第八章反馈教材

第八章

反馈董刚Email:gdong@2013年5月西电微电子：模拟集成电路原理1反馈反馈：正反馈、负反馈正反馈：振荡（麦克风与扬声器）负反馈：稳定（空调自动调温器）本章只讨论负反馈反馈的作用：降低增益灵敏度改变输入/输出阻抗扩展系统带宽抑止非线性西电微电子：模拟集成电路原理2本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理3反馈X(s)：输入信号Y(s)：输出信号Y(s)/X(s)：闭环传输函数，闭环增益H(s)：前馈网络；开环传输函数，开环增益G(s)：反馈网络；若与频率无关，可用代替H(s)×G(s)：环路增益：反馈系数 西电微电子：模拟集成电路原理4反馈：闭环传输函数西电微电子：模拟集成电路原理5反馈的特性1：降低增益灵敏度西电微电子：模拟集成电路原理6增益灵敏度降低的例子西电微电子：模拟集成电路原理7反馈的特性2：改变输入/输出阻抗西电微电子：模拟集成电路原理8负反馈改变阻抗的例子西电微电子：模拟集成电路原理9反馈的特性3：

扩展带宽西电微电子：模拟集成电路原理10带宽扩展前后的波特图扩展后扩展前西电微电子：模拟集成电路原理11扩展带宽的使用实例西电微电子：模拟集成电路原理12反馈的特性4：抑止非线性第13章中具体介绍西电微电子：模拟集成电路原理13环路增益的计算Step1：输入置为0，并断开环路Step2：加测试信号Vt，求VF西电微电子：模拟集成电路原理14本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理15放大器的种类V-V I-V V-I I-I电流放大器西电微电子：模拟集成电路原理16MOSFET的不同接法（单管）共源单管：跨导放大器输入V输出I共漏单管：电压放大器输入V输出V共栅单管：电流放大器输入I输出I西电微电子：模拟集成电路原理17不同放大器的组合（1）跨阻放大器（I-V）可以由电阻实现图(a)：M1，V-I（共源）；RD，I-V。组合以后是V-V图(b)：M1，I-I（共栅）；RD，I-V。组合以后是I-V西电微电子：模拟集成电路原理18不同放大器的组合（2）图（a）M1:共源V-IRD:I-VM2:共漏V-V组合以后：V-V西电微电子：模拟集成电路原理19本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理20信号的检测(a)：检测电压，并联电压表(b)：检测电流，串联电流表(c)：检测电流的实际电路，测Rs的压降西电微电子：模拟集成电路原理21反馈系统中信号的检测检测对象：H(s)的输出信号若H(s)是跨导放大器或电流放大器， 则检测I；为串联采样；若H(s)是跨阻放大器或电压放大器， 则检测V；为并联采样。西电微电子：模拟集成电路原理22信号的返回电压信号：差分对共漏反馈信号与输入信号不同节点，串联电流信号：反馈信号与输入信号同一节点，并联西电微电子：模拟集成电路原理23信号的检测及返回的一些实例西电微电子：模拟集成电路原理24本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理25电压-电压反馈前馈网络A0：V-V；反馈网络

：V-V信号检测：前馈网络的输出，电压信号，并联信号返回：前馈网络的输入，电压信号，串联也称串联-并联反馈：“串联-并联反馈”，反馈信号与输入信号串联，检测信号与输出信号并联“电压-电压反馈”，描述了反馈网络的特性两种说法角度不同，信号的顺序也不同西电微电子：模拟集成电路原理26阻抗的改变（1）输出端并联，阻抗减小西电微电子：模拟集成电路原理27阻抗的改变（2）输入端串联，阻抗增大西电微电子：模拟集成电路原理28闭环增益与输出电阻的计算西电微电子：模拟集成电路原理29电压-电压反馈的特性输入端串联，输入电阻增大输出端并联，输出电阻减小西电微电子：模拟集成电路原理30本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理31电流-电压反馈前馈网络Gm：V-I；反馈网络RF：I-V信号检测：前馈网络的输出，电流信号，串联信号返回：前馈网络的输入，电压信号，串联也称串联-串联反馈Gm：前馈网络增益，导纳的量纲RF：反馈网络增益，电阻的量纲Gm×RF：无量纲西电微电子：模拟集成电路原理32电流-电压反馈的特性输入端串联，输入电阻增大输出端串联，输出电阻增大西电微电子：模拟集成电路原理33本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理34电压-电流反馈前馈网络R0：I-V；反馈网络gmF：V-I信号检测：前馈网络的输出，电压信号，并联信号返回：前馈网络的输入，电流信号，并联也称并联-并联反馈R0：前馈网络增益，电阻的量纲GmF：反馈网络增益，导纳的量纲R0×GmF：无量纲西电微电子：模拟集成电路原理35电压-电流反馈的例子西电微电子：模拟集成电路原理36电压-电流反馈的应用：光纤接收器左图，输入阻抗R1

时间常数大，带宽小右图，输入阻抗为R1/(1+A)时间常数小，带宽大西电微电子：模拟集成电路原理37电压-电流反馈的特性输入端并联，输入电阻减小输出端并联，输出电阻减小西电微电子：模拟集成电路原理38本讲内容反馈概述反馈的特性放大器的种类检测与返回机制反馈结构电压-电压反馈：串联-并联电流-电压反馈：串联-串联电压-电流反馈：并联-并联电流-电流反馈：并联-串联反馈系统中负载的影响西电微电子：模拟集成电路原理39电流-电流反馈前馈网络AI：I-I；反馈网络

：I-I信号检测：前馈网络的输出，电流信号，串联信号返回：前馈网络的输入，电流信号，并联也称并联-串联反馈西电微电子：模拟集成电路原理40电流-电流反馈的特性输入端并联，输入电阻减小输出端串联，输出电阻增大西电微电子：模拟集成电路原理41本讲内容反馈概述反馈结构反馈系统中负载的影响二端口网络模型电压-电压反馈中的负载电流-电压反馈中的负载电压-电流反馈中的负载电流-电流反馈中的负载西电微电子：模拟集成电路原理42二端口线性时不变系统的四种模型Z模型b. Y模型c. H模型d. G模型西电微电子：模拟集成电路原理43Z模型返回信号 检测信号西电微电子：模拟集成电路原理44Y模型返回信号 检测信号西电微电子：模拟集成电路原理45H模型返回信号 检测信号西电微电子：模拟集成电路原理46G模型返回信号 检测信号西电微电子：模拟集成电路原理47选择二端网络模型表述反馈网络反馈网络类型描述对应模型电压-电压反馈V1-V2V2=X21V1+X22I2G模型电流-电压反馈I1-V2V2=X21I1+X22I2Z模型电压-电流反馈V1-I2I2=X21V1+X22V2Y模型电流-电流反馈I1-I2I2=X21I1+X22V2H模型西电微电子：模拟集成电路原理48本讲内容反馈概述反馈结构反馈系统中负载的影响二端口网络模型电压-电压反馈中的负载电流-电压反馈中的负载电压-电流反馈中的负载电流-电流反馈中的负载西电微电子：模拟集成电路原理49电压-电压反馈中的负载（a）G模型（b）简化的G模型（忽略反馈网络的反向增益）西电微电子：模拟集成电路原理50等效开环增益的计算西电微电子：模拟集成电路原理51计算开环增益与闭环增益西电微电子：模拟集成电路原理52小结：电压-电压反馈中的负载西电微电子：模拟集成电路原理53本讲内容反馈概述反馈结构反馈系统中负载的影响二端口网络模型电压-电压反馈中的负载电流-电压反馈中的负载电压-电流反馈中的负载电流-电流反馈中的负载西电微电子：模拟集成电路原理54电流-电压反馈中的负载（a）Z模型（b）简化的Z模型（忽略反馈网络的反向增益）西电微电子：模拟集成电路原理55Z模型与电流-电压反馈西电微电子：模拟集成电路原理56等效开环增益的计算西电微电子：模拟集成电路原理57计算开环增益与闭环增益西电微电子：模拟集成电路原理58本讲内容反馈概述反馈结构反馈系统中负载的影响二端口网络模型电压-电压反馈中的负载电流-电压反馈中的负载电压-电流反馈中的负载电流-电流反馈中的负载西电微电子：模拟集成电路原理59电压-电流反馈中的负载（a）Y模型（b）简化的Y模型（忽略反馈网络的反向增益）西电微电子：模拟集成电路原理60Y模型与电压-电流反馈西电微电子：模拟集成电路原理61等效开环增益的计算西电微电子：模拟集成电路原理62计算开环增益与闭环增益（a）的诺顿等效电路为（b）西电微电子：模拟集成电路原理63本讲内容反馈概述反馈结构反馈系统中负载的影响二端口网络模型电压-电压反馈中的负载电流-电压反馈中的负载电压