电子电路负反馈课件

17.1反馈的基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）17.1反馈的基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传1基本放大电路A反馈网络F放大：迭加：1.什么是放大电路中的负反馈A称为开环放大倍数+–反馈：AF称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号净输入信号F称为反馈系数17.1.1负反馈与正反馈负反馈放大器反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。基本放大电路A反馈网络放大：迭加：1.什么是放大电路中的负反2一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡(5)在深度负反馈条件下反馈对放大电路工作性能的影响一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡(5)在深度3例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf

，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为417.1.2负反馈与正反馈的判别方法用“瞬时极性法”判断反馈极性：

假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。17.1.2负反馈与正反馈的判别方法用“瞬时极性法”判5负反馈类型有四种组态:

电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈17.2放大电路中的负反馈负反馈类型有四种组态:17.2放大电路中的负反馈6一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看，有：ud=ui-uf故为串联负反馈。用“瞬时极性法”判断反馈极性：

假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。反馈电压：因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电7二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈。id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。

反馈电流：故为并联负反馈。二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压8三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈。又因为在输入端有:id=ii-if

反馈电流：因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流9四.电流串联负反馈

反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈ud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。四.电流串联负反馈反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断10为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引入直流负反馈要稳定交流量——引入交流负反馈要稳定输出电压——引入电压负反馈要稳定输出电流——引入电流负反馈要增大输入电阻——引入串联负反馈要减小输入电阻——引入并联负反馈为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引入直流负反11负反馈对放大电路性能的影响

提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带改变输入电阻和输出电阻

在放大器中引入负反馈

降低了放大倍数

使放大器的性能得以改善：负反馈对放大电路性能的影响提高增益的稳定性减少非线性失真12a.提高放大倍数的稳定性闭环时则只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面:在深度负反馈条件下

即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。a.提高放大倍数的稳定性闭环时则只考虑幅值有即闭环增益相对13b.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouob.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前14（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数5.频率失真——由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。两个频率响应指标：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍频程-135°-90°20dB/十倍频程（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT15c.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。

无反馈时放大器的通频带：fbw=fH－fLfH

有反馈时放大器的通频带：fbwf=fHf－fLffHf可以证明：fbwf=(1+AF)fbw020lg|A|（dB）F（Hz）

Am

fL

fH

fLf

fHf

Amfc.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益16一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。17.3振荡电路中的正反馈+Xi

–f基本放大器A反馈网络FX+doXX一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反17如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi

+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXX如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放18FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：（1）振幅条件：（2）相位条件：pjjnFA2=+n是整数因为：..Xdof基本放大器A反馈网络FXXFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条19二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1、被动：器件非线性2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益稳幅过程：起振时，稳定振荡时，稳幅措施：起振过程Xdof基本放大器A反馈网络FXX二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）201.放大电路2.正反馈网络3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。三.正弦波振荡器的一般组成1.放大电路三.正弦波振荡器的一般组成2117.3.1RC正弦波振荡电路一.RC

串并联网络的选频特性R1C1

串联阻抗：R2C2

并联阻抗：选频特性：17.3.1RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的22通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当23RC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|RC串并联网络完整的频率特性曲线：当24二.RC桥式振荡器的工作原理：在f0处满足相位条件：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：引入负反馈：选：二.RC桥式振荡器的工作原理：在f0处满足相位条件：因25例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA≥3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振条件：≥3例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大26能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻(负温度系数）起振时Rt较大使A>3,易起振。当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。

当uo幅度达某一值时，A→3。当uo进一步增大时，RT再减小,使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻起振时Rt较大使A>327能自动稳幅的振荡电路

起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。将Rf分为Rf1

和Rf2，

Rf2并联二极管能自动稳幅的振荡电路起振时D1、D2不导通，Rf1+R28K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：K：双联波段开关，C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率291.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻

17.3.2LC正弦波振荡器当时，并联谐振。谐振时，电路呈阻性：1.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：30互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–

在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–31二.变压器反馈式LC振荡电路

工作原理：三极管共射放大器。利用互感线圈的同名端：

满足相位条件。振荡频率:二.变压器反馈式LC振荡电路工作原理：三极管共射放大32判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。(+)(-)(+)判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反33(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件34（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–）满足相位平衡条件（+）（+）（–）（+）LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–35仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.

三点式LC振荡电路原理：uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原36振荡频率：1.电感三点式LC振荡电路振荡频率：1.电感三点式LC振荡电路372.电容三点式LC振荡电路振荡频率：2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：38例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。39Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。3.石英晶体振荡电路1.频率稳定问题频率稳定度一般由来衡量——频率偏移量。——振荡频率。LC振荡电路Q——数百石英晶体振荡电路Q——10000500000Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。3.石英晶体振荡电路140一.

石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间加机械力晶体机械变形晶体产生电场压电效应：交变电压机械振动交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高。当交变电压频率=固有频率时，振幅最大

符号压电谐振一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间413.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：（1）串联谐振频率特性：晶体等效纯阻且阻值≈0（2）并联谐振通常所以X感性0容性3.石英晶体的等效电路与频率特性等效电路：（1）串联谐振频42二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路。1.并联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs与fp之间，相当一个大电感，与C1、C2组成电容三点式振荡器。由于石英晶体的Q值很高，可达到几千以上，所以电路可以获得很高的振荡频率稳定性。X感性0容性二.石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构432.串联型石英晶体振荡器

石英晶体工作在fs处，呈电阻性，而且阻抗最小，正反馈最强，相移为零,满足振荡的相位平衡条件。对于fs以外的频率，石英晶体阻抗增大,且相移不为零，不满足振荡条件，电路不振荡。

X感性0容性2.串联型石英晶体振荡器石英晶体工作在fs处，呈电44例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于何种状态？例：分析下图的振荡电路能否产生振荡，若产生振荡,石英晶体处于4517.1反馈的基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）17.1反馈的基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传46基本放大电路A反馈网络F放大：迭加：1.什么是放大电路中的负反馈A称为开环放大倍数+–反馈：AF称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号净输入信号F称为反馈系数17.1.1负反馈与正反馈负反馈放大器反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。基本放大电路A反馈网络放大：迭加：1.什么是放大电路中的负反47一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡(5)在深度负反馈条件下反馈对放大电路工作性能的影响一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡(5)在深度48例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf

，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为4917.1.2负反馈与正反馈的判别方法用“瞬时极性法”判断反馈极性：

假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。17.1.2负反馈与正反馈的判别方法用“瞬时极性法”判50负反馈类型有四种组态:

电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈17.2放大电路中的负反馈负反馈类型有四种组态:17.2放大电路中的负反馈51一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看，有：ud=ui-uf故为串联负反馈。用“瞬时极性法”判断反馈极性：

假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。反馈电压：因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电52二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈。id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。

反馈电流：故为并联负反馈。二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压53三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈。又因为在输入端有:id=ii-if

反馈电流：因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流54四.电流串联负反馈

反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈ud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。四.电流串联负反馈反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断55为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引入直流负反馈要稳定交流量——引入交流负反馈要稳定输出电压——引入电压负反馈要稳定输出电流——引入电流负反馈要增大输入电阻——引入串联负反馈要减小输入电阻——引入并联负反馈为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引入直流负反56负反馈对放大电路性能的影响

提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带改变输入电阻和输出电阻

在放大器中引入负反馈

降低了放大倍数

使放大器的性能得以改善：负反馈对放大电路性能的影响提高增益的稳定性减少非线性失真57a.提高放大倍数的稳定性闭环时则只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面:在深度负反馈条件下

即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。a.提高放大倍数的稳定性闭环时则只考虑幅值有即闭环增益相对58b.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouob.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前59（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数5.频率失真——由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。两个频率响应指标：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍频程-135°-90°20dB/十倍频程（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT60c.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。

无反馈时放大器的通频带：fbw=fH－fLfH

有反馈时放大器的通频带：fbwf=fHf－fLffHf可以证明：fbwf=(1+AF)fbw020lg|A|（dB）F（Hz）

Am

fL

fH

fLf

fHf

Amfc.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益61一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。17.3振荡电路中的正反馈+Xi

–f基本放大器A反馈网络FX+doXX一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反62如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi

+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXX如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放63FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：（1）振幅条件：（2）相位条件：pjjnFA2=+n是整数因为：..Xdof基本放大器A反馈网络FXXFA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条64二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1、被动：器件非线性2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益稳幅过程：起振时，稳定振荡时，稳幅措施：起振过程Xdof基本放大器A反馈网络FXX二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）651.放大电路2.正反馈网络3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。三.正弦波振荡器的一般组成1.放大电路三.正弦波振荡器的一般组成6617.3.1RC正弦波振荡电路一.RC

串并联网络的选频特性R1C1

串联阻抗：R2C2

并联阻抗：选频特性：17.3.1RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的67通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当68RC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|RC串并联网络完整的频率特性曲线：当69二.RC桥式振荡器的工作原理：在f0处满足相位条件：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：引入负反馈：选：二.RC桥式振荡器的工作原理：在f0处满足相位条件：因70例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA≥3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振条件：≥3例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大71能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻(负温度系数）起振时Rt较大使A>3,易起振。当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。

当uo幅度达某一值时，A→3。当uo进一步增大时，RT再减小,使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻起振时Rt较大使A>372能自动稳幅的振荡电路

起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。将Rf分为Rf1

和Rf2，

Rf2并联二极管能自动稳幅的振荡电路起振时D1、D2不导通，Rf1+R73K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：K：双联波段开关，C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率741.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻

17.3.2LC正弦波振荡器当时，并联谐振。谐振时，电路呈阻性：1.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：75互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–

在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–76二.变压器反馈式LC振荡电路

工作原理：三极管共射放大器。利用互感线圈的同名端：

满足相位条件。振荡频率:二.变压器反馈式LC振荡电路工作原理：三极管共射放大77判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。(+)(-)(+)判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反78(+)(+)(+)(+)LC正