模拟电子电路——第七章汇编

1、第第8 8章章 反馈反馈模拟电子电路及技术基础模拟电子电路及技术基础孙 肖 子第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈模拟电子电路与技术基础模拟电子电路与技术基础课程的特点是课程的特点是 “概念性、工程性、实践性概念性、工程性、实践性“强强！ “注重物理概念，采用工程观点；注重物理概念，采用工程观点； 重视实验技术，善于总结对比；重视实验技术，善于总结对比； 理论联系实际，注意应用背景；理论联系实际，注意应用背景； 寻求内在规律，增强抽象能力。寻求内在规律，增强抽象能力。”第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈ioXXAofXXF2. 2. 反馈网络的传输

2、系数反馈网络的传输系数 ( (也称反馈系数也称反馈系数) ) ：3.3.反馈放大器的传输增益反馈放大器的传输增益 ( (也称也称 闭环增益闭环增益) ) ：1. 1. 基本放大器传输增益基本放大器传输增益 ( (开环增益或开环放大倍数开环增益或开环放大倍数) ) ：.iofXXA第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7 71 1 反馈基本方程及其含义反馈基本方程及其含义第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈4. 4. 环路增益环路增益( (回归比回归比) )ifofioXXXXXXAFTioXAXofXFX负反馈）(fiiXXXAFAXFAXXXXXXX

3、Aooofoiofi15.5.闭环增益闭环增益( (负负反馈放大器增益反馈放大器增益) )第第8 8章章 反馈反馈0.011ffiiiiiXXXXXDAFXXXX1fAAAF1D( (负反馈使放大倍数减小负反馈使放大倍数减小) )5. 5. 定义定义: :反馈深度反馈深度D D6.6.在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下1AF1fAF第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.1.2 7.1.2 深度负反馈的启示深度负反馈的启示第第8 8章章 反馈反馈7.1.2 7.1.2 深度负反馈的启示深度负反馈的启示第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7

4、 72 2 正确判断放大器的反馈类型正确判断放大器的反馈类型7.2.1 7.2.1 有、无反馈的判断有、无反馈的判断7.2.2 7.2.2 直流反馈与交流反馈的判断直流反馈与交流反馈的判断第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.2.3 7.2.3 正反馈与负反馈的判断正反馈与负反馈的判断 判断方法判断方法-瞬时极性法：瞬时极性法： 1.1.首先按信号输入到输出的流通方向判断输出信号首先按信号输入到输出的流通方向判断输出信号 的瞬时极性的瞬时极性; ;2.2.然后然后判断判断从输出返回的反馈信号的极性从输出返回的反馈信号的极性: :3.3.最后看输入与反馈信号叠加后控制信号

5、的变化趋势最后看输入与反馈信号叠加后控制信号的变化趋势: :若若减小则为负反馈减小则为负反馈, ,若增大则为正反馈若增大则为正反馈. .第第8 8章章 反馈反馈7.2.4 7.2.4 电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈fOXUfOXI一一电压反馈一一电压反馈一一电流反馈一一电流反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈7.2.5 7.2.5 串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈iifUU UiifIII一一串联反馈一一串联反馈一一并联反馈一一并联反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈7.3

6、7.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 7.3.1 负反馈使放大倍数稳定度提高负反馈使放大倍数稳定度提高 负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节作用。工作环境变化作用。工作环境变化(如温度、湿度如温度、湿度)、器件更换或老化、电源电、器件更换或老化、电源电压不稳等诸因素会导致基本放大器的放大倍数不稳定。压不稳等诸因素会导致基本放大器的放大倍数不稳定。Xi一定，温度等变化一定，温度等变化 ()OfiifXXXXX OX FAFAAAAAFAAAdAAFAAdAAFAFAdAAFdAAFAAffffff111111111)

7、1 (112相对稳定度提高了相对稳定度提高了 倍倍(1)AF第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈HIIIffFAfjFAAjfA)1 (11)(HIffjAjfA1)()(1)()(jfFAjfAjfAf7.3.2 7.3.2 负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小IIIfFAAA1HIHffFAf)1 ( HfIffffjAjfA1)(HIHfIffAfAILLfFAff1第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.3.27.3.2】 第第8 8章章 反馈反馈 7.3.3 负

8、反馈使非线性失真减小，输入动态范围展宽负反馈使非线性失真减小，输入动态范围展宽 AFTHDTHDXXXXTHDAFXXAFXXXfonhhhnhnhfnhfnhnhf 11122322第第8 8章章 反馈反馈7.3.4 7.3.4 负反馈可以减小放大器内部产生的噪负反馈可以减小放大器内部产生的噪声与干扰的影响声与干扰的影响 利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降(1+AF)(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其

9、幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高器的信噪比将提高(1+AF)(1+AF)倍。倍。 第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈结论：结论： (1) (1) 放大倍数减小放大倍数减小 ， 稳定度提高稳定度提高, , BW BW ，THD THD ，内部噪声干扰得到抑制。，内部噪声干扰得到抑制。 (2)(2)被改善的对象就是被取样的对象。被改善的对象就是被取样的对象。 ( (被取样信号被稳定被取样信号被稳定) ) 。 (3)(3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内的放大器负反馈只能改善包含在负反馈环节以内的放大

10、器性能，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干性能，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。 负反馈使负反馈使: :放大倍数相对放大倍数相对第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈7.3.4 7.3.4 电压反馈和电流反馈对输出电阻的影响电压反馈和电流反馈对输出电阻的影响电压负反馈电压负反馈FARIURooXofoofi10第第8 8章章 反馈反馈电流负反馈对输出电阻的影响电流负反馈对输出电阻的影响第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡(1)ofoRRAF第第8 8章章 反馈反馈7.3.6 串联

11、负反馈和并联负反馈对放大器输入电阻的影响串联负反馈和并联负反馈对放大器输入电阻的影响iiifIURARfFUi.RifUfUiIi.串联负反馈串联负反馈)1 ()1 (,1AFRIURAFRUIAFUUUAFUUFUUUUiiiifiiiiiiioifii第第8 8章章 反馈反馈并联负反馈并联负反馈ARfFUi.RifIi.Ii.If.iofifiIAFXFIIIIFARIFAUIURIFAIiiiiiifii1)1()1(第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈【例例7.4.17.4.1】 第七章第七章 反馈与振荡反

12、馈与振荡81ufRAR 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.4.27.4.2】 334ifooRUUFUURR4311oufiURAUFR 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.4.37.4.3】 33738ifeRUUI RRR383337iceRRUIIRR8337(1)LocLiR RUI RUR R 837(1)oLufiUR RAUR R 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.4.47.4.4】 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.5 7.5 正确应用与引入反馈正确应

13、用与引入反馈7.5.1 7.5.1 应用和引入反馈的一般原则应用和引入反馈的一般原则第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.5.2 7.5.2 应用和引入反馈的举例应用和引入反馈的举例141223131(/ ) ()2ooouuomiioUUURAAAg RRUUUR 开环增益第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.5.27.5.2】 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.6 7.6 负反馈放大器的稳定性讨论负反馈放大器的稳定性讨论7.6.1 7.6.1 负反馈放大器稳定工作的条件负反馈放大器稳定工作的条件 )()(1)

14、()(jFjAjAjAf第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.6.2 7.6.2 利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性)1001)(101)(11 (10000)1)(1)(1 ()(321kHzfjkHzfjkHzfjjjjAjAIFjAjAjAf)(1)()(第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.6.3 7.6.3 常用的消振方法一相位补偿法常用的消振方法一相位补偿法 一、电容滞后补偿

15、一、电容滞后补偿 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.6.17.6.1】 密勒效应补偿密勒效应补偿2(1)CAC第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.6.17.6.1】 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡 二、零极点对消二、零极点对消RCRC滞后补偿滞后补偿)1)(1)(1 ()1 ()(3212ffjffjffjffjAjfAI)1)(1 ()(31ffjffjAjfAI第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡【例例7.6.2】 添加隔离小电阻添加隔离小电阻ISOR,消除由于大负载电容引起

16、的不稳定消除由于大负载电容引起的不稳定第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡四、导前补偿四、导前补偿第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.7 7.7 正反馈的应用之一正反馈的应用之一-迟滞比较器与弛张振荡器迟滞比较器与弛张振荡器7.7.1 -7.7.1 -迟滞比较器迟滞比较器1.1.简单比较器应用中存在的问题简单比较器应用中存在的问题 一是输出电压转换时间受比较器翻转速度（压摆率SR）的限制，导致高频脉冲的边缘不够陡峭. 二是抗干扰能力差，若ui在参考电压ur(=0)附近有噪声或干扰，则输出波形将产生错误的跳变，直至ui远离ur值才稳定下来。如果对受

17、干扰的uo波形去计数，计数值必然会多出许多，从而造成极大的误差。第第8 8章章 反馈反馈图7.7.1 简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况(a)输出波形边缘不陡峭 (b)受干扰情况第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡二引入正反馈的比较器二引入正反馈的比较器-迟滞比较器迟滞比较器第第8 8章章 反馈反馈211RRRUUFof正OHrHURRRU211 1)反向输入的迟滞比较器反向输入的迟滞比较器 R2将将uo反馈到运放的同相端与反馈到运放的同相端与R1一起构成正反馈，一起构成正反馈，其正反馈系数其正反馈系数F为为上门限电压上门限电压下

18、门限电压下门限电压OLrLURRRU211 第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈该电路传输特性分析：因为信号加在运放反相端，所以ui为负时，uo必为正，且等于高电平UoH=UCC。此时，同相端电压(U+)为参考电平Ur1:CCoHoHfrURRRURRRUFUU21121111正当ui由负逐渐向正变化，且ui =Uf=Ur1时，输出将由高电平转换为低电平。我们称uo从高到低所对应的ui转换电平为上门限电压，记为UTH。即CCoHrTHURRRURRRUU2112111第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈 而后，ui再增大，uo将维持在低电平。注意此时

19、比较器的参考电压Ur也将发生变化，即EEoLoLfrURRRURRRUFUU21121122)(正 可见，当ui由正变负的比较电平将是Ur2(负值)，故只有当ui变得比Ur2更负时，uo才又从低变高。所以，称Ur2为下门限电压，记为UTL，即 EEoLrTLURRRURRRUU2112112特点：输出端特点：输出端从高电平跳变到低电平从高电平跳变到低电平对应的阈值电对应的阈值电压与压与从低电平跳变到高电平从低电平跳变到高电平对应的阈值电压对应的阈值电压不同不同！第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈CCTLTHURRRUUU2112正是由于回差的存在，才提高了比较器的抗干扰

20、能力。正是由于回差的存在，才提高了比较器的抗干扰能力。第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈【例 7.7.1】电路如图3.1.9(a)所示，输入电压ui的波形如图所示，试画出uo1 、uo2的波形图。第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡单运放弛张振荡器单运放弛张振荡器方波的峰峰值为方波的峰峰值为 ()2O P PO HO LC CE EC CE EC CUUUUUUUU近似三角波的峰峰值等于比较器的回差，为近似三角波的峰峰值等于比较器的回差，为221212()2CPPTHTLCCEECCRRUUUUUURRRR 振荡频率振荡频率 021111222(1)fRTRCInR第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡0( )u t( )cu t【例例7.7.2】电路如图7.7.9（a）所示，试定性画出波形图。 第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡二双运放弛张振荡器双运放弛张振荡器1222O PPCCRUUR2012111124RfT TTRCR第第8 8章章 反馈反馈第七章第七章 反馈与振荡反馈与振荡7.8 7.8