子电路基础II_10

1、1电子电路基础 II第十讲2014.5.152反馈反馈有源低通滤波器（负反馈）有源低通滤波器（负反馈）迟滞电压比较器（正反馈）迟滞电压比较器（正反馈）差放的倒相接法（负反馈）差放的倒相接法（负反馈）差放的同相接法（负反馈）差放的同相接法（负反馈）3反馈的定义反馈的定义:输入量输入量反馈量反馈量净输入量净输入量输出量输出量反馈的分类：反馈的分类：1. 直流反馈：如果反馈量中只含有直流分量，则称为直流反馈，直流反馈：如果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它只在直流通路中存在 2. 交流反馈：如果反馈量中只含有交流分量，则成为交流反馈，它交流反馈：如果反馈量中只含有交流分量

2、，则成为交流反馈，它只存在于交流通路只存在于交流通路 2.1 正反馈：叠加的输入量和反馈量频率相位都一样，叠加后正反馈：叠加的输入量和反馈量频率相位都一样，叠加后使得净输入量较输入量增加，因此输出量更大使得净输入量较输入量增加，因此输出量更大2.2 负反馈：叠加的输入量和反馈量频率相同相位相反，叠加负反馈：叠加的输入量和反馈量频率相同相位相反，叠加后使得净输入量较输入量减小，因此输出量也减小后使得净输入量较输入量减小，因此输出量也减小通过一个相应的网络把放大器的输出信号的一部分或全部反送到输入端，并与通过一个相应的网络把放大器的输出信号的一部分或全部反送到输入端，并与原始信号相叠加原始信号相叠

3、加 4反馈的作用反馈的作用直流反馈直流反馈: 可以稳定静态工作点可以稳定静态工作点 正反馈：可以使系统的增益变大，但同时使系统变得不稳定正反馈：可以使系统的增益变大，但同时使系统变得不稳定 应用：振荡器应用：振荡器 负反馈：使系统增益降低，但能改善放大器的性能（后面将负反馈：使系统增益降低，但能改善放大器的性能（后面将进一步分析），因此，为了改善放大器的性能，通常以牺牲进一步分析），因此，为了改善放大器的性能，通常以牺牲增益为代价增益为代价 本章主要介绍负反馈本章主要介绍负反馈5负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态 1. 电压采样串联接入电压采样串联接入 从输出端的输出电压采样，以

4、从输出端的输出电压采样，以串联的方式加到输入端，形成串联的方式加到输入端，形成反馈网络反馈网络 2. 电流采样串联接入电流采样串联接入 从输出端的输出电流采样，以串从输出端的输出电流采样，以串联的方式加到输入端，形成反馈联的方式加到输入端，形成反馈网络网络 3. 电流采样并联接入电流采样并联接入 从输出端的输出电流采样，以并从输出端的输出电流采样，以并联的方式加到输入端，形成反馈联的方式加到输入端，形成反馈网络网络 64. 电压采样并联接入电压采样并联接入 从输出端的输出电压采样，以从输出端的输出电压采样，以并联的方式加到输入端，形成并联的方式加到输入端，形成反馈网络反馈网络 几个特点：几个特

5、点：1. 电压采样电压采样or电流采样只和输出端有关电流采样只和输出端有关2. 并联接入并联接入or串联接入只和输入端有关串联接入只和输入端有关3. AF没有量纲没有量纲串联接入：输入量是电压串联接入：输入量是电压并联接入：输入量是电流并联接入：输入量是电流电压采样：反馈量取自输出端的电压电压采样：反馈量取自输出端的电压电流采样：反馈量取自输出端的电流电流采样：反馈量取自输出端的电流7反馈电路判别反馈电路判别1. 判断是直流反馈还是交流反馈判断是直流反馈还是交流反馈看什么情况下反馈信号可以和输入端信号叠加看什么情况下反馈信号可以和输入端信号叠加直流反馈直流反馈直流反馈直流反馈+交流反馈交流反馈

6、0. 判断有无反馈判断有无反馈有反馈有反馈无反馈无反馈82. 判断是正反馈还是负反馈判断是正反馈还是负反馈瞬间极性法：规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为瞬间极性法：规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；然后再根据输出信号的极性判断出反馈信号的到输出信号的极性；然后再根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入极性；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大

7、电路的净输入信号减小，则说明了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入了负反馈。引入了负反馈。9负反馈电路判别负反馈电路判别3. 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电压负反馈：反馈量取自输出端的电压，电压采样电压负反馈：反馈量取自输出端的电压，电压采样电流负反馈：反馈量取自输出端的电流，电流采样电流负反馈：反馈量取自输出端的电流，电流采样方法：将电路的输出端交流短路后，反馈消失者为电压反馈，方法：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反之反馈继续存在的为电流反馈 104. 判断是串联反馈

8、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 串联反馈：反馈端以串联方式加到输入端串联反馈：反馈端以串联方式加到输入端并联反馈：反馈端以并联方式加到输入端并联反馈：反馈端以并联方式加到输入端方法：将电路的输入端交流短路后，反馈加不上者为并联反馈，方法：将电路的输入端交流短路后，反馈加不上者为并联反馈，反之反馈仍能加上的为串联反馈反之反馈仍能加上的为串联反馈 11电压串联负反馈电压串联负反馈例：12电压并联负反馈电压并联负反馈 13电流并联负反馈电流并联负反馈 只有交流反馈只有交流反馈 14电流串联负反馈电流串联负反馈 15负反馈对放大器的影响负反馈对放大器的影响1. 负反馈网

9、络对放大器增益的影响负反馈网络对放大器增益的影响oixAxfoxFxisfxxxsifxxx1oiiifsifioiixAxAxAxAAxxxxFxxAFxAFAf：闭环增益：闭环增益A：开环增益：开环增益F：反馈系数：反馈系数AF：环路增益：环路增益1+AF：反馈量，或反馈深度，不敏感系数：反馈量，或反馈深度，不敏感系数负反馈使放大电路的增益减小为原来的负反馈使放大电路的增益减小为原来的1/(1+AF) 1+AF1：深度负反馈：深度负反馈11fAAAAFAFF162. 负反馈网络提高放大器增益稳定性负反馈网络提高放大器增益稳定性 元器件的老化、更换、电源电压的波动、环境温度的变化等等都会元器

10、件的老化、更换、电源电压的波动、环境温度的变化等等都会引起放大倍数的变化引起放大倍数的变化 增益稳定性可以用增益的相对变化量衡量增益稳定性可以用增益的相对变化量衡量AdA1fAAAF引入负反馈之后引入负反馈之后ffAdAAdA22111(1)(1)fdAAFdAAFAFAF221*(1)(1)(1)1fffdAdAdAdAAAAAFAFAAFAF11ffdAdAAAF A相对变化量只有原来的相对变化量只有原来的1(1)AF负反馈使得负反馈使得1+AF1，因此稳定性提高，因此稳定性提高173. 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HMsAsA/1)(如果反馈系数如果反馈系数F与频

11、率无关，则闭环增益（高频响应）为与频率无关，则闭环增益（高频响应）为（1）高频情况）高频情况无反馈时放大电路的高频响应无反馈时放大电路的高频响应)1(11/11/1)(1)()(FAsFAAsAFsAsFAsAsAMHMMHMHMf 反馈放大电路的中频增益（即中频闭环增益）为反馈放大电路的中频增益（即中频闭环增益）为 FAAMM1)1 (FAMHHf反馈放大电路的上限截止频率为反馈放大电路的上限截止频率为 （2）低频情况）低频情况FAMLLf1184. 负反馈网络降低放大器的噪声，提高放大器的信噪比负反馈网络降低放大器的噪声，提高放大器的信噪比 5. 负反馈网络减小放大器的非线性失真负反馈网络

12、减小放大器的非线性失真 6. 负反馈网络对放大器输入电阻的影响负反馈网络对放大器输入电阻的影响(1) 串联反馈使放大器的输入电阻增大，与采样对象无关串联反馈使放大器的输入电阻增大，与采样对象无关 (1)ifiiiiii fiiiiiiiiVVVV VVAFVRRRRAFII VVV取决于在输入端是串联接入还是并联接入取决于在输入端是串联接入还是并联接入19(2)并联反馈使放大器的输入电阻减小，与采样对象无关并联反馈使放大器的输入电阻减小，与采样对象无关 111iiiiii fiiiiiVVVVRRIIIfIAFIIAFAF207. 负反馈网络对放大器输出电阻的影响负反馈网络对放大器输出电阻的影

13、响（1）电压采样使放大器的输出电阻减小，与输入端接入方式无关）电压采样使放大器的输出电阻减小，与输入端接入方式无关 取决于在输出端是电压采样还是电流采样取决于在输出端是电压采样还是电流采样求输出电阻时，假设输入信号为零ooooooRAFURAFUUI)1()( AFRIURoooof 121（2）电流采样使放大器的输出电阻增大，与输入端接入方式无关）电流采样使放大器的输出电阻增大，与输入端接入方式无关 )(ooooAFIRUI AFRUIooo 1/oooofRAFIUR)1( 22(1)i fiRRAF1ii fRRAF1oo fRRAF(1)o foRRAF小结小结串联串联（电压、电流）（

14、电压、电流）负反馈：增大负反馈：增大 并联并联（电压、电流）（电压、电流）负反馈：减小负反馈：减小 （串联、并联）（串联、并联）电压负反馈：减小电压负反馈：减小 （串联、并联）（串联、并联）电流负反馈：增大电流负反馈：增大 输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻23电压串联负反馈电压串联负反馈 1ofsvAAvAF11o foRRAF(1)i fiRRAF0 SR设24电流串联负反馈电流串联负反馈 (1)i fiRRAF1o foRRAF0 SR设AFAVIAsof 125电压并联负反馈电压并联负反馈 1ii fRRAF11o foRRAFAFAIVAsof 1 SR设26电流并联负反馈电流并联负反

15、馈 1ii fRRAF1ofoRRAF SR设AFAIIAsof 127负反馈放大器的分析方法负反馈放大器的分析方法对于一个负反馈放大电路，如果能够将它分解成基本放大电路和反馈对于一个负反馈放大电路，如果能够将它分解成基本放大电路和反馈网络两个独立部分，那么只需分别求出基本放大电路的性能指标和反网络两个独立部分，那么只需分别求出基本放大电路的性能指标和反馈网络的反馈系数，就可利用前面我们所导出的公式求得负反馈放大馈网络的反馈系数，就可利用前面我们所导出的公式求得负反馈放大电路的闭环增益、闭环输入电阻和闭环输出电阻等。电路的闭环增益、闭环输入电阻和闭环输出电阻等。因此分析负反馈放大电路的关键就是

16、将实际的负反馈放大电路拆成基因此分析负反馈放大电路的关键就是将实际的负反馈放大电路拆成基本放大电路和反馈网络两个独立部分（这一过程常称为本放大电路和反馈网络两个独立部分（这一过程常称为拆环拆环）。）。由于在实际负反馈放大电路中，反馈网络和基本放大电路是连接在一由于在实际负反馈放大电路中，反馈网络和基本放大电路是连接在一起的，因此将反馈网络从实际放大电路中分离出来，成为独立的组成起的，因此将反馈网络从实际放大电路中分离出来，成为独立的组成部分时，就必须将反馈网络的影响考虑在基本放大电路中，这种影响部分时，就必须将反馈网络的影响考虑在基本放大电路中，这种影响称为称为反馈网络的负载效应反馈网络的负载

17、效应。这种情况犹如多极放大电路中的级间影响，。这种情况犹如多极放大电路中的级间影响，为了将各级放大电路分割成为独立的组成部分，就必须将后级的输入为了将各级放大电路分割成为独立的组成部分，就必须将后级的输入电阻包括到前级中去，作为前级的输出负载。因此，我们这里所说的电阻包括到前级中去，作为前级的输出负载。因此，我们这里所说的基本放大电路就是指去除反馈作用，但又考虑反馈网络的负载效应的基本放大电路就是指去除反馈作用，但又考虑反馈网络的负载效应的放大电路放大电路 281. 判定反馈类型判定反馈类型2. 画出基本放大器交流通路（带反馈网络负载效应）画出基本放大器交流通路（带反馈网络负载效应）3. 计算

18、基本放大器的增益、输入电阻、输出电阻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计算反馈网络的反馈系数5. 求出闭环增益、输入阻抗、输出阻抗求出闭环增益、输入阻抗、输出阻抗为得到基本放大电路的交流通路，需要拆环。具体方法为：为得到基本放大电路的交流通路，需要拆环。具体方法为：输出端如果是电压采样，则将输出端对地短路，如果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，则将输出端开路是电流采样，则将输出端开路（1）画输入，看输出：（输入不动，看输出接在什么地方）画输入，看输出：（输入不动，看输出接在什么地方）输入端如果是并联接入，则将输入端对地短路，如果是串联输

19、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，则将输入端开路接入，则将输入端开路（2）画输出，看输入：（输出不动，看输入接在什么地方）画输出，看输入：（输出不动，看输入接在什么地方）分析方法分析方法29电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路 实际电路实际电路去掉反馈网络时的基本放大电路去掉反馈网络时的基本放大电路不考虑反馈网络负载效应时的基不考虑反馈网络负载效应时的基本放大电路的交流通路本放大电路的交流通路 拆环后的交流通路（考虑反馈网拆环后的交流通路（考虑反馈网络的负载效应）络的负载效应）3012AA A11111e11R LRAr222LRAr反馈系数反馈系数 e1e1RRfofv

20、FvR输入电阻输入电阻 分析基本放大电路分析基本放大电路11e11RiRr2e1/RocfRRR输出电阻输出电阻 闭环闭环11o foRRAF1ofsvAAvAF(1)i fiRRAF都没包括偏置电阻都没包括偏置电阻R131深度负反馈深度负反馈11 AFe1111ffRAAAFFR (1)i fiRRAF11o foRRAF 032电流串联负反馈电流串联负反馈 不考虑反馈网络负载效应时的基不考虑反馈网络负载效应时的基本放大电路的交流通路本放大电路的交流通路 拆环后的交流通路（考虑反馈网拆环后的交流通路（考虑反馈网络的负载效应）络的负载效应）（1）画输入，看输出）画输入，看输出输出端是电流采样，

21、则将输出端开路输出端是电流采样，则将输出端开路（2）画输出，看输入）画输出，看输入输入端是串联接入，则将输入端开路输入端是串联接入，则将输入端开路33RiERrRooERrobibEEiiAvirRrR注意：A不是电压增益 fEovFRi11fEAAAFrRooLuffLiivi RAA Rvv 11ifiERRAFrR11EofooEERRRAFrRrR34深度负反馈深度负反馈 fEvFRio111fEAAAFFRooLLuffLiiEvi RRAA RvvR (1)i fiRRAF1ofoRRAF 35电压并联负反馈电压并联负反馈不考虑反馈网络负载效应时的基不考虑反馈网络负载效应时的基本放

22、大电路的交流通路本放大电路的交流通路 拆环后的交流通路（考虑反馈网拆环后的交流通路（考虑反馈网络的负载效应）络的负载效应）（1）画输入，看输出）画输入，看输出输出端是电压采样，将输出端对地短路输出端是电压采样，将输出端对地短路（2）画输出，看输入）画输出，看输入输入端是并联接入，将输入端对地短路输入端是并联接入，将输入端对地短路1fofiFvR 36电流并联负反馈电流并联负反馈不考虑反馈网络负载效应时的基不考虑反馈网络负载效应时的基本放大电路的交流通路本放大电路的交流通路 拆环后的交流通路（考虑反馈网拆环后的交流通路（考虑反馈网络的负载效应）络的负载效应）（1）画输入，看输出）画输入，看输出输

23、出端是电流采样，将输出端开路输出端是电流采样，将输出端开路（2）画输出，看输入）画输出，看输入输入端是并联接入，将输入端对地短路输入端是并联接入，将输入端对地短路e2e2RRfofiFiR 37稳定性问题稳定性问题为什么要研究负反馈放大电路的稳定性问题？为什么要研究负反馈放大电路的稳定性问题？交流负反馈可以改善放大电路多方面的性能。反馈越深，性能交流负反馈可以改善放大电路多方面的性能。反馈越深，性能改善的越好。改善的越好。深度负反馈时，如果电路设计不合理，那么在输入为零的情况下，深度负反馈时，如果电路设计不合理，那么在输入为零的情况下，输出可能产生一定频率和幅值的信号，这种现象称为电路的自激输

24、出可能产生一定频率和幅值的信号，这种现象称为电路的自激振荡。此时，电路不能正常工作，不具有稳定性。振荡。此时，电路不能正常工作，不具有稳定性。38自激振荡产生的原因自激振荡产生的原因原因：原因：A是频率的函数。在低频段和高频段，在某个频率值，引入是频率的函数。在低频段和高频段，在某个频率值，引入一个附加相移一个附加相移 fsixxx fsixxx 如果有外接干扰，例如合闸通电，必含有此频率的信号。导致一如果有外接干扰，例如合闸通电，必含有此频率的信号。导致一个输出信号个输出信号正反馈正反馈正反馈的作用：正反馈的作用：oifoxxxx输出量逐渐增大，直到达到动态平衡。此时电路产生自激振荡输出量逐渐增大，直到达到动态平衡。此时电路产生自激振荡39自激振荡产生的条件自激振荡产生的条件输入为零时，输出一定频率和幅值的信号输入为零时，输出一定频率和幅值的信号0 sx输入输入输出输出ox保持一定的值保持一定的值ooXFAX FAAAf11AF 相量表示：相量表示：1AF n是整数是整数幅度条件幅度条件相位条件相位条件)(12 nFA40起振条件起振条件正反馈的作用：正反馈的作用：oifoxx