第17章电子电路中的反馈

1、 反馈理论首先诞生于电子技术领域反馈理论首先诞生于电子技术领域.1928年年,西部电子公司西部电子公司的一个名叫的一个名叫Harold Black 的电子工程师发明了反馈放大器的电子工程师发明了反馈放大器,当当时他正在研究中继器中放大器的增益稳定方法时他正在研究中继器中放大器的增益稳定方法. 反馈理论和反馈技术不仅在众多工程领域反馈理论和反馈技术不仅在众多工程领域(如自动控制、信如自动控制、信号处理等号处理等)获得了广泛应用获得了广泛应用.而且还延伸到其他科学领域而且还延伸到其他科学领域(如生物如生物反馈反馈). 反馈可用于所有的放大器系统反馈可用于所有的放大器系统.或以正反馈的形式或以正反馈

2、的形式,或以负反或以负反馈的形式馈的形式,正反馈常用来构成振荡器正反馈常用来构成振荡器,负反馈主要用来改善放大器负反馈主要用来改善放大器的性能的性能.引言引言fXdXoXiX+doXXA ofXXF fidXXX fXdXoXiX+fXdXoXiX+fidXXX 净输入信号净输入信号若：若：Xd = |Xi Xf| Xi fXdXoXiX+fXdXoXiX+fXdXoXiX+R R2 2R RF Fu ui iu uo oR R1 1u ud du uf fRFR2uoui+ R1+例例2 + RSeSRB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeSRBRERLui+引入直流负反馈的

3、目的：引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点稳定静态工作点引入交流负反馈的目的：引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能改善放大电路的性能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1) 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的 不同，可以分为串联反馈和并联反馈。不同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为信号以电压形式作比

4、较，称为串联反馈串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为信号以电流形式作比较，称为并联反馈并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。 + us + uo RLAVFVRs + ui + ud + uf (a) 串联反馈串联反馈Rs + uo isARFGRLii if(b) 并联反馈并联反馈id 如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的同一输入端同一输入端，则为则为并联反馈并联反馈；如果反馈信

5、号和输入信号接于基本放大电路的；如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的不不同输入端同输入端，则为，则为串联反馈串联反馈。 fX iX fX iX A (d) (f) iX (e) fX 基本放大电路输入级为不同形式时的串、并联结构样例基本放大电路输入级为不同形式时的串、并联结构样例如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的不同输入端，则为串联反馈。如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的不同输入端，则为串联反馈。 fX iX fX iX fX iX A (a) (c) (b) 如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的同一输入端，则为并联反馈；如果反馈信号和输入信号接于基本放大电路的同一输入端，

6、则为并联反馈；2) 根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈 和电流反馈。和电流反馈。 电流负反馈电流负反馈具有具有稳定输出电流稳定输出电流、增大输出电阻的作用。增大输出电阻的作用。 电压负反馈电压负反馈具有具有稳定输出电压稳定输出电压、减小输出电阻的作用。减小输出电阻的作用。如果反馈信号取自输出电压，叫如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈电流反馈。 + uo RLAVFV + vf (a) 电压反馈电压反馈 + uo (b) 电流反馈电流反馈AGFRRLio如果反馈信号取自输

7、出电压，叫如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈电流反馈。 电压反馈和电流反馈的判别方法电压反馈和电流反馈的判别方法:电压反馈的特点是反馈信号直接与输出电压成正比；电压反馈的特点是反馈信号直接与输出电压成正比；电流反馈则是反馈信号直接与输出电流成正比。电流反馈则是反馈信号直接与输出电流成正比。 通常采用通常采用负载短路法负载短路法来判别，也就是将负载短路，来判别，也就是将负载短路，若反馈量为零，则为电压反馈，否则为电流反馈。若反馈量为零，则为电压反馈，否则为电流反馈。 负载短路法只是一种分析方法，不是实测方法，负载短路法只

8、是一种分析方法，不是实测方法，不能用于电路实际测量中，不能用于电路实际测量中， 电压反馈和电流反馈的判别方法电压反馈和电流反馈的判别方法(二二):如果输出信号和反馈的取样点如果输出信号和反馈的取样点不在不在一点上一点上电流电流反馈反馈(a) 电压串联电压串联 + us + uo RLAVFVRs + ui + ud + uf (b) 电流串联电流串联 + uo + us AGFRRLRs + ui + ud + uf io(c) 电压并联电压并联Rs + uo isARFGRLii ifid(d) 电流并联电流并联 + uo AIFIRLRsiiidd if isio电压串联负反馈电压串联负反

9、馈R R2 2R RF Fu ui iu uo oR R1 1u ud du uf f反馈电压差值电压差值电压fiduuu反馈电压反馈电压o1F1fuRRRu取自输出电压取自输出电压反馈信号与输入信号在输入端串联 串联反馈反馈电压削弱反馈电压削弱了净输入电压了净输入电压负反馈负反馈1ifi返回目录返回目录+ RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2解解: : f1diiiR R2 2R R1 1R RF Fu ui iu uo o电压并联负反馈电压并联负反馈FofRui反馈电流反馈电流正比于正比于ou输入信号与反馈信号在输入端相并联输入信号与反馈信号

10、在输入端相并联, , 并联反馈并联反馈净输入电流被削弱净输入电流被削弱 负反馈di1ifi返回目录返回目录 交、直流分量的信号均可通过交、直流分量的信号均可通过 RF，所以所以 +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuo净输入信号：净输入信号： ii 与与 if 并联，并联，以电流形式比较以电流形式比较并联反馈并联反馈 ii 正半周时，正半周时，if 也是也是正半周，即两者同相正半周，即两者同相负反馈负反馈FobefRuui +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuoiiibifFoRu ib = = ii - - if ib = = ii - - if 可见可见 ib ii

11、, 反馈电流反馈电流 if 削弱了净输入电流削弱了净输入电流RF 、CF : 交流交流电压并联负反馈电压并联负反馈+UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CFRFRE2: 直流反馈直流反馈电流串联负反馈电流串联负反馈R R2 2u ui iu uo ou ud du uf fR RR RL L输出电压输出电压iLo)1(uRRuLioLooRuuRuuiRuiioofRiu反馈电压反馈电压取自输出电流取自输出电流电流反馈反馈信号与输入信号在输入端串联反馈信号与输入信号在输入端串联串联反馈oi返回目录返回目录RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ 如果有发射极旁路电

12、容，如果有发射极旁路电容， RE中仅有直流分量的中仅有直流分量的信号通过信号通过 ，这时，这时RE引入的则是直流反馈。引入的则是直流反馈。E例例1：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+例例1： 3) 判断反馈类型判断反馈类型净输入信号：净输入信号： ui 与与 uf 串联串联, ,以电压形式比较以电压形式比较串联反馈串联反馈 ui正半周时正半周时, ,uf也是正也是正半周半周, ,即两者同相即两者同相 uf 正比于输出电流正比于输出电流+ uf+ RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ieube ube = ui - - uf uf = ie RE

13、 Ube = Ui - - Uf 可见可见 Ube 1，称为，称为深度负反馈深度负反馈，此时：，此时：FA1f 例例：|A|=300，|F|=0.01。7501. 030013001 f AFAA则：则：%6d AA若：若：%.%.51)6(01030011 AAAFAAd11d ff 则：则：(b) + - xid xf xi xo A F xi xid xo xf t t t t A xi xo (a) xo t xi t 由于由于BJT是一非线性器件，放大电路在工作中往往会产生是一非线性器件，放大电路在工作中往往会产生非线性失真，使得输出信号产生畸变，加入负反馈后，非线性失真，使得输出信

14、号产生畸变，加入负反馈后，非线性失真可大大减小。非线性失真可大大减小。BWFABW)1(of 无负反馈无负反馈f|Au|uiubeib+在同样的在同样的 ib下下，ui= ube + uf ube，所以所以 rif 提高提高。i0if)1(rFAr biiiur 无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：biifiur uf+bbeiu FArr0ifi1 ifbbeiiur 无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：ibeifiur iiibube+ + us + uo RLAVFVRs + ui + ud + uf (a) 串联反馈串联反馈Rs + uo isARFGRLii

15、if(b) 并联反馈并联反馈ido0of)1(rFAr FArr0oof1 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。即有恒压输出特性，故输出电阻降低。 电流负反馈具有稳定输出电流的作用，电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。即有恒流输出特性，故输出电阻提高。 + uo (b) 电流反馈电流反馈AGFRRLio + uo RLAVFV + vf (a) 电压反馈电压反馈AiUoUiuoUAU FfUAiUoUfuoUAU ifUU 如如果果：FfU1u FA1 FAu FA即即： n2 FA fuoUAU

16、 由：由：ouoUFAU 1u FAofUFU C/RCRC/RUUF j1j1j112 )j(31oo RC1o 3112 UU1U2Uu1u2u2 与与 u1 波形波形相频特性相频特性90 90 （f）fo0幅频特性幅频特性12UUffo13uf+ R+RFR1 C RCuO +311u RRAF 考虑到起振条件考虑到起振条件AuF 1, 一般应选取一般应选取 RF 略大略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。311u RRAFRCf21o LC并联谐振回路并联谐振回路R表示回路的等效损耗电阻表示回路的等效损耗电阻 LRCLRCLRCZ jj1jj1jj1 )()/()(/CLRCLZ 1j 由图可知，由图可知，LC并联回路的等效阻抗为并联回路的等效阻抗为 考虑到通常有考虑到通常有R L，所以，所以 LC并联谐振回路的频率响应并联谐振回路的频率响应阻抗频率响应阻抗频率响应 相频响应相频响应LC并联谐振回路并联谐振回路R表示回路的等效损耗电阻表示回路的等效损耗电阻 LC并联回路的频率特性并联回路的频率特性 (1) 回路的谐振频率回路的谐振频率 LC10 LCf 210 或或(2) 谐振时回路