第17章電子電路中的反饋

會(huì)計(jì)學(xué)1第17章電子電路中的反饋§17.1反饋的基本概念反饋就是將放大器的輸出電量(電流或電壓)，通過(guò)一定的網(wǎng)絡(luò)，回送到放大器的輸入回路，并同輸入信號(hào)一起參與放大器的輸入控制作用，從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過(guò)程。17.1.1反饋的基本概念C1＋RB2RB1RE＋CE＋C2RCRLUCCUiICQIEQV＋－.Uo.負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)電路我們?cè)?jīng)討論過(guò)的直流負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路，就是一個(gè)很好反饋電路的例子。第1頁(yè)/共26頁(yè)反饋極性的判定多用瞬時(shí)極性法,其步驟如下：(1)首先在基本放大器輸入端設(shè)定一個(gè)遞增(或遞減)的凈輸入信號(hào),對(duì)并聯(lián)反饋,設(shè)定一個(gè)電流信號(hào)；對(duì)串聯(lián)反饋,設(shè)定一個(gè)電壓信號(hào)。(2)在上述設(shè)定下,沿信號(hào)的傳遞方向，推演出反饋信號(hào)的變化極性。(3)判定在反饋信號(hào)的影響下,凈輸入信號(hào)的變化極性。若該極性與前面設(shè)定的變化極性相反,則為負(fù)反饋；若相同,則為正反饋。第2頁(yè)/共26頁(yè)直流反饋和交流反饋直流反饋：

若反饋環(huán)路內(nèi),直流分量可以流通,則該反饋環(huán)可以產(chǎn)生直流反饋。直流負(fù)反饋主要用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。交流反饋：

若反饋環(huán)路內(nèi),交流分量可以流通,則該反饋環(huán)可以產(chǎn)生交流反饋。交流負(fù)反饋主要用來(lái)改善放大器的性能；交流正反饋主要用來(lái)產(chǎn)生振蕩。若反饋環(huán)路內(nèi),直流分量和交流分量均可以流通,則該反饋環(huán)既可以產(chǎn)生直流反饋,又可以產(chǎn)生交流反饋。第3頁(yè)/共26頁(yè)1.電壓反饋與電流反饋（看輸出）(1)電壓反饋：

Xf＋XidUoXi－RL－＋電壓反饋示意圖基本放大電路反饋電路(2)電流反饋：Xf＋XidUoXi－RL－＋電流反饋示意圖基本放大電路反饋電路17.1.2反饋類(lèi)型及其判定第4頁(yè)/共26頁(yè)電壓反饋和電流反饋的判定：方法之一——輸出短路法。將反饋放大器的輸出端對(duì)交流短路,若其反饋信號(hào)隨之消失,則為電壓反饋,否則為電流反饋。因?yàn)檩敵龆藢?duì)交流短路后,輸出交變電壓為零,若反饋信號(hào)隨之消失,則說(shuō)明反饋信號(hào)正比于輸出電壓,故為電壓反饋；若反饋信號(hào)依然存在,則說(shuō)明反饋信號(hào)不正比于輸出電壓,故不是電壓反饋,而是電流反饋。方法之二——按電路結(jié)構(gòu)判定：在交流通路中,若放大器的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣端處在同一個(gè)放大器件的同一個(gè)電極上,則為電壓反饋；否則是電流反饋。第5頁(yè)/共26頁(yè)ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋(b)＋＋UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋(a)＋＋判斷練習(xí)電壓反饋電流反饋第6頁(yè)/共26頁(yè)2.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋（看輸入）(1)串聯(lián)反饋：

(2)并聯(lián)反饋：

XoRsUs＋－－＋Ui－Uf串聯(lián)反饋示意圖＋U′基本放大電路反饋電路iXoRsIiUs－＋iI′If并聯(lián)反饋示意圖反饋電路基本放大電路第7頁(yè)/共26頁(yè)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判定方法：對(duì)于交變分量而言,若信號(hào)源的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的比較端接于同一個(gè)放大器件的同一個(gè)電極上,則為并聯(lián)反饋；否則,為串聯(lián)反饋。(a)＋－Ui.Ui.′REUf.Rf反饋反饋輸入端信號(hào)輸入端(b)＋－uiR1Ii.Ii.′If.Rf反饋信號(hào)輸入端反饋輸入端第8頁(yè)/共26頁(yè)ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋(b)＋＋UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2－＋＋＋－－＋(a)＋＋并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋判斷練習(xí)第9頁(yè)/共26頁(yè)21Rb2Rc22Rb1Rc1RbCeV2VlC２RfUCC＋Uo＋＋＋＋(a)電路圖Ui＋－＋－1Re2Re電壓負(fù)反饋實(shí)質(zhì)上是利用輸出電壓本身通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)放大電路起自動(dòng)調(diào)整作用，即使輸出電壓趨向于維持恒定。RL↓→Uo↓→UF↓→U

i′↑→Uo↑在電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路中，信號(hào)源內(nèi)阻愈小，反饋效果愈好。UoUi－＋基本放大電路iU′＋＋－－＋＋－RfUf

電壓串聯(lián)負(fù)反饋方框圖－1Re2RcvsRs1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋第10頁(yè)/共26頁(yè)2.電流并聯(lián)負(fù)反饋電流負(fù)反饋的作用是輸出電流趨于恒定。RL↑→io↓→iF↓→iiD↑→io↑電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路UIfRssUi－＋＋－RfFA－＋I(xiàn)iIoRLUo2Ie2ReIiDC1UsoC２UCC＋I(xiàn)fRsUiIiRfUoRLI－＋1Rc1Re2RcIiD1Ce2Re2Ue2Ie2Ic第11頁(yè)/共26頁(yè)3.電壓并聯(lián)負(fù)反饋If412RsUsUi－＋＋－RfFA3Uo－＋I(xiàn)iIbLR′＝Rc∥RLLR′電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器Uo314CeIfIiReRLUCCRcRfUiRsClUsC2＋I(xiàn)b2＋－＋－靜態(tài)時(shí)：利用VCE的變化，通過(guò)反饋電阻Rf回送到輸入回路控制IB來(lái)克服IC的變化，從而使靜電Q穩(wěn)定。RC值越大，Rf越小，穩(wěn)定性越好。第12頁(yè)/共26頁(yè)R′L4Io12RsUsIcUi－＋＋＋－－＋＋－RfUfFr－3Uo－＋I(xiàn)o＝－IcIc≈IoiU′AgLR′＝Rc∥RL串聯(lián)電流負(fù)反饋放大電路電流串聯(lián)負(fù)反饋UoCeRe3C２Ic21UbeRLRfRcUCC＋C14Uf－＋UioI′＋－2Rb1Rb第13頁(yè)/共26頁(yè)17.6.3負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)：閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：AF×XfXid.

＋Xi.Xo......

假設(shè)輸入信號(hào)為正弦波，故用相量表示電信號(hào)。一、使閉環(huán)電壓放大倍數(shù)減小第14頁(yè)/共26頁(yè)負(fù)反饋穩(wěn)定放大器增益的原理是因?yàn)樨?fù)反饋有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。工作環(huán)境變化(如溫度、濕度)、器件更換或老化、電源電壓不穩(wěn)等諸因素會(huì)導(dǎo)致基本放大器的放大倍數(shù)不穩(wěn)定。當(dāng)反饋很深，即|1+AF|＞＞1時(shí)，引入深度負(fù)反饋后，閉環(huán)增益只決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，而與放大電路本身幾乎無(wú)關(guān)。二、使閉環(huán)電壓放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高第15頁(yè)/共26頁(yè)通常用放大倍數(shù)的相對(duì)變化量來(lái)衡量放大器的穩(wěn)定性。開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)穩(wěn)定度為：閉環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)穩(wěn)定度為：上式表明：引入反饋后，閉環(huán)增益的相對(duì)變化量是開(kāi)環(huán)時(shí)增益相對(duì)變化量的1/|1+AF|。第16頁(yè)/共26頁(yè)負(fù)反饋減小非線(xiàn)性失真的原理可以用圖示簡(jiǎn)要說(shuō)明。若輸入信號(hào)為單一頻率的正弦波，由于放大器內(nèi)部器件(如晶體管)的非線(xiàn)性，使輸出信號(hào)產(chǎn)生了非線(xiàn)性失真，如下圖所示，將輸出信號(hào)形象地描述為“上長(zhǎng)下短”的非正弦波。三、減小非線(xiàn)性失真xo0t0txiio0ubeA＋Xi.Xo.－＋－基本放大電路第17頁(yè)/共26頁(yè)t0xi0txi′xf0tio0ubeAFXo.×＋－Xi.Xf.Xi.′txo0負(fù)反饋改善非線(xiàn)性失真的工作原理示意圖xo0t負(fù)反饋能夠減少反饋環(huán)內(nèi)的非線(xiàn)性失真，對(duì)輸入信號(hào)的失真不起作用。第18頁(yè)/共26頁(yè)四、抑制反饋環(huán)內(nèi)的噪聲利用負(fù)反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲及干擾的機(jī)理與減小非線(xiàn)性失真是一樣的。負(fù)反饋輸出噪聲下降(1+AF)倍。如果輸入信號(hào)本身不攜帶噪聲和干擾，且其幅度可以增大，輸出信號(hào)分量保持不變，那么放大器的信噪比將提高(1+AF)倍。五、擴(kuò)展頻帶改善放大器頻率響應(yīng)的示意圖無(wú)反饋放大器的頻率響應(yīng)有負(fù)反饋放大器的頻率響應(yīng)增益AIAI－3dBAIfAIf－3dBfLffLfH無(wú)反饋放大器的帶寬負(fù)反饋放大器的帶寬fHff(頻率)第19頁(yè)/共26頁(yè)綜上所述，負(fù)反饋有以下特點(diǎn)：(1)負(fù)反饋使放大器的放大倍數(shù)下降，但增益穩(wěn)定度提高,頻帶展寬，非線(xiàn)性失真減小，內(nèi)部噪聲干擾得到抑制，且所有性能改善的程度均與反饋深度(1+AF)有關(guān)。(2)被改善的對(duì)象就是被取樣的對(duì)象。例如，反饋取樣的是輸出電流，則有關(guān)輸出電流的性能得到改善；反之，取樣對(duì)象是輸出電壓，則有關(guān)輸出電壓的性能得到改善。(3)負(fù)反饋只能改善包含在負(fù)反饋環(huán)節(jié)以?xún)?nèi)的放大器性能，對(duì)反饋環(huán)以外的，與輸入信號(hào)一起進(jìn)來(lái)的失真、干擾、噪聲及其它不穩(wěn)定因素是無(wú)能為力的。第20頁(yè)/共26頁(yè)電壓并聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電流串聯(lián)Rif輸入電阻減小增大減小增大Rof輸出電阻減小減小增大增大六、對(duì)輸入、輸出阻抗的影響第21頁(yè)/共26頁(yè)＋－RoIof＋－Uo.Rof電壓負(fù)反饋放大電路.電壓負(fù)反饋使放大器輸出電阻減少了(1+A0F)倍。輸出電阻減小，意味著負(fù)載RL變化時(shí)，輸出電壓的穩(wěn)定度提高了。電壓反饋使輸出電阻減小第22頁(yè)/共26頁(yè)對(duì)于電流負(fù)反饋，由于反饋信號(hào)與輸出電流成正比，所以我們采用恒流源等效電路，如圖所示。輸出電阻Rof為RoIof＋－Rof電流負(fù)反饋放大電路.Uo.電流負(fù)反饋使放大器的輸出電阻增大為Ro的(1+AF)倍。