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文档简介

第17章电子电路中的反馈17.1反馈的基本概念17.2放大电路中的负反馈17.3振荡电路中的正反馈17.1反馈的基本概念17.1.1负反馈和正反馈反馈就是将输出量(电压或电流)送到输入回路。反馈量输入量输出量净输入+-引入反馈网络的放大电路形成了一个回路,称为闭环系统。否则是开环系统。1.反馈的定义2.反馈的分类1)正反馈和负反馈反馈信号使净输入

增加的反馈称为正反馈。反馈信号使净输入

减少的反馈称为负反馈。这里所说的信号一般是指交流信号,所以判断正负反馈,就要判断反馈信号与输入信号的相位关系,同相是正反馈,反相是负反馈。2)直流反馈和交流反馈

直流通路的为直流反馈,交流通路的为交流反馈。3)电压反馈与电流反馈(从输出端判断)反馈信号取自输出电压时,称为电压反馈。反馈信号取自输出电流时,称为电流反馈。4)串联反馈和并联反馈(从输入端判断)反馈信号与输入信号满足KVL时,为串联反馈。反馈信号与输入信号满足KCL时,为并联反馈。3.为什么引入反馈?输出量应该只由输入量决定,但事实上受外界干扰因素的影响,会使输出量在输入量一定时,发生变化;所以为了使放大电路在输入量一定时,输出量也保持一定,从而引入反馈;即将变化了的输出量引回到输入回路,在输入量与反馈量共同作用下,使输出量保持一定。俗语说:以“毒”攻“毒”现在是:以“变化”应“变化”4.反馈类型的判断方法1)反馈电路的查找凡是有信号从输出端流向输入端,并且用来影响输入量的电路,即可认为存在反馈。-++A0

uo

uI-++A0

uo

uIR1R2-++A0

uo

uIR有反馈通路,并且影响净输入有反馈通路,但没有影响净输入2)反馈类型的判断步骤(1)正、负反馈的判断;(2)交、直流反馈的判断;(3)电压、电流反馈的判断;(4)串、并联反馈的判断。(1)反馈极性的判断:瞬时极性法假设输入信号的极性(+),由此判断各相关点电位的极性、电流方向(主要是判断出输出信号的极性),结合输出信号的极性判断反馈信号的极性,若使净输入量增大的就为正反馈,反之为负反馈(和未引入反馈时比较)。-++A0

uo

uIR2R1

uP-++A0

uo

uIR2R1

uP+_++++__引入负反馈引入正反馈-++A0

uo

uIR2

uNR1+_

iI

iF

iN引入负反馈(2)交流反馈与直流反馈交流反馈:反馈只对交流信号起作用。直流反馈:反馈只对直流起作用。若在反馈网络中串接隔直电容,则可以隔断直流,此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容,可以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用;有的反馈只对直流信号起作用;有的反馈对交、直流信号均起作用。增加隔直电容C后,Rf只对交流起反馈作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C增加旁路电容C后,Rf只对直流起反馈作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1(3)电压反馈和电流反馈电压反馈:反馈信号取自输出电压信号。电流反馈:反馈信号取自输出电流信号。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。如何判断电路引入的是电压反馈还是电流反馈?经验方法:令输出电压U0=0,若反馈不存在,则为电压反馈;若反馈依然存在,则为电流反馈。电压反馈的判断电流反馈的判断电压负反馈:可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈:可以稳定输出电流、增大输出电阻。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。串联反馈:反馈信号与输入信号串联,即反馈电压信号与输入信号电压比较。并联反馈:反馈信号与输入信号并联,即反馈信号电流与输入信号电流比较。(4)串联反馈和并联反馈经验判断法:反馈元件的一端(非地端)在输入回路中接在UI所在的那个端即为并联反馈,否则为串联反馈。iifibib=i-if并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈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。例:判断反馈的极性,反馈的组态。电流串联交直流负反馈负反馈交流反馈直流反馈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稳定静态工作点负反馈的分类小结四种组态电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈17.1.2交流负反馈的四种组态分析17.2

运算放大器电路中的负反馈1.

并联电压负反馈i1if

iduoRFuiR2R1++––++–RL-设输入电压ui

为正,差值电流id=i1–

if各电流的实际方向如图if削弱了净输入电流(差值电流)

——负反馈反馈电流取自输出电压——电压反馈

反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较——并联反馈17.2.1

反馈的类型2.

串联电压负反馈+–uf+–uduoRFuiR2R1+–++–+–RL设输入电压ui

为正,差值电压ud=ui

uf各电压的实际方向如图uf

削弱了净输入电压(差值电压)

——负反馈反馈电压取自输出电压——电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较

——串联反馈3.

串联电流负反馈uouiR2RL+–++–ioR+–uf–+ud设输入电压ui

为正,差值电压ud=ui

uf各电压的实际方向如图uf

削弱了净输入电压(差值电压)

——负反馈反馈电压取自输出电流——电流反馈

反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较

——串联反馈uf=Rio特点:输出电流io

与负载电阻RL无关

——同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路4.

并联电流负反馈RFR1uiR2RL+–++–ioRi1ifid设输入电压ui

为正,差值电流id=i1–

if各电流的实际方向如图if削弱了净输入电流(差值电流)——负反馈反馈电流取自输出电流——电流反馈

反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较

——并联反馈-特点:输出电流io

与负载电阻RL无关

——反相输入恒流源电路运算放大器电路反馈类型的判别方法:

1.反馈电路直接从输出端引出的,是电压反馈;从负载电阻RL的靠近“地”端引出的,是电流反馈;

2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端(同相和反相)上的,是串联反馈;加在同一个输入端(同相或反相)上的,是并联反馈;

3.对串联反馈,输入信号和反馈信号的极性相同时,是负反馈;极性相反时,是正反馈;

4.对并联反馈,净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时,是负反馈;否则是正反馈。。例1:试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。uf+–uo1uiR+–++–uo++–RLA1A2解:因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出,所以是电压反馈;因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上,所以是串联反馈;因输入信号和反馈信号的极性相同,所以是负反馈。--电压串联负反馈先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号;例2:试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。解:因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的,所以是电流反馈;因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上,所以是并联反馈;因净输入电流id等于输入电流和反馈电流之差,所以是负反馈。电流并联负反馈uo1uiR++–uo++–RLA1A2i1ifid一、对放大倍数的影响负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。(2)17.2.2负反馈对放大电路的影响二、改善波形的非线性失真AouiAouiuoFuduo加反馈前加反馈后uf三、对输入、输出电阻的影响1.串联反馈使电路的输入电阻增加:(与没有反馈时比较)根据定义分别求。2.并联反馈使电路的输入电阻减小:3.电压反馈使电路的输出电阻减小:4.电流反馈使电路的输出电阻增加:四种反馈类型ri和ro的影响串联电压串联电流并联电压并联电流ri增高增高减低减低ro减低增高减低增高四、

展宽通频带

由于耦合电容和三极管极间电容的存在,使得电压放大倍数在低频段和高频段都有所下降。即频带较窄。引入负反馈后,设为常量。17.3振荡电路中的正反馈17.3.1

自激振荡17.3.2

RC振荡电路17.3.3

LC振荡电路

1Su1.

定义:放大电路在无输入信号的情况下,就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。开关合在“1”为无反馈放大电路。21Su开关合在“2”为有反馈放大电路,开关合在“2”时,,去掉ui

仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。自激振荡状态217.3振荡电路中的正反馈17.3.1

自激振荡2.自激振荡的条件(1)幅度条件:(2)相位条件:n是整数

相位条件意味着振荡电路必须是正反馈;

幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡,还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A

或反馈系数F达到)。自激振荡的条件3.起振及稳幅振荡的过程设:Uo

是振荡电路输出电压的幅度,

B是要求达到的输出电压幅度。起振时Uo

0,达到稳定振荡时Uo

=B。起振过程中Uo

<B,要求AuF

>

1,稳定振荡时Uo

=B,要求AuF

=

1,从AuF

>

1到AuF

=

1,就是自激振荡建立的过程。可使输出电压的幅度不断增大。使输出电压的幅度得以稳定。起始信号的产生:在电源接通时,会在电路中激起一个微小的扰动信号,它是个非正弦信号,含有一系列频率不同的正弦分量。4.正弦波振荡电路的组成(1)放大电路:放大信号(2)反馈网络:必须是正反馈,反馈信号即是

放大电路的输入信号(3)选频网络:

保证输出为单一频率的正弦波

即使电路只在某一特定频率下满

足自激振荡条件(4)稳幅环节:

使电路能从AuF

>1,过渡到

AuF

=1,从而达到稳幅振荡。17.3.2RC振荡电路RC选频网络正反馈网络同相比例电路放大信号用正反馈信号uf作为输入信号选出单一频率的信号1.电路结构uf–+R++∞RFR1CRC–uO

–+2.RC串并联选频网络的选频特性传输系数:。。RCRC。+–+–。式中

:分析上式可知:仅当=o时,达最大值,且u2与u1同相,即网络具有选频特性,fo决定于RC

。稳定振荡条件AuF

=1,|F|=1/3,则起振条件AuF

>1,因为|F|=1/3,则考虑到起振条件AuF

>1,一般应选取RF

略大2R1。如果这个比值取得过大,会引起振荡波形严重失真。

由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅,而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。3.工作原理17.3.3LC振荡电路

LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成,可以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放价格较高,所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对

LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。一、变

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