模拟电子技术基础第四

模拟电子技术基础第四第1页/共57页2023/4/1526.1概述一.反馈的基本概念从一个例子说起——稳定工作点电路Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLuiuoI1I2IBICIETUBEICICIEUEIB由输入特性曲线

把电路的输出量经一定电路(反馈网络)，送回到输入回路，并对输入、输出造成影响。1.反馈

Feedback

改善性能，不当起反作用第2页/共57页2023/4/1532.反馈存在的识别反馈放大电路框图

看输入回路与输出回路之间有没有相连的元件(反馈元件)例3.本级反馈与级间反馈本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中Re、R3R第3页/共57页2023/4/1543.开环与闭环开环——无级间反馈闭环——有级间反馈*

运放单独分析时：多级放大电路当有多个运放时：看作一个元件二.正、负反馈1.正反馈(positivefeedback)反馈信号增加了净输入信号输出比没有反馈时大2.负反馈(negativefeedback)反馈信号减少了净输入信号输出比没有反馈时小*

负反馈：用于放大电路，减小了Au、提高了电路性能。

正反馈：使放大电路不稳定，多用于振荡等电路。第4页/共57页2023/4/1553.正、负反馈的判断瞬时极性法：

①.规定该时刻的输入信号极性(+/-)；②.逐级判断电路相关点信号的极性(+/-)

；③.确定反馈信号的极性(+/-)

；④.判断净输入是增加还是减少。例负反馈㊀㊀㊀负反馈第5页/共57页2023/4/156例?有反馈吗㊀㊀正反馈㊀R1、R4：级间、负反馈（反馈信号与输入信号作用相反）R3：本级、负反馈第6页/共57页2023/4/157三.交流、直流反馈直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则称

直流反馈。电路中引入直流反馈的目的，一般是为了稳定静态工作点Q。交流反馈——若电路将交流量反馈到输入回路，则称

交流反馈。交流反馈，影响电路的交流工作性能。有些反馈既是交流反馈，也是直流反馈。例R1、R2：直流负反馈R1、R2：交流负反馈R1、R2：交直流负反馈第7页/共57页2023/4/1586.2负反馈放大电路的四种组态一.四种组态及判断方法负反馈放大电路——有交流负反馈的放大电路。反馈网络±叠加反馈信号基本放大器输出输入取样净输入信号

只有一条反馈通路的负反馈放大电路，可以看成如图所示的2个双端口网络。基本放大器只有正向传输认为：反馈网络只有反向传输1.采样反馈信号可以从输出电压/电流进行采样2.叠加输入信号和反馈信号的叠加可以是电压/电流叠加第8页/共57页2023/4/1593.四种组合－组态电压串联负反馈series-shunt电压并联负反馈shunt-shunt电流串联负反馈series-series电流并联负反馈shunt-series采样

叠加

输入-输出四种组态4.组态的判别方法电压/电流反馈：RL短接（uO＝0）

反馈消失，是电压反馈

反馈存在，是电流反馈串联/并联反馈：输入与反馈信号连接点

同一点，是并联反馈

不同点，是串联反馈反馈网络±叠加反馈信号基本放大器输出输入取样净输入信号第9页/共57页2023/4/1510例电压串联电流串联电流并联电流串联电压并联作业：6-4、6-5、6-6、6-7

不做F计算电压并联第10页/共57页2023/4/1511第13讲二.四种组态的负反馈放大电路1.电压串联负反馈分析瞬时极性法：负反馈RL＝0时，无反馈：电压反馈反馈、输入连接点不同：串联反馈电压负反馈：起稳定输出电压Uo的作用第11页/共57页2023/4/1512+VCCRCC2C1Rfuoibifii2.电压并联负反馈分析瞬时极性法：负反馈RL＝0时，无反馈：电压反馈反馈、输入连接点相同：并联反馈电压负反馈：起稳定输出电压Uo的作用第12页/共57页2023/4/15133.电流串联负反馈分析瞬时极性法：负反馈RL＝0时，有反馈：电流反馈反馈、输入连接点不同：串联反馈电流负反馈：起稳定输出电流Io的作用第13页/共57页2023/4/15144.电流并联负反馈分析瞬时极性法：负反馈RL＝0时，有反馈：电流反馈反馈、输入连接点相同：并联反馈电流负反馈：起稳定输出电流Io的作用第14页/共57页2023/4/15156.3负反馈表示方法一.负反馈放大电路的方框图净输入：开环增益：基本放大器增益反馈系数：闭环增益：负反馈电路增益环路增益：基本放大电路反馈网络loopgainclosed-loopgainfeedbackfactor第15页/共57页2023/4/1516二.负反馈放大电路的一般表达式一般表达式：中频时：（为实数）反馈深度：desensitivityfactor表示反馈的强弱讨论1负反馈正反馈无反馈第16页/共57页2023/4/1517讨论1自激振荡深反馈由于X表示电压或电流，根据负反馈组态有讨论2电压串联电压并联电流串联电流并联!!不同组态的电路，要采用不同形式的表达式!!第17页/共57页2023/4/15186.4负反馈对电路的影响

放大器

引入负反馈

降低了放大倍数

使放大器的性能得以改善

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第18页/共57页2023/4/1519一.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。第19页/共57页2023/4/1520二.负反馈对输入电阻的影响(1)串联负反馈使输入电阻增加即输入阻抗增加了1+AF倍如果电路有偏置电阻Rb呢？第20页/共57页2023/4/1521(2)并联负反馈使输入电阻减少即输入阻抗缩小了1+AF第21页/共57页2023/4/1522三.负反馈对输出电阻的影响(1)电压负反馈使输出电阻减小即输出阻抗缩小了1+AF用短路加压法：Xi＝0

当反馈采样对Io的影响可以忽略时：第22页/共57页2023/4/1523(2)电流负反馈使输出电阻增加即输出阻抗增大了1+AF倍用短路加压法：Xi＝0

当反馈采样对Io的影响可以忽略时：因为Io与输出电流反向第23页/共57页2023/4/1524四.负反馈使频带展宽(1)高频段(一阶、单拐点，电阻反馈)

基本放大电路的中频增益为Am，则高频增益Ah为(见第五章)：即上限频率增大了1+AF倍第24页/共57页2023/4/1525(2)低频段(一阶、单拐点，电阻反馈)

基本放大电路的中频增益为Am，则低频增益Al为(见第五章)：即下限频率缩小了1+AF所以：fBWf=fHf–fLf~fHf，放大了1+AF倍第25页/共57页2023/4/1526五.负反馈改善非线性失真(1)定性分析Auiufuiuou’加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouo第26页/共57页2023/4/1527(2)定量分析理想负反馈放大电路AF+–非线性失真放大电路A非线性失真用非线性元件描述输出：输出：非线性失真放大电路（带负反馈）F+–A输出：第27页/共57页2023/4/1528用理想负反馈电路近似替代与无反馈电路比较：当非失真量一样时：一样非线性失真缩小了1+AF作业：6-14、6-15第28页/共57页2023/4/1529第14讲六.如何引入负反馈1.稳定工作点：直流负反馈2.改善动态特性：交流负反馈3.减小RO：电压负反馈稳定UO4.增大RO：电流负反馈稳定IO5.增大Ri：串联负反馈适合小RS信号源－电压源6.减小Ri：并联负反馈适合大RS信号源－电流源7.u

i：电流串联负反馈8.i

u：电压并联负反馈9.i

i：电流并联负反馈10.u

u：电压串联负反馈第29页/共57页2023/4/15306.5负反馈电路的计算方法：1.解析法：把电路元件线性化后，利用电压/电流方程组，求解电路。结果精确，但物理概念不清。2.方框图法：把电路等效成2个双端口网络，经单向传输近似、基本放大电路分离，利用一般表达式求解。3.回路增益法：先求解环路增益AF，再利用它分析电路。通常用于反馈对电路性能影响的分析。4.深反馈条件估算法：5.电子电路CAD方法：Edison(爱迪生)虚拟多媒体实验室8岁～大学ElectronicsWorkbench（EWB）加拿大OrCAD/Pspice美国Protel(PCB)第30页/共57页2023/4/1531一.F的计算

根据定义，Xf是由Xo经反馈网络产生的，而且也假定反馈网络只有反向传输。因此计算F时，要去除Xi和基本放大电路的影响。串联反馈：并联反馈：第31页/共57页2023/4/15321.电压串联负反馈2.电压并联负反馈第32页/共57页2023/4/15333.电流串联负反馈4.电流并联负反馈第33页/共57页2023/4/1534二.深度负反馈电路的估算1.闭环增益：2.Rif、Rof：串联反馈：并联反馈：电压反馈：电流反馈：第34页/共57页2023/4/15353.例题例1电压串联例2电压串联第35页/共57页2023/4/1536例3电压并联例4电压并联第36页/共57页2023/4/1537例5电流串联第37页/共57页2023/4/1538例6电流并联作业：6-6(F计算)、6-9、6-12第38页/共57页2023/4/1539复杂电路分析+–C1RC1RC2R2C2uoui+–T1T2RF2RLRE1CER1Re2RF1第39页/共57页2023/4/1540EDA软件返回第40页/共57页2023/4/1541返回第41页/共57页2023/4/1542返回第42页/共57页2023/4/1543返回第43页/共57页2023/4/1544第15讲三.方框图法

只有一条反馈通路的负反馈放大电路，可以看成是2个双端口网络，作单向传输近似，得到相应的方框图表示。不同的电路组态可以用不同参数表示：电压串联：H参数；电压并联：Y参数；电流串联：Z参数；电流并联：T参数。（这里仅用H参数讨论电压串联负反馈双端口网络）第44页/共57页2023/4/15451.H参数、双端口网络H参数模型网络方程参数计算第45页/共57页2023/4/15462.电压串联电路网络模型单向传输模型单向传输：反馈系数：第46页/共57页2023/4/1547开环增益计算去除反馈信号：开环增益：第47页/共57页2023/4/1548闭环增益计算方法归纳1.找出反馈网络2.计算h11f、h12f(Fu)、h21f3.暂设h12f(Fu)＝04.计算此时电路的增益——Au5.利用一般表达式求Auf等第48页/共57页2023/4/15493.电路计算举例电路拆分输出回路短路（并联回路）输入回路断路（串联回路）输入回路断路（串联回路）基本放大电路例一第49页/共57页2023/4/1550网络参数计算例二第50页/共57页2023/4/1551实例计算R11MR31kC1C2T2T1R29kR49kR51kVDDUoUiUfR1R3T2T1R2R5UoUiUfR4R3R4已知：gm＝5mS，＝100，rbe＝1k

求：Auf、Rif、Rof

解：基本放大电路：第51页/共57页20