模拟电子线路课件：第6章 放大电路中的负反馈

1、第6章 放大电路中的反馈返回目录6.1 反馈的基本概念及反馈的极性6.2 反馈的类型6.3 反馈类型和极性的判断方法6.4 负反馈对放大电路性能的影响6.5 深负反馈放大电路交流参数的估算6.6 负反馈放大电路的稳定问题 返回1 反馈的定义2 反馈的方框图3 负反馈和正反馈4 反馈的基本方程6.1 反馈的概念及反馈的极性 返回1 反馈的定义反馈元件：既属于输入回路，又属于输出回路的元件。或跨接在输入和输出回路之间的元件。反馈：反馈元件将输出信号的一部分或全部送回到输入回路，与原输入信号相加或相减的过程。反馈信号：送回到输入回路的那部分输出信号。返回2 反馈的方框图图中：xi 是输入信号， xf

2、 是反馈信号， xi 称为净输入信号。 所以有 在放大电路中信号的传输是从输入端到输出端，这个方向称为正向传输。反馈就是反馈信号从输出端到输入端，是反向传输。所以放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。返回3 反馈的极性负反馈和正反馈负反馈反馈信号与输入信号相减，使净输入信号减小的反馈。即：xi=xi-xf正反馈反馈信号与输入信号相加，使净输入信号增大的反馈。即：xi=xi+xf例:判断反馈的极性 ube=ui-uf即：ui=ui-ufRE所引的反馈为负反馈： RF所引的反馈为正反馈例:判断反馈的极性返回4 反馈的基本方程闭环放大倍数的一般表达式反馈深度 闭环放大倍数的一般表达式反馈网

3、络的反馈系数放大电路的闭环放大倍数放大电路的放大倍数因为是负反馈，有反馈深度深度负反馈放大倍数与三级管参数无关，故非常稳定1+AF称为反馈深度当AF1时,称为深度负反馈深度负反馈放大电路的闭环放大倍数为返回 返回6.2 反馈的类型1 直流反馈和交流反馈2 组态1 直流反馈和交流反馈直流反馈反馈信号为直流信号的反馈。交流反馈反馈信号为交流信号的反馈。 返回串联反馈反馈信号与输入信号为电压叠加的反馈2 组态 输入端：串联反馈和并联反馈例1判断反馈是串联反馈还是并联反馈ube=ui-uf即： ui=ui-uf反馈信号与输入信号为电压叠加，故为串联反馈即：ui=uiuf即：ii=iiif并联反馈反馈信

4、号与输入信号为电流叠加的反馈ii=ii+if反馈信号与输入信号为电流叠加，故为并联反馈例2 判断反馈是串联反馈还是并联反馈电压反馈：反馈信号与输出电压成正比的反馈称为电压反馈；电流反馈：反馈信号与输出电流成正比的反馈称为电流反馈。输出端：电压反馈和电流反馈即：xfio即：xfuo即：uficuf=ieRE icRE为电流反馈。例1 判断反馈是电流反馈还是电压反馈if=(uo-ui )/Rf uo/Rf即：ifuo为电压反馈例2 判断级间反馈是电流反馈还是电压反馈动画问题：根据定义判断下图是电压反馈还是电流反馈？uf=uo故：ufuo又有：uf=ie RE故：ufie =io 返回瞬时极性法的传

5、递方向为即：放大器：从输入到输出；反馈网络：从输出到输入6.3 反馈类型和极性的判断方法规则：三极管和场效应管的极性变化为：-+-+-+-耦合电容和电阻不改变极性。1 极性的判断：用瞬时极性法差放的极性变化+-若反馈信号直接引回输入端，反馈信号极性与输入信号极性相反为负反馈；反馈信号极性与输入信号极性相同为正反馈 。若反馈信号没有直接引回输入端，反馈信号极性与输入信号极性相反为正反馈；反馈信号极性与输入信号极性相同为负反馈。+-+例2 判断级间反馈的极性+-9-2瞬时极性法动画2、组态的判断输入端串联反馈：反馈信号没有直接引回输入端 的反馈并联反馈：反馈信号直接引回输入端的反馈输出端电压反馈：

6、输出短路（uo=0)反馈元件上无反馈信号的反馈电流反馈：输出短路（uo=0）反馈元件上仍有反馈信号的反馈例：判断下列反馈的极性和组态uO=0时，u=0，为电压反馈为串联电压负反馈RE没有直接引回输入端，为串联反馈判断为负反馈+由瞬时极性法反馈没有直接引回输入端，为串联反馈vO=0时 ， 无反馈信号，为电压反馈没有直接引回输入端，反馈极性与输入极性相同，为负反馈为串联电压负反馈+-+由瞬时极性法-反馈信号直接引回输入端，为并联反馈uO=0时，仍有反馈信号，为电流反馈直接引回输入端，反馈极性与输入极性相反，为负反馈+-由瞬时极性法-例:判断反馈的极性和组态例题若要实现串联电压负反馈, Rf 应接向

7、何处?9-1反馈的判断动画返回6.4 负反馈对放大电路性能的影响直流负反馈对放大电路性能的影响交流负反馈对放大电路性能的影响返回 直流负反馈对放大电路性能的影响 稳定静态工作点返回1 交流负反馈对增益的影响2 交流负反馈对输入电阻的影响3 交流负反馈对输出电阻的影响4 交流负反馈对通频带的影响5 交流负反馈对非线性失真的影响6 交流负反馈对噪声、干扰和温漂的影响 交流负反馈：是改善放大电路性能的重要技术措施，广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。返回1 负反馈对增益的影响提高放大倍数的相对稳定性有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。例：1+AF=100,若由于温度变化A变化了10

8、%，Af的变化为0.1%使放大倍数降低：返回2 负反馈对输入电阻的影响串联负反馈输入端的电路结构形式如图所示负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。(1) 串联负反馈使输入电阻增加有反馈的输入电阻(2)并联负反馈使输入电阻减小有反馈的输入电阻为并联负反馈输入端的电路结构形式如图所示返回3 负反馈对输出电阻的影响(1) 电压负反馈使输出电阻减小，并能稳定输出电压(2) 电流负反馈使输出电阻增加，并能稳定输出电流4 负反馈对通频带的影响放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了，如图所示。无反馈时的通频带f= f HfL f H 有反馈时的

9、放大电路高频段的增益为有反馈时的通频带fF = (1+AF) fH负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即增益与通频带之积为常数：结论： 负反馈放大电路扩展通频带AfF = 常数9-3负反馈对放大器性能的影响动画返回5 负反馈对非线性失真的影响负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。 图09.15 负反馈对非线性失真的影响加入负反馈改善非线性失真，可通过图09.15来加以说明。失真的反馈信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真。因加入负反馈放大电路的输出幅度下降，不好比对，因此必须要加大输入信号，使加入负反馈以后的输出幅度基本达到原

10、来有失真时的输出幅度才有意义。9-3负反馈对非线性失真的影响动画返回6 负反馈对噪声、干扰和 温漂的影响原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善。负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用，且必须加大输入信号后才使抑制作用有效。返回2022/7/96.5 深负反馈放大电路交流参数的估算深负反馈放大电路的特性对负反馈，有对串联深负反馈放大电路，有深负反馈放大电路的特性对并联深负反馈放大电路，有虚断虚短对电流深负反馈放大电路，有对电压深负反馈放大电路，有例1：估算串联电压深负反馈放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻串联深负反馈放大电路例2：估算串联电流深负反馈放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电

11、阻（设下面电路满足深负反馈条件）串联深负反馈放大电路例3：估算并联电压深负反馈放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻（设下面电路满足深负反馈条件）并联深负反馈放大电路例4：估算并联电流深负反馈放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻（设下面电路满足深负反馈条件）并联深负反馈放大电路返回6.6 负反馈放大电路的稳定问题1 产生的原因2 负反馈放大电路的判断方法3 负反馈放大电路的稳定裕量4 负反馈放大电路的常用的校正措施返回1 产生的原因对于负反馈放大电路，有放大电路产生自激即此时负反馈变成了正反馈，且满足起振的幅值条件由于电路中存在电容，原本中频段的负反馈在高频段或低频段会产生相移而变成了正

12、反馈，且深负反馈都满足起振的幅值条件，故当低频信号或高频信号通过电路时，就有可能产生自激（在满足起振的幅值和相位条件时），相位条件也可写为原因例1：阻容耦合单级共射极放大电路（无射极旁路电容）的频率特性，引入线性深负反馈网络后判断该电路会不会自激？例2：阻容耦合两级放大电路的频率特性，引入线性深负反馈网络后判断该电路会不会自激？思考：三级放大电路引入线性深负反馈网络后，电路会不会自激？返回2 负反馈放大电路自激的判断方法判断负反馈放大电路能否自激，就是看该电路是否同时满足自激的幅值起振条件和相位起振条件，一般相位条件是主要的。因为一般深负反馈放大电路的|AF|1.判断负反馈放大电路自激的方法:

13、 利用 的波特图来进行判断在 的波特图中，设 的相位为-1800时所对应的频率为f0，20lg|AF|=0时所对应的频率为fc不自激举例返回3 负反馈放大电路的稳定裕量当负反馈放大电路不自激时，设计负反馈放大电路时，要保证电路在环境温度、电路参数、电源电压产生波动时仍能稳定，故要求设计电路时不仅仅只满足稳定条件，而且应有一定的裕量。（1）幅度裕量Gm幅度裕量指f=f0时，20lg|AF|的值一般负反馈放大电路要求幅度裕量Gm小于等于-10dB（2）相位度裕量m幅度裕量指f= fC时，(1800-AF)的值一般负反馈放大电路要求幅度裕量m大于等于45o返回4 负反馈放大电路的常用的校正措施(1)

14、 减小反馈系数F或减小反馈深度|1+AF|的值，使相位移AF=1800 时， |AF|1.例：反馈系数F=0.1时，电路自激，减小F为0.001，幅频特性下移20dB，则电路不再自激缺点：反馈深度下降，不利于放大电路其它性能的改善。实际电路中常采用接电容和RC网络进行校正，消除自激振荡。【例】设某负反馈放大器的开环电压增益的表达式为：且反馈网络为纯电阻性的 （1）画出该放大器开环状态的波特图；（2）若要求电路的相位裕度大于45，求最大可以应用的反馈系数应为多少？ 【解】：（1）从电压放大倍数的频率响应表达式可知，该电路有三个上限频率，分别为：fH1=106Hz，fH2=107Hz，fH3=10

15、8Hz，因此可画出频率响应波特图如所示。（2）若要求电路的相位裕度大于45，则当AF相位为-135对应的频率时，AF的幅度值应为0，因此电路的相位裕度等于于45时，AF的频率响应波特图应为图所示。 当频率小于106时，当频率小于106时若要求电路的相位裕度大于45，则反馈系数相位裕度等于于45时，AF的频率响应波特图 例题：设某反馈放大器的开环电压增益的表达式为：且反馈网络为纯电阻性的。（1）画出基本放大器频率特性波特图。（2）若要求电路的相位裕度为45，反馈系数最大应为多少？（3）此时的幅度裕度为多少？（1） 波特图（2），dB（3）dBdB （2）电容校正 电容校正是指在放大电路中的某一位置接入大电容，改变AF的幅频特性的