电子电路中的反馈

第17章电子电路中的反响17.1反响的根本概念17.2放大电路中的负反响17.3振荡电路中的正反响第17章电子电路中的反响本章要求：1.能判别电子电路中的直流反响和交流反响、正反响和负反响以及负反响的四种类型;2.了解负反响对放大电路任务性能的影响；3.了解正弦波振荡电路自激振荡的条件；4.了解RC振荡电路和LC振荡电路的任务原理。RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––17.1.1负反响与正反响反响：将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部经过某种电路引回到输入端。17.1反响的根本概念esRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–+++–RS经过RE将输出电流反响到输入经过RE将输出电压反响到输入(b)带反响(a)不带反响A电子电路方框图+–A—净输入信号—反响信号—输出信号净输入信号：F反响电路比较环节—输入信号根本放大电路假设三者同相，那么Xd=Xi-Xf,即Xd<Xi,此时,反响信号减弱了净输入信号,电路为负反响。假设Xd>Xi，即反响信号起了加强净输入信号的作用那么为正反响。17.1.2负反响与正反响的判别方法利用瞬时极性法判别负反响与正反响的步骤：2.假设电路中某点的瞬时电位高于参考点(对交流为电压的正半周)，那么该点电位的瞬时极性为正(用表示)；反之为负(用表示)。－4.假设反响信号与输入信号加在同一输入端(或同一电极)上，两者极性相反时，净输入电压减小,为负反响；反之，极性一样为正反响。3.假设反响信号与输入信号加在不同输入端(或两个电极)上，两者极性一样时，净输入电压减小,为负反响；反之，极性相反为正反响。1.设接“地〞参考点的电位为零。+–uf+–ud设输入电压ui为正，差值电压ud=ui–uf各电压的实践方向如图uf减小了净输入电压(差值电压)——负反响

uoRFuiR2R1+–++

–

+–例1：uoRFuiR2R1+–++

–

+–例2：设输入电压ui为正，差值电压ud=ui+uf各电压的实践方向如图uf增大了净输入电压——正反响

－–+uf–+ud

－在振荡器中引入正反响，用以产生波形。在放大电路中，出现正反响将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常任务。例3：RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––设输入电压ui为正，差值电压ube=ui–uf各电压的实践方向如图uf减小了净输入电压——负反响

RBRER'Luiuo++––交流通路+–uf+–ube－ie交、直流分量的信号均可经过RE，所以RE引入的是交、直流反响。假设有发射极旁路电容，RE中仅有直流分量的信号经过，这时RE引入的那么是直流反响。引入交流负反响的目的：改善放大电路的性能引入直流负反响的目的：稳定静态任务点17.2放大电路中的负反响17.7.1负反响的分类(1)根据反响所采样的信号不同，可以分为电压反响和电流反响。假设反响信号取自输出电压，叫电压反响。假设反响信号取自输出电流，叫电流反响。(2)根据反响信号在输入端与输入信号比较方式的不同，可以分为串联反响和并联反响。反响信号与输入信号串联，即反响信号与输入信号以电压方式作比较，称为串联反响。反响信号与输入信号并联，即反响信号与输入信号以电流方式作比较，称为并联反响。1.串联电压负反响+–uf+–ud设输入电压ui为正，差值电压ud=ui–ufuf减弱了净输入电压(差值电压)—负反响反响电压取自输出电压—电压反响反响信号与输入信号在输入端以电压的方式比较—串联反响

AF+–ufuduiuO(b)方框图(a)电路uoRFuiR2R1+–++

–

+–RL各电压的实践方向如图2.并联电压负反响－

设输入电压ui为正，差值电流id=i1–if各电流的实践方向如图if减弱了净输入电流(差值电流)—负反响反响电流取自输出电压—电压反响反响信号与输入信号在输入端以电流的方式比较——并联反响uoRFuiR2R1+–++

–

+–RLi1ifidAF+–ifidiiuO(b)方框图(a)电路3.串联电流负反响+–uf–+ud设输入电压ui为正，差值电压ud=ui–uf各电压的实践方向如图uf减弱了净输入电压(差值电压)—负反响反响电压取自输出电流—电流反响反响信号与输入信号在输入端以电压的方式比较—串联反响

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。uouiR2RL+–++

–

ioR+–(a)电路AF+–ufuduiiO(b)方框图4.并联电流负反响设输入电压ui为正，差值电流id=i1–if各电流的实践方向如图if减弱了净输入电流(差值电流)—负反响反响电流取自输出电流—电流反响反响信号与输入信号在输入端以电流的方式比较—并联反响－

(a)电路AF+–ifidiiiO(b)方框图RFR1uiR2RL+–++

–

ioRuRi1ifid4.并联电流负反响i1ifid特点：输出电流io与负载电阻RL无关——反相输入恒流源电路设输入电压ui为正，差值电流id=i1–if各电流的实践方向如图if减弱了净输入电流(差值电流)—负反响－

(a)电路RFR1uiR2RL+–++

–

ioRuR取自输出电流—电流反响反响电流运算放大器电路反响类型的判别方法：1.反响电路直接从输出端引出的，是电压反响；从负载电阻RL的接近“地〞端引出的，是电流反响；2.输入信号和反响信号分别加在两个输入端(同相和反相)上的，是串联反响；加在同一个输入端(同相或反相)上的，是并联反响；3.对串联反响，输入信号和反响信号的极性一样时，是负反响；极性相反时，是正反响；4.对并联反响，净输入电流等于输入电流和反响电流之差时，是负反响；否那么是正反响。例1：试判别以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响电路。uf+–解：因反响电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反响；因输入信号和反响信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所以是串联反响；因输入信号和反响信号的极性一样,所以是负反响。－

－

串联电压负反响先在图中标出各点的瞬时极性及反响信号；uo1uiR+–++

–

uo++

–

RLA1A2例2：试判别以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响电路。解：因反响电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的接近“地〞端引出的，所以是电流反响；因输入信号和反响信号均加在同相输入端上，所以是并联反响;因净输入电流id等于输入电流和反响电流之差，所以是负反响。

－

并联电流负反响

i1ifiduo1uiR++

–

uo++

–

RLA1A217.2.2负反响对放大电路任务性能的影响反响放大电路的根本方程反响系数净输入信号开环放大倍数闭环放大倍数+–AF1.降低放大倍数负反响使放大倍数下降。那么有：同相，所以AF是正实数负反响时，|1+AF|称为反响深度，其值愈大，负反响作用愈强，Af也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是由于电路中引入了负反响。2.提高放大倍数的稳定性引入负反响使放大倍数的稳定性提高。放大倍数下降至1/(1+|AF|)倍,其稳定性提高1+|AF|倍。假设|AF|>>1，称为深度负反响，此时：在深度负反响的情况下，闭环放大倍数仅与反响电路的参数有关。例：|A|=300，|F|=0.01。3.改善波形失真负反响是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。参与负反响无负反响FufAuiuo大小略小略大接近正弦波uouiA+–uid略大略小ufuiubeib++––4.对放大电路输入电阻的影响在同样的ib下，ui=ube+uf>ube，所以rif提高。(1)串联负反响无负反响时：有负反响时：uf+–使电路的输入电阻提高if无负反响时：有负反响时：在同样的ube下，ii=ib+if>ib，所以rif降低。(2)并联负反响使电路的输入电阻降低iiibube+–电压负反响具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。电流负反响具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。(1)电压负反响使电路的输出电阻降低(2)电流负反响使电路的输出电阻提高5.对放大电路输出电阻的影响四种负反响对ri和ro的影响串联电压串联电流并联电压并联电流思索题：为了分别实现：(1)稳定输出电压；(2)稳定输出电流；(3)提高输入电阻；(4)降低输出电阻。应引入哪种类型的负反响？riro减低增高增高增高增高减低减低减低17.3振荡电路中的正反响17.3.1自激振荡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景象。开关合在“1〞为无反响放大电路。开关合在“2〞为有反响放大电路开关合在“2〞时,去掉ui仍有稳定的输出。反响信号替代了放大电路的输入信号。自激振荡形状1SA2F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需是正反响；幅度条件阐明反响放大器要产生自激振荡，还必需有足够的反响量(可以经过调整放大倍数A或反响系数F到达)。自激振荡的条件17.3.2正弦波振荡电路正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。常用的正弦波振荡器LC振荡电路:输出功率大、频率高。RC振荡电路:输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。运用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。正弦波振荡电路的组成(1)放大电路:放大信号(2)反响网络:必需是正反响，反响信号即是

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，从而到达稳幅振荡。1.RC正弦波振荡电路RC选频网络正反响网络放大电路用正反响信号uf作为输入信号选出单一频率的信号(1)电路构造uf–+R++∞RFR1CRC–uO–+同相比例电路选频网络(2)RC串并联选频网络的选频特性传输系数：。。RCRC。+–+–。式中：分析可知：仅当=o时，U2U1=13达最大值，且u2与u1同相,即网络具有选频特性,fO决议于RC。幅频特性13ffO相频特性fO(f)u1u2u2与u1波形u1,u2(3)任务原理输出电压uO经正反响(兼选频)网络分压后，取uf作为同相比例电路的输入信号ui。1)起振过程2)稳定振荡A=0，仅在f0处F=0,满足相位平衡条件，所以振荡频率f0=12RC。改动R、C可改动振荡频率由运算放大器构成的RC振荡电路的振荡频率普通不超越1MHz。3)振荡频率振荡频率由相位平衡条件决议。振荡频率的调整++∞RFRCC–uO–+KKR1R2R3R3R2R1改动开关K的位置可改动选频网络的电阻，实现频率粗调；改动电容C的大小可实现频率的细调。振荡频率4)起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件AuF=1，|F|=1/3，那么起振条件AuF>1，由于|F|=1/3，那么思索到起振条件AuF>1,普通应选取RF略大2R1。假设这个比值获得过大，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，而是经过在外部引入负反响来到达稳幅的目的。带稳幅环节的电路(1)热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。在起振时，由于uO很小，流过RF的电流也很小，于是发热少，阻值高，使RF>2R1；即AuF>1。随着振荡幅度的不断加强，uO增大，流过RF的电流也增大，RF受热而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1时，稳定于AuF=1，振荡稳定。半导体热敏电阻R++∞RFR1CRC–uO–+带稳幅环节的电路(1)热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。半导体热敏电阻R++∞RFR1CRC–uO–+稳幅过程：思索：假设热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？uOtRFAuIDUD带稳幅环节的电路(2)振荡幅度较小时正向电阻大振荡幅度较大时正向电阻小利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1uf+–稳幅环节带稳幅环节的电路(2)图示电路中，RF分为两部分。在RF1上正反并联两个二极管，它们在输出电压uO的正负半周内分别导通。在起振之初，由于uO幅值很小，尚缺乏以使二极管导通，正向二极管近于开路,此时，RF>2R1。而后，随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到RF=2R1，振荡稳定。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1uf+–2.LC正弦波振荡电路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)。由于高频运放价钱较高，所以普通用分别元件组成放大电路。本节只对LC振荡电路的构造和任务原理作简单引见。LC+UCCRLC1RB1RB2RECE变压器反响式LC振荡电路(1)电路构造

正反响(2)振荡频率即LC并联电路的谐振频率－－

放大电路选频电路反响网络uf+–

例1：正反响留意：用瞬时极性法判别反响的极性时，耦合电容、旁路电容两端的极性一样，属于选频网络的电容，其两端的极性相反。试用相位平衡条件判别以下图电路能否产生自激振荡－－－

+UCCC1RB1RB2RECELC例2：半导体接近开关LC振荡器开关电路射极输出器继电器半导体接近开关是一种无触点开关，具有反映速度快、定位准确、寿命长等优点。它在行程控制、定位控制、自动计数以及各种报警电路中得到了广泛运用。L2C2–UCCRE2T1RP1R2RE1CE1C1L1RP2L3