模擬電子線路課件：第6章 放大電路中的負反饋

1、第6章 放大電路中的反饋返回目錄6.1 反饋的基本概念及反饋的極性6.2 反饋的類型6.3 反饋類型和極性的判斷方法6.4 負反饋對放大電路性能的影響6.5 深負反饋放大電路交流參數(shù)的估算6.6 負反饋放大電路的穩(wěn)定問題 返回1 反饋的定義2 反饋的方框圖3 負反饋和正反饋4 反饋的基本方程6.1 反饋的概念及反饋的極性 返回1 反饋的定義反饋元件：既屬于輸入回路，又屬于輸出回路的元件。或跨接在輸入和輸出回路之間的元件。反饋：反饋元件將輸出信號的一部分或全部送回到輸入回路，與原輸入信號相加或相減的過程。反饋信號：送回到輸入回路的那部分輸出信號。返回2 反饋的方框圖圖中：xi 是輸入信號， xf

2、 是反饋信號， xi 稱為凈輸入信號。 所以有 在放大電路中信號的傳輸是從輸入端到輸出端，這個方向稱為正向傳輸。反饋就是反饋信號從輸出端到輸入端，是反向傳輸。所以放大電路無反饋也稱開環(huán)，放大電路有反饋也稱閉環(huán)。返回3 反饋的極性負反饋和正反饋負反饋反饋信號與輸入信號相減，使凈輸入信號減小的反饋。即：xi=xi-xf正反饋反饋信號與輸入信號相加，使凈輸入信號增大的反饋。即：xi=xi+xf例:判斷反饋的極性 ube=ui-uf即：ui=ui-ufRE所引的反饋為負反饋： RF所引的反饋為正反饋例:判斷反饋的極性返回4 反饋的基本方程閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達式反饋深度 閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達式反饋網(wǎng)

3、絡(luò)的反饋系數(shù)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)放大電路的放大倍數(shù)因為是負反饋，有反饋深度深度負反饋放大倍數(shù)與三級管參數(shù)無關(guān)，故非常穩(wěn)定1+AF稱為反饋深度當AF1時,稱為深度負反饋深度負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為返回 返回6.2 反饋的類型1 直流反饋和交流反饋2 組態(tài)1 直流反饋和交流反饋直流反饋反饋信號為直流信號的反饋。交流反饋反饋信號為交流信號的反饋。 返回串聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號為電壓疊加的反饋2 組態(tài) 輸入端：串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋例1判斷反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋ube=ui-uf即： ui=ui-uf反饋信號與輸入信號為電壓疊加，故為串聯(lián)反饋即：ui=uiuf即：ii=iiif并聯(lián)反饋反饋信

4、號與輸入信號為電流疊加的反饋ii=ii+if反饋信號與輸入信號為電流疊加，故為并聯(lián)反饋例2 判斷反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋電壓反饋：反饋信號與輸出電壓成正比的反饋稱為電壓反饋；電流反饋：反饋信號與輸出電流成正比的反饋稱為電流反饋。輸出端：電壓反饋和電流反饋即：xfio即：xfuo即：uficuf=ieRE icRE為電流反饋。例1 判斷反饋是電流反饋還是電壓反饋if=(uo-ui )/Rf uo/Rf即：ifuo為電壓反饋例2 判斷級間反饋是電流反饋還是電壓反饋動畫問題：根據(jù)定義判斷下圖是電壓反饋還是電流反饋？uf=uo故：ufuo又有：uf=ie RE故：ufie =io 返回瞬時極性法的傳

5、遞方向為即：放大器：從輸入到輸出；反饋網(wǎng)絡(luò)：從輸出到輸入6.3 反饋類型和極性的判斷方法規(guī)則：三極管和場效應(yīng)管的極性變化為：-+-+-+-耦合電容和電阻不改變極性。1 極性的判斷：用瞬時極性法差放的極性變化+-若反饋信號直接引回輸入端，反饋信號極性與輸入信號極性相反為負反饋；反饋信號極性與輸入信號極性相同為正反饋 。若反饋信號沒有直接引回輸入端，反饋信號極性與輸入信號極性相反為正反饋；反饋信號極性與輸入信號極性相同為負反饋。+-+例2 判斷級間反饋的極性+-9-2瞬時極性法動畫2、組態(tài)的判斷輸入端串聯(lián)反饋：反饋信號沒有直接引回輸入端 的反饋并聯(lián)反饋：反饋信號直接引回輸入端的反饋輸出端電壓反饋：

6、輸出短路（uo=0)反饋元件上無反饋信號的反饋電流反饋：輸出短路（uo=0）反饋元件上仍有反饋信號的反饋例：判斷下列反饋的極性和組態(tài)uO=0時，u=0，為電壓反饋為串聯(lián)電壓負反饋RE沒有直接引回輸入端，為串聯(lián)反饋判斷為負反饋+由瞬時極性法反饋沒有直接引回輸入端，為串聯(lián)反饋vO=0時 ， 無反饋信號，為電壓反饋沒有直接引回輸入端，反饋極性與輸入極性相同，為負反饋為串聯(lián)電壓負反饋+-+由瞬時極性法-反饋信號直接引回輸入端，為并聯(lián)反饋uO=0時，仍有反饋信號，為電流反饋直接引回輸入端，反饋極性與輸入極性相反，為負反饋+-由瞬時極性法-例:判斷反饋的極性和組態(tài)例題若要實現(xiàn)串聯(lián)電壓負反饋, Rf 應(yīng)接向

7、何處?9-1反饋的判斷動畫返回6.4 負反饋對放大電路性能的影響直流負反饋對放大電路性能的影響交流負反饋對放大電路性能的影響返回 直流負反饋對放大電路性能的影響 穩(wěn)定靜態(tài)工作點返回1 交流負反饋對增益的影響2 交流負反饋對輸入電阻的影響3 交流負反饋對輸出電阻的影響4 交流負反饋對通頻帶的影響5 交流負反饋對非線性失真的影響6 交流負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響 交流負反饋：是改善放大電路性能的重要技術(shù)措施，廣泛應(yīng)用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)之中。返回1 負反饋對增益的影響提高放大倍數(shù)的相對穩(wěn)定性有反饋時增益的穩(wěn)定性比無反饋時提高了(1+AF)倍。例：1+AF=100,若由于溫度變化A變化了10

8、%，Af的變化為0.1%使放大倍數(shù)降低：返回2 負反饋對輸入電阻的影響串聯(lián)負反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所示負反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓或電流反饋無關(guān)。(1) 串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加有反饋的輸入電阻(2)并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小有反饋的輸入電阻為并聯(lián)負反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所示返回3 負反饋對輸出電阻的影響(1) 電壓負反饋使輸出電阻減小，并能穩(wěn)定輸出電壓(2) 電流負反饋使輸出電阻增加，并能穩(wěn)定輸出電流4 負反饋對通頻帶的影響放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了，如圖所示。無反饋時的通頻帶f= f HfL f H 有反饋時的

9、放大電路高頻段的增益為有反饋時的通頻帶fF = (1+AF) fH負反饋放大電路擴展通頻帶有一個重要的特性，即增益與通頻帶之積為常數(shù)：結(jié)論： 負反饋放大電路擴展通頻帶AfF = 常數(shù)9-3負反饋對放大器性能的影響動畫返回5 負反饋對非線性失真的影響負反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。 圖09.15 負反饋對非線性失真的影響加入負反饋改善非線性失真，可通過圖09.15來加以說明。失真的反饋信號，使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補了放大電路本身的非線性失真。因加入負反饋放大電路的輸出幅度下降，不好比對，因此必須要加大輸入信號，使加入負反饋以后的輸出幅度基本達到原

10、來有失真時的輸出幅度才有意義。9-3負反饋對非線性失真的影響動畫返回6 負反饋對噪聲、干擾和 溫漂的影響原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善。負反饋只對反饋環(huán)內(nèi)的噪聲和干擾有抑制作用，且必須加大輸入信號后才使抑制作用有效。返回2022/7/96.5 深負反饋放大電路交流參數(shù)的估算深負反饋放大電路的特性對負反饋，有對串聯(lián)深負反饋放大電路，有深負反饋放大電路的特性對并聯(lián)深負反饋放大電路，有虛斷虛短對電流深負反饋放大電路，有對電壓深負反饋放大電路，有例1：估算串聯(lián)電壓深負反饋放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻串聯(lián)深負反饋放大電路例2：估算串聯(lián)電流深負反饋放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電

11、阻（設(shè)下面電路滿足深負反饋條件）串聯(lián)深負反饋放大電路例3：估算并聯(lián)電壓深負反饋放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻（設(shè)下面電路滿足深負反饋條件）并聯(lián)深負反饋放大電路例4：估算并聯(lián)電流深負反饋放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻（設(shè)下面電路滿足深負反饋條件）并聯(lián)深負反饋放大電路返回6.6 負反饋放大電路的穩(wěn)定問題1 產(chǎn)生的原因2 負反饋放大電路的判斷方法3 負反饋放大電路的穩(wěn)定裕量4 負反饋放大電路的常用的校正措施返回1 產(chǎn)生的原因?qū)τ谪摲答伔糯箅娐?，有放大電路產(chǎn)生自激即此時負反饋變成了正反饋，且滿足起振的幅值條件由于電路中存在電容，原本中頻段的負反饋在高頻段或低頻段會產(chǎn)生相移而變成了正

12、反饋，且深負反饋都滿足起振的幅值條件，故當?shù)皖l信號或高頻信號通過電路時，就有可能產(chǎn)生自激（在滿足起振的幅值和相位條件時），相位條件也可寫為原因例1：阻容耦合單級共射極放大電路（無射極旁路電容）的頻率特性，引入線性深負反饋網(wǎng)絡(luò)后判斷該電路會不會自激？例2：阻容耦合兩級放大電路的頻率特性，引入線性深負反饋網(wǎng)絡(luò)后判斷該電路會不會自激？思考：三級放大電路引入線性深負反饋網(wǎng)絡(luò)后，電路會不會自激？返回2 負反饋放大電路自激的判斷方法判斷負反饋放大電路能否自激，就是看該電路是否同時滿足自激的幅值起振條件和相位起振條件，一般相位條件是主要的。因為一般深負反饋放大電路的|AF|1.判斷負反饋放大電路自激的方法:

13、 利用 的波特圖來進行判斷在 的波特圖中，設(shè) 的相位為-1800時所對應(yīng)的頻率為f0，20lg|AF|=0時所對應(yīng)的頻率為fc不自激舉例返回3 負反饋放大電路的穩(wěn)定裕量當負反饋放大電路不自激時，設(shè)計負反饋放大電路時，要保證電路在環(huán)境溫度、電路參數(shù)、電源電壓產(chǎn)生波動時仍能穩(wěn)定，故要求設(shè)計電路時不僅僅只滿足穩(wěn)定條件，而且應(yīng)有一定的裕量。（1）幅度裕量Gm幅度裕量指f=f0時，20lg|AF|的值一般負反饋放大電路要求幅度裕量Gm小于等于-10dB（2）相位度裕量m幅度裕量指f= fC時，(1800-AF)的值一般負反饋放大電路要求幅度裕量m大于等于45o返回4 負反饋放大電路的常用的校正措施(1)

14、 減小反饋系數(shù)F或減小反饋深度|1+AF|的值，使相位移AF=1800 時， |AF|1.例：反饋系數(shù)F=0.1時，電路自激，減小F為0.001，幅頻特性下移20dB，則電路不再自激缺點：反饋深度下降，不利于放大電路其它性能的改善。實際電路中常采用接電容和RC網(wǎng)絡(luò)進行校正，消除自激振蕩。【例】設(shè)某負反饋放大器的開環(huán)電壓增益的表達式為：且反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻性的 （1）畫出該放大器開環(huán)狀態(tài)的波特圖；（2）若要求電路的相位裕度大于45，求最大可以應(yīng)用的反饋系數(shù)應(yīng)為多少？ 【解】：（1）從電壓放大倍數(shù)的頻率響應(yīng)表達式可知，該電路有三個上限頻率，分別為：fH1=106Hz，fH2=107Hz，fH3=10

15、8Hz，因此可畫出頻率響應(yīng)波特圖如所示。（2）若要求電路的相位裕度大于45，則當AF相位為-135對應(yīng)的頻率時，AF的幅度值應(yīng)為0，因此電路的相位裕度等于于45時，AF的頻率響應(yīng)波特圖應(yīng)為圖所示。 當頻率小于106時，當頻率小于106時若要求電路的相位裕度大于45，則反饋系數(shù)相位裕度等于于45時，AF的頻率響應(yīng)波特圖 例題：設(shè)某反饋放大器的開環(huán)電壓增益的表達式為：且反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻性的。（1）畫出基本放大器頻率特性波特圖。（2）若要求電路的相位裕度為45，反饋系數(shù)最大應(yīng)為多少？（3）此時的幅度裕度為多少？（1） 波特圖（2），dB（3）dBdB （2）電容校正 電容校正是指在放大電路中的某一位置接入大電容，改變AF的幅頻特性的