大學(xué)-模擬電子技術(shù)ch6

大學(xué)-模擬電子技術(shù)ch6反饋的定義放大電路A輸入信號(hào)（Ui或Ii）輸出信號(hào)（Uo或Io）反饋網(wǎng)絡(luò)B反饋信號(hào)（Uf或If）將輸出信號(hào)取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號(hào)相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。+反饋:反向傳輸放大電路有反饋也稱閉環(huán)。放大電路無(wú)反饋也稱開環(huán)，反饋UiU0ReIBQIEQEcUEUB穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程：T↑→UBE↓

↑ICBO

↑→ICQ

↑→IEQ

↑→UE=IEQRe↑UBE=UB-UE↓IBQ

↓←ICQ

↓←UiUoReIeUfUBE基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)直流反饋反饋的分類反饋信號(hào)的極性正反饋：負(fù)反饋：反饋信號(hào)使放大器的凈輸入信號(hào)增強(qiáng)反饋信號(hào)使放大器的凈輸入信號(hào)減小反饋信號(hào)的屬性直流反饋交流反饋混合反饋反饋的取樣信號(hào)電壓反饋電流反饋反饋在輸入端的引入方式并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋XdiXi單環(huán)反饋的理想模型放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)B+Xo-Xf反饋環(huán)理想模型：正向傳輸反向傳輸1.正向傳輸信號(hào)只經(jīng)過(guò)放大電路A;2.反向傳輸信號(hào)只經(jīng)過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)B。只有一個(gè)反饋環(huán)稱單環(huán)反饋放大器基本反饋方程式開環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益負(fù)反饋放大器—基本反饋方程式Af<A反饋深度AB—環(huán)路增益在深度反饋的情況下：F>>1或AB>>1

在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無(wú)關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源元件構(gòu)成的，其穩(wěn)定性優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋時(shí)的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。反饋放大器方框圖XdiXi放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)B+Xo-Xf2.負(fù)反饋的放大器的分類電流并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路UoUiEC判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)即與輸入回路有關(guān)，又與輸出回路有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。—ReIoUfUdi2.判斷反饋的類型①判斷是電壓反饋還是電流反饋電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比例；電流反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比例。由電路知Uf=IoRe，與輸出電流Io成正比，因此是電流反饋。

簡(jiǎn)單的判斷方法：將輸出電壓‘短路’，若反饋回來(lái)的反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋。反饋信號(hào)與輸出電壓和電流的關(guān)系來(lái)判斷電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋的類型2.判斷反饋的類型②判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。

對(duì)于三極管來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極，另一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。UoUiECIoUfUdi

電路中輸入信號(hào)Ui加在基極，反饋信號(hào)Uf加在發(fā)射極，因此是串聯(lián)反饋。瞬時(shí)極性法：在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)的電壓極性，可用“+”、“-”。按信號(hào)傳輸方向經(jīng)基本放大器反饋網(wǎng)絡(luò)判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)電壓極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋的類型2.判斷反饋的類型③判斷是正反饋還是負(fù)反饋UoUiECIoUfUdi+-+Udi=Ui-Uf<Ui即由于反饋的引入削弱了凈輸入信號(hào)，因此是負(fù)反饋。電流串聯(lián)負(fù)反饋判斷反饋的類型2.判斷反饋的類型④判斷是直流反饋還是交流反饋電容觀察法：反饋通路如存在隔直電容，則為交流反饋；反饋通路如存在旁路電容，則為直流反饋；反饋通路不存在電容，則為交直流混合反饋。UoUiECIoUfUdi顯然，反饋為交直流混合反饋綜合前面分析可知：該電路反饋元件Re引入的是交直流、電流串聯(lián)負(fù)反饋。電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)—Rf和Re12.判斷反饋的類型+-Uf+-Udi①將輸出對(duì)地短路，反饋消失，因此是電壓反饋。②輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在三極管的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋。③假定輸入電壓的瞬時(shí)極性為正，反饋電壓的瞬時(shí)極性也為正，Udi=Ui-Uf<Ui,因此是負(fù)反饋。+--++④電路中無(wú)電容，因此是交直流反饋。電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型Rf和Re1組成兩極放大電路的交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。Re1又是T1本級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反饋。Re2是T2本級(jí)的電流串聯(lián)負(fù)反饋。稱為極間反饋電路中存在三個(gè)反饋環(huán)，分析時(shí)以極間反饋?zhàn)鳛橹饕答伃h(huán)。電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)—Rf和Re22.判斷反饋的類型①將輸出對(duì)地短路，反饋仍存在，因此是電流反饋。②輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在三極管的同一輸入端，故為并聯(lián)反饋。③由瞬時(shí)極性法可判斷：If的方向由輸入流入Rf，Idi=Ii-If<Ii，因此是負(fù)反饋。+---④電路中無(wú)電容，因此是交直流反饋。IoIiIdiIf

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。IoEC電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路判斷反饋的類型1.找出反饋網(wǎng)絡(luò)—Rf2.判斷反饋的類型①將輸出對(duì)地短路，反饋消失，因此是電壓反饋。②輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在三極管的同一輸入端，故為并聯(lián)反饋。③由瞬時(shí)極性法可判斷：If的方向由輸入流入Rf，Idi=Ii-If<Ii，因此是負(fù)反饋。+-④電路中無(wú)電容，因此是交直流反饋。If

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。3.負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響負(fù)反饋對(duì)輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)增益的影響負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)負(fù)反饋放大器性能的影響負(fù)反饋對(duì)增益的影響

根據(jù)負(fù)反饋基本方程，不論何種負(fù)反饋，都可使反饋放大倍數(shù)下降1+AB倍，只不過(guò)不同的反饋組態(tài)AB的量綱不同而已。反饋放大器的增益由于某種原因，使基本放大器的增益由A→A'

加入反饋后，閉環(huán)增益的變化律是開環(huán)增益變化率的1/（1+A'B),有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無(wú)反饋時(shí)提高了(1+A'B)倍。深度反饋情況下1+A'B>>1，可得：加深度反饋后，放大器的穩(wěn)定性更高。注：在負(fù)反饋條件下增益的穩(wěn)定性也得到了提高，這里增益應(yīng)該與反饋組態(tài)相對(duì)應(yīng)。負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響f|AU(j)|幅頻特性曲線：放大器的增益AU與頻率f的關(guān)系曲線flfh低頻截止頻率高頻截止頻率BW=

fh-fl通頻帶引入反饋后增益下降A(chǔ)Ufflffhf通頻帶加寬BWf=(1+AUB)BWAU由此可知：負(fù)反饋的引入使放大電路的通頻帶得到展寬負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響XdiXi放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)B+Xo-Xf結(jié)論1.負(fù)反饋改善波形失真的實(shí)質(zhì)是利用失真減小失真，但不能完全消除失真。2.負(fù)反饋只能減小反饋環(huán)內(nèi)的失真，如輸入信號(hào)本身就是失真的，負(fù)反饋則不能改善失真。負(fù)反饋對(duì)輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響

負(fù)反饋對(duì)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)；而與輸出取樣無(wú)直接關(guān)系，即與電壓或電流反饋無(wú)關(guān)。1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增加無(wú)反饋時(shí)：ri=Udi/Ii有反饋時(shí)：rif=Ui/Ii電壓串聯(lián)負(fù)反饋Uf=BUUoUo=AUUdi+-UiRb+-Udi

RL+-Uo-B+UfriAIirifr'ifIo輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響1.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增加電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋Uf=BRIoIo=AGUdi串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增加，增大的倍數(shù)等于反饋深度。輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響2.并聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗減小+-UiRbIdi

RL+-UoBIfriAIirifr'ifIo電流并聯(lián)負(fù)反饋無(wú)反饋時(shí)：ri=Ui/Idi有反饋時(shí)：rif=Ui/IiIi=If+IdiIf=BIIoIo=AIIdi電壓并聯(lián)負(fù)反饋

并聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗減小，減小的倍數(shù)等于反饋深度。輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響1.負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗的影響只取決于反饋在輸入端的連接方式即串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋有關(guān)，而與輸出取樣信號(hào)即電壓反饋和電流反饋無(wú)關(guān)。輸出的取樣信號(hào)只影響A和B的下標(biāo)內(nèi)容。2.串聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入阻抗減小。增大或減小的倍數(shù)等于反饋的深度。輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響

負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響與輸出取樣的內(nèi)容有關(guān)，即與電壓或電流反饋有關(guān)；而與輸入端的連接方式無(wú)直接關(guān)系，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋無(wú)關(guān)。分析輸出阻抗的方法：1.將輸入電壓源短路，或?qū)⑤斎腚娏髟撮_路，但電源的內(nèi)阻必須保留。2.摘去負(fù)載RL,并在輸出端外加激勵(lì)電壓Uos,此時(shí)產(chǎn)生的電流為Ios。3.輸出阻抗rof=Uos/Ios4.當(dāng)考慮集電極負(fù)載Rc的影響時(shí)，輸出阻抗r'of=rof//Rc輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響1.電壓負(fù)反饋使輸出阻抗減小+-riUdiUf+-Rs+-AUoUdiro+-UosIos電壓串聯(lián)負(fù)反饋rof基本放大器輸出電阻AUo輸出開路電壓增益考慮Rs后基本放大器的開路電壓增益Uf=BUUosr'of=rof//Rc輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響1.電壓負(fù)反饋使輸出阻抗減小電壓并聯(lián)負(fù)反饋+-riUdiRs+-ARoIdiro+-UosIosrofIfIdiARo輸出開路互阻增益考慮Rs后基本放大器的開路互阻增益If=BGUosr'of=rof//Rc，穩(wěn)定輸出電壓。輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響2.電流負(fù)反饋使輸出阻抗增加電流并聯(lián)負(fù)反饋+-UosIosrof+-riUdiRsIfIdi，穩(wěn)定輸出電流。AIoIdiroIoAIo輸出短路電流增益考慮Rs后基本放大器的開路互阻增益If=BIIor'of=rof//RcIo=-Ios+-UosIosrofAGoUdiroIo+-riUdiUf+-Rs輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響2.電流負(fù)反饋使輸出阻抗增加電流串聯(lián)負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電流。AGo輸出短路互導(dǎo)增益用類似的方法可推出：r'of=rof//Rc輸入輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響1.負(fù)反饋對(duì)輸出阻抗的影響只取決于輸出取樣是電壓還是電流，與輸入端的連接方式無(wú)直接關(guān)系。2.電壓負(fù)反饋使輸出阻抗減小，電流負(fù)反饋使輸出阻抗增加。3.電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流。信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)負(fù)反饋放大器性能的影響輸入應(yīng)采用電壓源Us，Rs影響歸入基本放大器。當(dāng)Rs→∞時(shí)，AUs→0,串聯(lián)負(fù)反饋放大器

對(duì)于串聯(lián)負(fù)反饋，信號(hào)源應(yīng)采用低內(nèi)阻Rs才能得到好的反饋效果。失去負(fù)反饋的作用信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)負(fù)反饋放大器性能的影響輸入應(yīng)采用電流源Is，Rs影響歸入基本放大器。當(dāng)Rs→0時(shí)，AIs→0,并聯(lián)負(fù)反饋放大器

對(duì)于并聯(lián)負(fù)反饋，信號(hào)源應(yīng)采用高內(nèi)阻Rs才能得到好的反饋效果。失去負(fù)反饋的作用多級(jí)放大器的閉環(huán)穩(wěn)定性多極點(diǎn)閉環(huán)系統(tǒng)的自激振蕩現(xiàn)象閉環(huán)穩(wěn)定性的判別方法

什么是自激？ 當(dāng)Ui=0時(shí)，在輸出端仍有一定頻率和幅度的信號(hào)輸出。

負(fù)反饋可以改善放大電路的性能指標(biāo)，但是負(fù)反饋引入不當(dāng)，會(huì)引起放大電路的自激。為了使放大電路正常工作，必須要研究放大電路產(chǎn)生自激的原因和消除自激的有效方法。產(chǎn)生自激的原因在中頻：放大電路有180的相移。在其它頻段：電路中出現(xiàn)附加相移，且達(dá)到180，使總的 相移為360，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?，產(chǎn)生自激。多極點(diǎn)閉環(huán)系統(tǒng)的自激振蕩現(xiàn)象自激的條件

幅度條件：相位條件：自激振蕩現(xiàn)象負(fù)反饋系統(tǒng)：

當(dāng)負(fù)反饋放大器的環(huán)路增益滿足AB=-1，Af∞，即無(wú)輸入信號(hào)，電路也會(huì)產(chǎn)生輸出，出現(xiàn)自激振蕩。產(chǎn)生自激振蕩的條件：AB=-1由環(huán)路增益判別20lgAB=20lgA+20lgB=20lgA－20lg1/B對(duì)于幅度條件|AB|=1

20lgAB=20lgA－20lg1/B=0dB

在以20lgA為Y坐標(biāo)的波特圖上減去20lg1/B，即可得到環(huán)路增益20lgAB的波特圖了。

由于負(fù)反饋的自激條件是AB=-1，所以將以20lgA為Y坐標(biāo)的波特圖改變?yōu)橐?0lgAB為Y坐標(biāo)的波特圖，用于分析放大電路的自激更為方便。由于閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性判別

根據(jù)以上討論，可將環(huán)路增益波特圖分為三種情況，f

0—增益交界頻率：滿足幅值條件AB=1=0dB

時(shí)的頻率fc—相位交界頻率：滿足相位條件=±180

時(shí)的頻率

幅度裕量： (a)穩(wěn)定:fc>f0,Gm<0dB相位裕量：(b)自激:fc<f0,Gm>0dB(c)臨界狀態(tài):fc=f0,Gm=0dB試分析放大電路的閉環(huán)穩(wěn)定性？解：1.先作出幅頻特性曲線和相頻特性曲線，中頻電壓增益AU=104即80dB。有三個(gè)高頻極點(diǎn)fp1=104、fp2=105、fp3=106由開環(huán)增益判別穩(wěn)定性判別例：有一負(fù)反饋放大電路的頻率特性表達(dá)式如下20lg|A(j)|(dB)lgf1021031041051061