模拟电子技术0CH07-2

7.5深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点2.举例11.深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于则又因为代入上式得（也常写为xf

xi）净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念输入量近似等于反馈量（xid

0）21.深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和深度负反馈条件下

xid=

xi-

xf

0

虚短虚断虚短虚断并联负反馈，输入端电流求和vid=

vi-

vf

0iid=

ii-

if

0vid=

iid

ri

0342.举例电压串联负反馈反馈系数实际上该电路就是第2章介绍的同相比例放大电路，该结果与第2章所得结果相同设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。解：根据虚短、虚断闭环增益（就是闭环电压增益）52.举例(例7.5.1)电压串联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。解：根据虚短、虚断闭环电压增益62.举例(例7.5.4)电流并联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。解：且符合：虚短、虚断条件iR题目分析:电路满足深度负反馈条件：则再看电路形式：反馈与输入端是连在一起－是并联反馈再看输出端RL短路后反馈仍存在－是电流反馈所以是72.举例(例7.5.4)对电流并联负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。解：iR题目要求:电路的闭环增益应求：还要求：闭环源电压增益82.举例(例7.5.4)设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。解：根据虚短、虚断闭环增益iR求闭环增益（Iid≈0）（Rf和R上电压相等）（节点电流和为零）上式变量有：if、ii、io和iR，iR

和if是多出变量-消掉先求：92.举例(例7.5.4)设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。解：根据虚短、虚断iR求闭环源电压增益：上式变量有：if、ii、io，if是多出变量-消掉再求：从输入到输出建立vs、vo关系式输入输入与输出之间，反馈链路输出10解:（3）

闭环增益例7.5.5…（3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；…

电压并联负反馈根据虚短、虚断0V2.举例求：11解:（3）

例7.5.5…（3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；…

电压并联负反馈0V2.举例1213特点：反馈回路上也有放大器！反馈组态？反馈没有回到相同端：串联反馈输出短路，反馈没有了：电压反馈反馈组态是电压串联负反馈14求闭环电压增益：157.6负反馈放大电路设计7.6.1设计负反馈放大电路的一般步骤7.6.2设计举例167.6.1设计负反馈放大电路的一般步骤1.选定需要的反馈类型2.确定反馈系数的大小3.适当选择反馈网络中的电阻阻值4.通过仿真分析，检验设计是否满足要求信号源性质对输出信号的要求对输入、输出电阻的要求对信号变换的要求（V-V、V-I、I-V、I-I

）深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应177.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为0～5V，内阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知运放的Avo=104，Ri=5kΩ，Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。解:驱动电路需要将电压vs转换为电流io1已知LED的光强度——流过LED的电流io1线性——电压信号vs线性选用电流串联负反馈电路光电隔离器18解:选用电流串联负反馈电路所以Rf=1kΩ又因为根据虚断有深度负反馈时7.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为0～5V，内阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知运放的Avo=104，Ri=5kΩ，Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。19解:仿真电路io1与vs的呈线性关系，

io1=10-3vs，放大电路满足设计要求。7.6.2设计举例例7.6.2设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为0～5V，内阻Rs=500Ω。要求LED的io1=10-3vs(A)。已知运放的Avo=104，Ri=5kΩ，Ro=100Ω。设计后仿真检验发光二极管的电流。vLEDvSiO10.7ViO1207.7负反馈放大电路的频率响应7.7.2增益-带宽积7.7.1频率响应的一般表达式217.7.1频率响应的一般表达式前述反馈放大电路讨论均是在中频带的但是由于电路中存在电抗性元件及PN结电容反馈增益也是信号频率的函数227.7.1频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应为基本放大电路通带增益根据闭环增益表达式有（设反馈网络为纯阻网络）237.7.1频率响应的一般表达式比开环时增加了——通带闭环增益其中同理可得——闭环上限频率比开环时减小了——闭环下限频率引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了247.7.1频率响应的一般表达式例7.7.1的波特图开环增益反馈系数为0.01时反馈系数为0.1时反馈系数为1时当反馈网络为阻性时，反馈系统的中频增益随反馈深度平行下降。电抗元件引起的高低频区的下降与开环相同。257.7.2增益-带宽积放大电路的增益-带宽积为常数闭环增益-带宽积开环增益-带宽积end放大电路中增益与带宽成反比要增加带宽，就要降低增益。要增加增益，就要降低带宽。增益和带宽需要综合考虑。267.8负反馈放大电路的稳定性*7.8.2频率补偿7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及

稳定工作的条件277.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件1.自激振荡现象引言前述：反馈深度越深，电路性能越好交流反馈对电路的影响程度由负反馈深度或环路增益决定但是反馈过深时：电路会产生一种不稳定的现象：自激振荡287.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件1.自激振荡现象当某一时刻：反馈Xf信号相对输入Xi信号发生180°相移图示为正常反馈系统基本放大器产生相移反馈网络也发生相移输入Xi

与反馈信号Xf成为相加关系净输入增大变成正反馈！！29当输入信号去掉内部环流仍然能够循环下去系统会如何？307.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件2.自激振荡产生原因便产生自激振荡。在高频区或低频区产生的附加相移达到180使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈当满足了一定的幅值条件时313.自激振荡条件自激振荡反馈深度即又得自激振荡条件幅值条件相位条件（附加相移）注：输入端求和的相位（-1）不包含在内闭环增益7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件32—基本放大电路在高频或低频区内产生的附加相移——反馈网络高频或低频区内产生的附加相移式中(1)AF≥1，环路内信号有循环的能量，产生自激振荡。(2)如果AF<1输出信号在不断的减小,不会产生自激振荡。相位条件是产生自激振荡的必要条件幅度条件是产生自激振荡的充分条件334.稳定工作条件破坏自激振荡条件或7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件环路增益小于1，信号越来越小，振荡能量不够相位条件不满足344.稳定工作条件破坏自激振荡条件当反馈网络为纯电阻网络时，f=0。其中Gm——幅值裕度，一般要求Gm≤

-10dBm——相位裕度，一般要求m≥45（保证可靠稳定，留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件35用波特图表示或Gm≤-10dB或m≥454.稳定工作条件7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件或36自激时37(1)找相位临界频率fc

电路不稳定即满足的频率点fc

b.如果电路稳定a.如果≥138(3)

根据fc

和f0的位置判断a.当

fc＜f0

时电路不稳定b.当fc＞f0

时电路稳定00dBAF/lg20||••00dBAF/lg20||••395.负反馈放大电路稳定性分析环路增益的幅频响应写为一般与频率无关，则的幅频响应是一条水平线利用波特图分析关键是作出的幅频响应和相频响应波特图水平线的交点为即该点满足7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件40(2)作水平线判断稳定性方法(1)作出的幅频响应和相频响应波特图(3)判断是否满足相位裕度m≥45在相频响应的点处作垂线与交于P点若P点在水平线之下，稳定；否则不稳定。或5.负反馈放大电路稳定性分析7.8.1负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件在水平线的交点作垂线交于相频响应曲线的一点。若该点|a|≤135，满足相位裕度，稳定；否则不稳定。417.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析设有一个负反馈（电压）放大电路反馈网络由纯电阻构成基本放大电路为三级直接耦合式放大电路开环幅频特性如图所示：有三个极点，故有三个转折频率：每个极点制造-20dB/十倍频程的下降。427.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析第一极点制造-20dB/十倍频程的下降。第二个极点制造-20dB/十倍频程的下降，同时叠加第一个极点的-20dB/十倍频程的下降。共制造-40dB/十倍频程的下降。第三个极点制造-20dB/十倍频程的下降，同时叠加前两个极点的-40dB/十倍频程的下降。共制造-60dB/十倍频程的下降。437.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析每个极点制造90°相移三个极点共制造270°相移447.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析幅频特性轮廓为开环特性作水平线交与M点处：有M点对应90°相移故系统稳定457.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析水平线下移交与N点处：有N点对应135°相移系统临界稳定46基本放大反馈深度越深，越容易自激。越大，水平线下移，越容易自激越大，表明反馈深度越深7.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析47负反馈电路稳定若环路增益AF只有一个极点，则高频时最大相移为-90°两个极点，会制造180°相移高频时会不稳定高频相移超过180°时，电路肯定自激，必须采取消振措施三个极点，会制造270°相移48电路1电路2稳定不稳定OOdBAF/lg20||••OOdBAF/lg20||••为使系统稳定将180°处增益下移。4900dBAF/lg20||••电路1电路2稳定不稳定00dBAF/lg20||••为使系统稳定将fT处相频特性上移。507.5.1自激及稳定工作条件思考如果在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设为无源网络）最大为1，即0dB线以上只有一个转折频率，则在0dB线以上的斜率为-20dB/十倍频程。无论反馈深度如何，P点都交在的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。51*7.8.2频率补偿不作要求end5253密勒电容5455练习题[例1]

某一负反馈放大电路的开环电压放大倍数|A|=300，反馈系数|F|=0.01。试问(1)闭环电压放大倍数|Af|为多少？(2)如果|A|发生20%的变化，则|Af|

的相对变化为多少？[解](1)闭环电压放大倍数56(2)当已知A的相对变化率来计算Af的相对变化率时，应根据A的相对变化率的大小采用不同的方法。本例中A已有20%的变化，应采用后一种方法。

b.当A的相对变化率较大时，应通过|A|/|A|计算出|Af

|后再计算|Af

|/|Af

|。a.当A的相对变化率较小时，可对|Af|=|A|/(1+|AF|)

求导,推出d|Af|/|Af|与d|A|/|A|的关系式后再计算。57当A变化20%时则|Af

|的相对变化率为58当A变化–20%时那么，|Af

|的相对变化率为59[例2]某负反馈放大电路的组成框图如图所示，试求电路的总闭环增益。···+–XiA1A2F1F2–+Xo··[解]该负反馈放大电路有两个反馈环，F1构成外环，F2构成内环。60·

·

·

·

内环的闭环增益为外环的开环增益为···+–XiA1A2F1F2–+Xo··61因而该电路的闭环增益为······················+–XiA1A2F1F2–+Xo··62[例3]一反馈放大电路在F=0.1时的幅频特性如图所示。(1)试求基本放大电路的放大倍数|A|及闭环放大倍数|Af

|

。··(2)试写出基本放大电路的放大倍数的频率特性表达式。|A|·2040060dB/20-80dBFA/lg20&&10102103十倍频dB/40-f/Hz十倍频63(3)已知AF在低频时为正数