模电课件22第六章负反馈技术

第六章负反馈技术负反馈是电子电路中常用的技术。通过将输出信号的一部分反馈回输入端，并与输入信号进行比较，从而实现对电路性能的调整。ffbyfsadswefadsgsa6.1负反馈的基本概念1定义负反馈是指将系统的输出信号的一部分反向反馈到输入端，并与输入信号进行比较。2作用负反馈可以提高系统的稳定性、精度、抗干扰能力、动态范围等。3特点负反馈会降低系统的增益，但提高系统的稳定性和精度。负反馈技术是现代电子电路设计中不可缺少的一部分。通过将输出信号的一部分反馈到输入端，并与输入信号进行比较，负反馈可以有效地改善系统的性能。6.1.1负反馈的定义基本定义负反馈是指将放大电路输出信号的一部分反相后反馈到输入端，并与输入信号叠加，从而改变放大电路的放大倍数。作用负反馈可以提高放大电路的稳定性、精度、带宽和抗干扰能力。实现方式负反馈的实现方式主要有串联负反馈和并联负反馈两种。6.1.2负反馈的作用1提高放大电路的稳定性负反馈可以有效抑制放大电路中各种噪声和干扰的影响，从而提高电路的稳定性和可靠性。2改善放大电路的线性度负反馈可以减小放大电路的非线性失真，使输出信号更接近于输入信号，提高电路的线性度。3降低放大电路的输出阻抗负反馈可以降低放大电路的输出阻抗，使电路能够更好地驱动负载，提高电路的输出功率。4控制放大电路的增益负反馈可以控制放大电路的增益，使其稳定在预定的范围内，避免出现过大的增益而导致电路不稳定。6.1.3负反馈的特点负反馈技术具有许多显著的特点，这些特点使其在电子电路中得到了广泛的应用。1稳定性提高电路的稳定性，减小参数变化的影响。2线性度改善电路的线性度，降低失真。3抗干扰性增强电路的抗干扰能力，降低噪声的影响。4频率特性改善电路的频率特性，提高带宽。6.2负反馈电路的基本结构1反馈信号负反馈电路中，反馈信号从输出端取样，并送回输入端，与输入信号相加。2反馈路径反馈信号从输出端到输入端经过的路径称为反馈路径，反馈路径可以是直接的，也可以是间接的。3反馈网络反馈网络是构成反馈路径的电路部分，它通常由电阻、电容等元件组成，用于调整反馈信号的幅度和相位。6.2.1正反馈和负反馈的区别1正反馈输出信号增强输入信号2负反馈输出信号减弱输入信号3应用正反馈用于振荡器、锁相环4应用负反馈用于放大器、稳压电路正反馈是指系统输出信号被反馈到输入端，并且与输入信号同相位，从而增强输入信号的作用。负反馈是指系统输出信号被反馈到输入端，并且与输入信号反相位，从而减弱输入信号的作用。6.2.2负反馈电路的基本结构基本结构负反馈电路通常包含放大器、反馈网络和比较器。放大器放大输入信号，反馈网络将输出信号的一部分反馈到输入端，比较器比较输入信号和反馈信号，并产生误差信号。反馈信号反馈信号通常与输入信号相位相反，从而减小放大器的增益，提高放大器的稳定性。反馈类型反馈类型分为电压反馈和电流反馈，电压反馈用于控制输出电压，电流反馈用于控制输出电流。6.2.3负反馈电路的基本分析1电路模型建立等效电路2反馈深度反馈信号比例3反馈类型电压或电流4反馈系数反馈信号比例5闭环增益反馈影响后的增益负反馈电路的基本分析包含多个方面，首先要建立等效电路，以便于分析和计算。然后分析反馈深度，即反馈信号占输入信号的比例，确定反馈的强弱。此外，还要确定反馈类型是电压反馈还是电流反馈，以及反馈系数，即反馈信号与输出信号之间的比例关系。最后分析闭环增益，即反馈作用下实际的信号增益。6.3运算放大器的负反馈电路运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的集成电路。它广泛应用于放大电路、滤波电路、比较电路等各种电子电路中。1基本概念运算放大器的工作原理和负反馈技术密切相关。2电路结构运算放大器负反馈电路主要包括运算放大器本身、反馈网络和输入信号。3分析方法分析运算放大器负反馈电路，需要掌握虚拟短路和虚短概念。负反馈可以提高运算放大器的稳定性、精度和带宽，同时还能实现各种功能。6.3.1运算放大器的特性1高增益运算放大器具有极高的电压放大倍数，通常在10^5到10^8之间，这使其能够放大微弱的信号。2高输入阻抗运算放大器具有非常高的输入阻抗，这意味着它们几乎不从信号源中汲取电流，从而最大限度地减少了信号源的负载。3低输出阻抗运算放大器具有非常低的输出阻抗，这意味着它们能够驱动各种负载，包括高阻抗负载。4高带宽运算放大器可以处理频率范围很广的信号，使其适用于各种应用。5低噪声运算放大器具有非常低的噪声水平，这对于需要高精度和灵敏度的应用至关重要。6.3.2运算放大器的负反馈电路基本概念负反馈是指将放大电路的输出信号的一部分反向反馈到输入端，以控制放大倍数。运算放大器运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的放大器，广泛应用于模拟电路。反馈电路将运算放大器的输出信号通过反馈网络反馈到输入端，构成负反馈电路。类型运算放大器的负反馈电路主要分为电压负反馈、电流负反馈和复合负反馈。6.3.3运算放大器负反馈电路的分析运算放大器负反馈电路的分析方法主要基于电路的等效模型和节点方程。通过分析电路的等效模型，可以得到电路的输入输出关系以及各部分的传递函数。节点方程则可以用来分析电路的稳定性和频率响应。1电路模型理想运算放大器模型、非理想运算放大器模型2节点方程利用基尔霍夫电流定律列出节点方程，求解电路的输入输出关系3传递函数分析电路的频率响应和稳定性4应用分析应用分析方法对具体的负反馈电路进行分析6.4负反馈电路的应用1放大电路的负反馈负反馈可提高放大电路的稳定性，减少失真，提高信号处理精度。2功率放大电路的负反馈负反馈可提高功率放大电路的效率，减少功耗，提高输出功率。3稳压电路的负反馈负反馈可稳定输出电压，提高稳压电路的精度，降低负载变化的影响。4控制电路的负反馈负反馈可提高控制系统的稳定性，减少误差，提高控制精度。6.4.1放大电路的负反馈放大电路的负反馈是将放大器输出信号的一部分反向反馈到输入端，从而改变放大器的增益、频率响应和输出阻抗等特性。1增益稳定减少放大器的增益波动2线性度提高减少放大器的失真3带宽增加扩展放大器的频率响应范围4输出阻抗降低提高放大器的带负载能力负反馈可有效抑制放大电路的非线性失真和频率响应变化，同时提高其带负载能力。负反馈技术在放大电路设计中应用广泛，是保证放大电路稳定、高效工作的重要手段。6.4.2功率放大电路的负反馈1提高效率减少功耗，提高能量转换效率2降低失真减小信号失真，获得更纯净的输出3增强稳定性抑制放大器振荡，提高电路稳定性负反馈在功率放大电路中起着至关重要的作用，它可以提高放大器的效率、降低失真和增强稳定性。负反馈通过将放大器输出信号的一部分反馈到输入端，并与输入信号进行比较，从而实现对放大器的控制。这使得放大器能够以更低的功耗产生更大的输出功率，同时还能减少信号失真，并抑制放大器的不稳定性。6.4.3稳压电路的负反馈稳压电路的工作原理稳压电路利用负反馈技术来稳定输出电压。负反馈会将输出电压与参考电压进行比较，并将误差信号反馈到放大器，从而调节输出电压。负反馈的应用在稳压电路中，负反馈可以有效地抑制输入电压和负载变化对输出电压的影响，确保输出电压稳定。稳压电路的类型常见的稳压电路类型包括线性稳压器和开关稳压器。线性稳压器使用线性放大器进行电压调节，而开关稳压器则使用开关电路进行调节。6.4.4控制电路的负反馈1稳定性负反馈可以提高控制系统的稳定性。负反馈可以抑制扰动，防止系统发生振荡。2精度负反馈可以提高控制系统的精度。负反馈可以减小误差，使系统输出更加接近设定值。3响应速度负反馈可以改善控制系统的响应速度。负反馈可以加快系统对输入信号的响应速度。6.5负反馈电路的设计确定设计目标首先需要明确设计目标，包括电路的类型、功能、性能指标等。选择合适的反馈类型根据设计目标选择合适的反馈类型，例如电压反馈、电流反馈或混合反馈。选择合适的反馈元件选择合适的反馈元件，例如电阻、电容或运算放大器。设计反馈回路设计反馈回路，确保反馈信号能够正确地反馈到输入端。调试和优化对电路进行调试和优化，使其达到设计目标。6.5.1负反馈电路的设计步骤1确定电路功能明确电路的具体应用需求2选择基本电路选择合适的放大器或其他电路3设计反馈网络根据所需反馈类型和参数设计4计算反馈参数计算闭环增益、输入阻抗等参数5调试和测试验证电路性能，调整参数负反馈电路设计是一个循序渐进的过程，需要根据具体应用场景进行调整。6.5.2负反馈电路的设计实例11.确定电路功能明确电路需要实现的功能。22.选择合适的运算放大器根据电路功能和性能要求选择合适的运算放大器。33.设计反馈网络根据反馈类型和反馈深度设计反馈网络。44.仿真分析使用仿真软件进行电路仿真和分析。负反馈电路的设计需要结合具体应用场景，例如放大电路、滤波电路、稳压电路等，根据不同的应用需求选择合适的电路结构和参数。6.5.3负反馈电路的性能指标1增益增益是输出信号幅度与输入信号幅度之比，反映了电路对信号的放大能力。2带宽带宽是电路能够正常工作的频率范围，反映了电路对不同频率信号的响应能力。3失真失真是指输出信号与输入信号之间的差异，反映了电路的线性度和保真度。4稳定性稳定性是指电路在不同环境条件下保持工作状态的能力，反映了电路的可靠性和抗干扰能力。5噪声噪声是指电路中产生的不需要的信号，反映了电路的抗噪声能力。6.6负反馈技术的发展趋势1电子电路提高信号质量，降低噪声，提高电路稳定性2控制系统实现精确控制，提高系统稳定性和抗干扰能力3通信系统改善信号传输性能，提高抗干扰能力和保密性负反馈技术在各个领域不断发展，为未来技术发展提供了新的方向。6.6.1负反馈技术在电子电路中的应用负反馈技术在电子电路中有着广泛的应用，它可以提高电路的稳定性、精确度和抗干扰能力。1放大电路负反馈可以提高放大电路的稳定性和精确度。2滤波电路负反馈可以改善滤波电路的性能，使滤波效果更佳。3振荡电路负反馈可以控制振荡电路的频率和幅度。4电源电路负反馈可以提高电源电路的稳定性和效率。在现代电子设备中，负反馈技术几乎无处不在，它是电子电路设计中不可或缺的一部分。6.6.2负反馈技术在控制系统中的应用提高系统稳定性负反馈可以改善系统稳定性，降低系统对扰动的敏感性，提高系统抗干扰能力。提高系统精度负反馈可以减少系统误差，提高系统精度，使系统输出更接近期望值。扩大系统带宽负反馈可以扩大系统的频率响应范围，使系统能够跟踪更快的变化。提高系统效率负反馈可以减少系统能量损耗，提高系统效率，降低系统功耗。应用领域广泛负反馈技术广泛应用于各种控制系统，例如工业自动化控制，航空航天控制，机器人控制等。6.6.3负反馈技术在通信系统中的应用抑制噪声负反馈可以有效地抑制通信系统中的噪声和干扰，提高信号的信噪比。稳定放大器负反馈可以稳定放大器的增益，减少非线性失真，提高放大器的线性度和稳定性。提高频率响应负反馈可以改善通信系统的频率响应，扩展带宽，提高信号传输效率。实现自动增益