模拟电子电路-第六章-反馈课件

6-2负反馈对放大器性能的影响6-2-1放大倍数稳定度提高6-2-2放大器通频带展宽，线性失真减小6-2-3非线性失真减小，输入动态范围展宽6-2-4减小放大器内部产生的噪声与干扰的影响2023/12/51模拟电子技术6-3反馈放大器的分类及对输入、输出阻抗的影响6-3-1电压反馈与电流反馈6-3-2电压、电流负反馈对输出电阻的影响6-3-3串联反馈与并联反馈6-3-4串联、并联负反馈对放大器输入电阻的影响2023/12/52模拟电子技术6-4反馈放大器的分析和近似计算6-4-1反馈放大器增益和反馈系数的定义及近似计算一、串联电压负反馈二、串联电流负反馈三、并联电压负反馈四、并联电流负反馈五、深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤2023/12/53模拟电子技术6-4-2集成运算放大器的两种基本反馈组态一、集成运算放大器的开环传输特性二、并联电压负反馈——反相比例放大器1.闭环增益Auf2.闭环输入电阻Rif3.闭环输出电阻Rof三、串联电压负反馈——同相比例放大器2023/12/54模拟电子技术6―4―3分立元件负反馈放大器的分析计算一、单级负反馈放大器电路1.单级串联电压负反馈电路2.单级串联电流负反馈电路3.单级并联电压负反馈电路2023/12/55模拟电子技术二、多级反馈放大器电路1.串联电压负反馈电路2.并联电流负反馈电路3.串联电流负反馈电路4.并联电压负反馈电路5.串联电流正反馈电路三、反馈放大器例题分析2023/12/56模拟电子技术6-5反馈放大器稳定性讨论6-5-1负反馈放大器稳定工作的条件6-5-2利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性2023/12/57模拟电子技术第六章反馈（1）掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法。（2）掌握深度负反馈条件下放大电路的近似估算法。（3）了解负反馈对放大电路性能的影响。（4）了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、稳定判据和消除自激振荡的方法。2023/12/58模拟电子技术6―1反馈的基本概念及基本方程6―1―1什么是反馈反馈：将放大器的输出量（电流或电压）通过一定的网络，回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。2023/12/59模拟电子技术图6―1负反馈稳定工作点电路2023/12/510模拟电子技术反馈网络F基本放大器A取样∑比较XfXi′净输入信号反馈信号输出信号输入信号AfXiXo图6―2反馈放大器基本框图

6―1―2反馈放大器的基本框图注：对一个实际电路，当基本放大器的反向传输效应（与反馈网络的反向传输效应对比）和反馈网络的正向传输效应（与基本放大器的正向传输效应对比）均可忽略时，才可采用该模型。2023/12/511模拟电子技术反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo基本放大器的传输增益(开环增益或开环放大倍数)反馈放大器的传输增益（闭环增益）反馈网络的传输系数(反馈系数)环路增益(回归比)

反馈深度D=1+AF6―1―3反馈放大器的基本方程2023/12/512模拟电子技术反馈放大器的基本方程反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo2023/12/513模拟电子技术结论（1）负反馈使放大器的增益下降了（1+AF）倍；（2）反馈深度D=1+AF，表征反馈强弱；D1或AF

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——深反馈条件（3）深反馈条件下，2023/12/514模拟电子技术6―2负反馈对放大器性能的影响

6―2―1负反馈使放大倍数稳定度提高A不稳定Af稳定反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo2023/12/515模拟电子技术开环放大倍数相对稳定度为闭环放大倍数相对稳定度为若近似以增量代替微分，则：通常用放大倍数的相对变化量来衡量放大器的稳定性。2023/12/516模拟电子技术例1设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数Af=100，当开环放大倍数A变化±10%时，Af的相对变化量在±0.5%以内，试确定开环放大倍数A及反馈系数F值。所以因为解：因为所以由于所以2023/12/517模拟电子技术6-2-2负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小有源低通滤波器令则同理2023/12/518模拟电子技术无反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应增益AIAI-3dBAIfAIf-3dBfLfH无反馈放大器的带宽f(频率)图6―3负反馈改善放大器频率响应的示意图fLf负反馈放大器的带宽fHf2023/12/519模拟电子技术图6―4

引起频率失真的因素必须包含在反馈环之内2023/12/520模拟电子技术6-2-3负反馈使非线性失真减小，输入动态范围展宽2023/12/521模拟电子技术io0ubeA＋Xi.Xo.－＋－xo0t0txi基本放大器io0ubeAFtxoXo.∑t0xi＋－Xi.Xf.0txi′xf0tXi.′0图6―5负反馈改善非线性失真的工作原理示意图(a)无反馈(b)负反馈使非线性失真减小输入动态范围展宽负反馈对非线性失真的影响.avi负反馈对非线性失真的影响(示波器图).avi2023/12/522模拟电子技术非线性失真系数非线性失真减小，输入动态范围展宽只在非线性失真不是十分严重的情况下才是正确的。（此时，输入信号和反馈回来的谐波信号不发生相互作用，即不产生新的频率分量。）2023/12/523模拟电子技术6-2-4负反馈可以减小放大器内部产生的噪声与干扰的影响利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高(1+AF)倍。2023/12/524模拟电子技术(1)负反馈使放大器的放大倍数下降，但增益稳定度提高，频带展宽，非线性失真减小，内部噪声干扰得到抑制，且所有性能改善的程度均与反馈深度(1+AF)有关。(2)被改善的对象就是被取样的对象。例如，反馈取样的是输出电流，则有关输出电流的性能得到改善；反之，取样对象是输出电压，则有关输出电压的性能得到改善。负反馈的特点(3)负反馈只能改善包含在负反馈环节以内因素引起的放大器性能下降，对反馈环以外的，与输入信号一起进来的失真、干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。2023/12/525模拟电子技术6-3反馈放大器的分类及对输入、输出阻抗的影响负反馈对于输入、输出阻抗的影响仅限于负反馈环内。正反馈对于输入、输出阻抗的影响与负反馈相反。2023/12/526模拟电子技术6-3-1电压反馈与电流反馈(a).AFRLUoXf.节点型连接形式电压取样图6-6电压反馈和电流反馈UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V12023/12/527模拟电子技术6-3-1电压反馈与电流反馈(a).AFRLUoXf.节点型连接形式UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V1电压取样图6-6电压反馈和电流反馈2023/12/528模拟电子技术(b)Io..AFRLUoXf.回路型连接形式电流取样图6-6电压反馈和电流反馈6-3-1电压反馈与电流反馈UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V12023/12/529模拟电子技术(b)Io..AFRLUoXf.回路型连接形式电流取样图6-6电压反馈和电流反馈6-3-1电压反馈与电流反馈UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V12023/12/530模拟电子技术6-3-2电压反馈和电流反馈对输出电阻的影响图6―7电压负反馈放大器输出电阻的计算2023/12/531模拟电子技术电压负反馈使输出电阻变小。2023/12/532模拟电子技术图6―8电流负反馈放大器输出电阻的计算2023/12/533模拟电子技术电流负反馈使输出电阻变大。2023/12/534模拟电子技术6-3-3串联反馈与并联反馈ARiF＋－Ui.－RifUf＋－＋Ui′Ii...(a)串联反馈若为负反馈回路型连接形式图6―9串联反馈和并联反馈框图2023/12/535模拟电子技术.ARiF＋－Ui.RifIiIi.′If.图6―9串联反馈和并联反馈框图(b)并联反馈节点型连接形式若为负反馈2023/12/536模拟电子技术ARiF＋－Ui.－RifUf＋－＋Ui′Ii...串联负反馈使输入电阻变大6-3-4串联和并联负反馈对放大器输入电阻的影响2023/12/537模拟电子技术.ARiF＋－Ui.RifIiIi.′If.并联负反馈使输入电阻变小2023/12/538模拟电子技术Ui.AFUo.＋－－＋Uf.Ui.′AFUo.Us.RsIi.If.Ii.′图6―12四种典型的负反馈组态电路(a)串联电压负反馈(b)串联电流负反馈(c)并联电压负反馈(d)并联电流负反馈AFUo.IoUs.RsIi.Ii.′If..AFUo.＋－Ui.－＋Uf.Ui.′Io＋－.2023/12/539模拟电子技术反馈组态的判断.avi瞬时极性法.avi

反馈类型汇总分类依据反馈类型反馈范围流通信号反馈极性连接形式本级级间直流交流正反压串压并流串流并2023/12/540模拟电子技术6-4反馈放大器的分析和近似计算6-4-1四种组态反馈放大器特征增益和特征反馈系数的定义及近似计算反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo物理量反馈类型输入端输出端电压电流串联并联Ui

U'i

UfIi

I'i

IfUoIo2023/12/541模拟电子技术

一、串联电压负反馈2023/12/542模拟电子技术

二、串联电流负反馈2023/12/543模拟电子技术三、并联电压负反馈2023/12/544模拟电子技术四、并联电流负反馈2023/12/545模拟电子技术五、深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤

1.原理串联反馈并联反馈2023/12/546模拟电子技术求Xf的方法：串联断路；并联短路；

2.步骤（1）判断反馈类型；（2）求Xi、Xf的表达式；（3）依据Xi≈

Xf求Auf的表达式；2023/12/547模拟电子技术图6―13集成运算放大器开环传输特性6-4-2集成运算放大器的两种基本反馈阻态一、集成运算放大器的开环传输特性－＋AuUidUCC－UEEUo

(a)运放符号Au∞UoUCC－UEE0Uid＝U－－U＋(b)开环传输特性2023/12/548模拟电子技术二、并联电压负反馈——反相比例放大器＋AuUoR2∑Ii′IfIiR1Ui－UCCAuf＝－R2/R1－UEEUoUi0(a)电路(b)闭环传输特性1.闭环增益Auf2023/12/549模拟电子技术2.闭环输入电阻Rif＋AuuoR2∑Ii′IfIiR1ui－3.闭环输出电阻Rof2023/12/550模拟电子技术＋AuUoR2R1Ui－＋－＋－uf(a)电路UCCAuf＝1+R2/R1－UEEUoUi0(b)闭环传输特性三、串联电压负反馈——同相比例放大器2023/12/551模拟电子技术图6―17运放构成的电压跟随器_+AuUoUi=Ui2023/12/552模拟电子技术6―4―3分立元件负反馈放大器的分析计算一、单级负反馈放大器电路串联反馈，输入支路断路RBUCC+C1+_UiC2+REUfRL+_UoiU¢2023/12/553模拟电子技术RBUCC+C1+_UiC2Ui'RERL+UfRofRCIc2023/12/554模拟电子技术并联反馈，反馈点对地短路R2UCC+_C2RERL_Uo+++CER1If.IiRCiU¢iI¢2023/12/555模拟电子技术二、多级反馈放大器电路2023/12/556模拟电子技术2023/12/557模拟电子技术(a)R4＋－Ui.Ui.′R3＋－Uo.Uf.V1(b)＋－Ui.V1R3||R4＋－Uf＝.R3R3＋R4Uo＝FUo..图6―20等效到第一级射极的反馈电压(a)输入回路等效；(b)戴维南等效电路本级反馈直通效应2023/12/558模拟电子技术2.并联电流负反馈电路2023/12/559模拟电子技术2023/12/560模拟电子技术3.串联电流负反馈电路2023/12/561模拟电子技术2023/12/562模拟电子技术4.并联电压负反馈电路2023/12/563模拟电子技术2023/12/564模拟电子技术三、反馈放大器例题分析例2电路如图6―27所示。这是一个两级放大器，第一级为场效应管差分放大器，第二级为运放构成的反相比例放大器。(1)为进一步提高输出电压稳定度，试正确引入反馈。(2)计算没有引入反馈时放大倍数。(3)计算引入反馈后的闭环放大倍数Auf=?(4)若一定要求引入并联电压负反馈，电路应如何改接?2023/12/565模拟电子技术图6―27例2电路2023/12/566模拟电子技术2023/12/567模拟电子技术6―5反馈放大器稳定性讨论6―5―1负反馈放大器稳定工作的条件若A、F都是常数，则2023/12/568模拟电子技术-------产生自激振荡

反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo.....2023/12/569模拟电子技术-------振荡的振幅条件-------振荡的相位条件反馈网络F基本放大器A∑XfXi′XiXo.....2023/12/570模拟电子技术幅度裕度相位裕度－180°AB图6―28用环路增益来判断稳定性增益交界频率f0相位交界频率f

自激稳定判断方法附加相移0f环路增益0f(频率）2023/12/571模拟电子技术6-5-2利用开环增益的波特图来判别放大器的稳定性＋－R2R1Uo.Ui.2023/12/572模拟电子技术-45°|A(jω)|(开环)-20dB/10倍频程-135°-40dB/10倍频程-225°稳定不稳定（闭环）Af＝F1fA＝F1′′(不稳定)-60dB/10倍频程0.010.11101001000A/dB806040200-20-40f/kHz图6―29用开环特性波特图来判断放大器的稳定性若闭环增益线交于开环增益线稳定若闭环增益线交于及以下开环增益线自激2023/12/573模拟电子技术在低频和中频区：2023/12/574模拟电子技术作业6-16-86-116-156-176-18(1)、(2)2023/12/575模拟电子技术负反馈放大器的定量计算方法1.等效电路法2.拆环分析法3.深度负反馈条件下的近似计算2023/12/576模拟电子技术正向传输效应负载效应电压并联负反馈放大器中反馈网络的等效电路＋－Ui＋－UoRR2k2UiI2I1k1Uo1IfAF电压并联负反馈示意图+_+_反馈效应并联短路求Xf的方法2023/12/577模拟电子技术正向传输效应负载效应电流串联负反馈放大器中反馈网络的等效电路电流串联负反馈示意图

AF+_+_+_+_＋－U1＋－U2RR2k2IiIoIik1Io1＋－＋