模擬電路課件講義7反饋放大電路(簡).ppt

1、7.1反饋的基本概念,7.2負(fù)反饋對放大電路性能的影響,7.3負(fù)反饋放大電路的分析計算,7.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定問題,7 反饋放大電路,7.1反饋的基本概念,正反饋，負(fù)反饋；(常用瞬時極性法判斷） 直流反饋，交流反饋； 電壓反饋，電流反饋； 串聯(lián)反饋，并聯(lián)反饋； 放大電路的四種反饋組態(tài)： 電壓串聯(lián)負(fù)反饋，電壓并聯(lián)負(fù)反饋， 電流串聯(lián)負(fù)反饋，電流并聯(lián)負(fù)反饋；,放大電路中的反饋，是指將放大電路輸出電量(輸出電壓或輸出電流)的一部分或全部，通過一定的方式，反送回輸入回路中。,UBEQ UBQ - ICQRE,將輸出電流 ICQ(IEQ) 反饋回輸入回路，改變UBEQ，使 ICQ 穩(wěn)定。,推論：欲穩(wěn)

2、定電路中的某個電量，應(yīng)采取措施將該電量反饋回輸入回路。,7.1.1反饋概念的建立,例 靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路,7.1.2反饋的分類,一、正反饋和負(fù)反饋,反饋信號增強了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數(shù)提高 ,正反饋,反饋信號削弱了外加輸入信號，使放大電路的放大倍數(shù)降低 ,負(fù)反饋,反饋極性的判斷方法：瞬時極性法。,先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后根據(jù)反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反饋的極性。,(a)正反饋,(b)負(fù)反饋,例：用瞬時極性法判斷電路中的反饋極性。,因為差模輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差，反饋增強了輸入電壓，所以為正反饋

3、。,反饋信號削弱了輸入信號，因此為負(fù)反饋。,例,(+),(+),(-),(-),(-),凈輸入量,(+),(+),(-),(-),凈輸入量,負(fù)反饋,正反饋,反饋通路,反饋通路,級間反饋通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),凈輸入量,級間負(fù)反饋,二、直流反饋和交流反饋,(a)直流負(fù)反饋,(b)交流負(fù)反饋,直流負(fù)反饋可穩(wěn)定靜態(tài)工作點，交流負(fù)反饋用以改善放大電路的性能。,根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別。,取決于反饋通路。,例,(+),(+),(+),(+),交、直流負(fù)反饋,(+),三、電壓反饋和電流反饋,如果反饋信號取自輸出電壓，則為電壓反饋；電壓負(fù)反

4、饋的反饋信號與輸出電壓成比例； 反饋信號取自輸出電流，則為電流反饋，電流負(fù)反饋的反饋信號與輸出電流成比例。,判斷方法（輸出短路法）：,假設(shè)將輸出端交流短路，如果反饋信號消失，則為電壓反饋；否則為電流反饋。,輸出短路后，Re1 兩端的電壓與輸出信號無關(guān)，即反饋信號消失，所以為電壓反饋。,例：,反饋信號末消失，所以為電流反饋。,四、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋,反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和，為串聯(lián)反饋；如果二者以電流形式求和，為并聯(lián)反饋。,例：,所以為并聯(lián)反饋；,所以為串聯(lián)反饋。,7.1.3 四種類型的放大電路反饋組態(tài),1. 類型,由此可組成四種組態(tài)：,輸入端：反饋信號在輸入端的聯(lián)接分為串聯(lián)

5、和并聯(lián)兩種方式。,輸出端：反饋信號在輸出端分為取電壓和取電流兩種方式。,電壓串聯(lián),電壓并聯(lián),電流串聯(lián),電流并聯(lián),2. 四種組態(tài)的判斷方法,電流：將負(fù)載短路，反饋量仍然存在。,電壓：將負(fù)載短路，反饋量為零。,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),（+）,（+）,（+）,（+）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),電壓串聯(lián)負(fù)反饋,（+）,（+）,（+）,（+）,（）,（+）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),（+）,（）,（）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),電流并聯(lián)負(fù)反饋,（）,（+）,（）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),（）,（+）,（）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),電壓并聯(lián)

6、負(fù)反饋,（）,（+）,（）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),（+）,（+）,（+）,（+）,例,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),電流串聯(lián)負(fù)反饋,（+）,（+）,( - ),7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),A. 電壓串聯(lián),RL,電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電壓,3. 各種反饋類型的特點,串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),3. 各種反饋類型的特點,B. 電流并聯(lián),RL ,電流負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電流,并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）,其他兩種組態(tài)也有類似的結(jié)論（自己總結(jié)）,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),串聯(lián)反饋,4. 信號源對反饋效果的影響,vID = vI -vF,

7、則vI最好為恒壓源，即信號源內(nèi)阻RS越小越好。,要想反饋效果明顯，就要求vF變化能有效引起vID的變化。,7.1.3 四種類型的反饋組態(tài),并聯(lián)反饋,4. 信號源對反饋效果的影響,iID = iI -iF,則iI最好為恒流源，即信號源內(nèi)阻RS越大越好。,要想反饋效果明顯，就要求iF變化能有效引起iID的變化。,(1)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例(習(xí)題7.2.4),(+),(+),(),(),(),正反饋,(1)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例(習(xí)題7.2.4),(+),(+),(+),(+),(+),電壓串聯(lián)負(fù)反饋,(2)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例(習(xí)題7.2.4),(+),(+

8、),(+),(+),(+),正反饋,解：,求:,例(習(xí)題7.2.4),(+),(+),(),(),(),電壓并聯(lián)負(fù)反饋,(2)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋,(3)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例(習(xí)題7.2.4),(+),(+),(),(+),(+),電流串聯(lián)負(fù)反饋,(4)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例(習(xí)題7.2.4),(+),(+),(+),(),(),電流并聯(lián)負(fù)反饋,end,7.2 負(fù)反饋放大電路的方框圖及增益的一般表達式,7.2.1 負(fù)反饋放大電路的方框圖,7.2.2 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式,環(huán)路增益,反饋深度的討論,表達式推導(dǎo),構(gòu)成,信號的單向化傳輸,7.2.1 負(fù)反饋放大電路的

9、方框圖,1. 構(gòu)成,信號源,輸出信號,反饋放大電路的輸入信號,反饋信號,基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）,2. 信號的單向化傳輸,信號的正向傳輸,信號的反向傳輸,7.2.1 負(fù)反饋放大電路的方框圖,2. 信號的單向化傳輸,信號的正向傳輸,信號的反向傳輸,7.2.1 負(fù)反饋放大電路的方框圖,7.2.2 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式,1. 表達式推導(dǎo),開環(huán)增益,反饋系數(shù),閉環(huán)增益,因為,所以,定義,即,閉環(huán)增益的一般表達式,7.2.2 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式,1. 表達式推導(dǎo),信號 在四種反饋阻態(tài)中的具體形式,電壓串聯(lián),電壓并聯(lián),電流串聯(lián),電流并聯(lián),2. 反饋深度的討論,一般負(fù)反饋,

10、7.2.2 負(fù)反饋放大電路增益的一般表達式,稱為反饋深度,深度負(fù)反饋,正反饋,自激振蕩,7.3 負(fù)反饋對放大電路性能的改善,提高增益的穩(wěn)定性,減少非線性失真,擴展通頻帶,對輸入電阻和輸出電阻的影響,為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則,分析負(fù)反饋放大電路的一般步驟,7.3.1 提高增益的穩(wěn)定性,閉環(huán)時,則,只考慮幅值有,即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍,另一方面,在深度負(fù)反饋條件下,即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。,負(fù)反饋減小了波形失真,加入 負(fù)反饋,無負(fù)反饋,F,xf,xo,略大,略小,略小,略大,接近正弦波,預(yù)失真,7.3.2減小

11、非線性失真和抑制干擾,同樣道理，負(fù)反饋可抑制放大電路內(nèi)部噪聲。,開環(huán)幅頻響應(yīng),7.3.4 擴展頻帶,上限頻率擴展1+AF倍,下限頻率降低1+AF倍,閉環(huán)幅頻響應(yīng),fL,fH,fLf,fHf,負(fù)反饋對通頻帶和放大倍數(shù)的影響,f,結(jié)論：引入負(fù)反饋后，放大電路的上限頻率提高，下限頻率降低，因而通頻帶展寬。,不同類型的負(fù)反饋，對輸入電阻、輸出電阻的影響不同。,1. 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大,7.3.5 對輸入電阻和輸出電阻的影響,2. 并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小,3. 電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小,4. 電流負(fù)反饋使輸出電阻增大,為改善放大電路性能引入負(fù)反饋的一般原則,要穩(wěn)定直流量 ,引入直流負(fù)反饋,要穩(wěn)定

12、交流量 ,引入交流負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電壓 ,引入電壓負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電流 ,引入電流負(fù)反饋,要增大輸入電阻 ,引入串聯(lián)負(fù)反饋,要減小輸入電阻 ,引入并聯(lián)負(fù)反饋,分析負(fù)反饋放大電路的一般步驟,(1) 找出信號放大通路和反饋通路,(2) 用瞬時極性法判斷正、負(fù)反饋,(3) 判斷交、直流反饋,(4) 判斷反饋組態(tài),(5) 標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量,(6) 估算深度負(fù)反饋條件下電路的,end,7.4 負(fù)反饋放大電路的分析方法, 深度負(fù)反饋的特點, 各種反饋組態(tài)的近似計算,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,*7.4.2 小信號模型分析法, 舉例,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,1. 深

13、度負(fù)反饋的特點,即，深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān),由于,則,又因為,代入上式得,即,反饋量近似等于輸入量,凈輸入量近似等于零,由此可得深度負(fù)反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,1. 深度負(fù)反饋的特點,串聯(lián)負(fù)反饋時,深度負(fù)反饋條件下,虛短,虛斷,虛短,虛斷,并聯(lián)負(fù)反饋時,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,2. 各種反饋組態(tài)的近似計算,（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋,利用虛短和虛斷的概念得知,則反饋系數(shù)為,閉環(huán)電壓增益,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,（定性分析輸入輸出電阻）,*閉環(huán)輸入電阻,*閉環(huán)輸出電阻,（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋,輸入電

14、阻增加輸出電阻減小,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,（2）電流并聯(lián)負(fù)反饋,利用虛短和虛斷可知,由上式得反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,則,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,利用虛短和虛斷可知,反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,則,參考方向不同時,（結(jié)果符號不同）,（2）電流并聯(lián)負(fù)反饋,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,（3）電壓并聯(lián)負(fù)反饋,則反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,利用虛短和虛斷可知,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,（4）電流串聯(lián)負(fù)反饋,則反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,利用虛短和虛斷可知,7.4.1 深度負(fù)反饋條件下的近似計算,（4）電流串聯(lián)

15、負(fù)反饋,閉環(huán)電壓增益,利用虛短和虛斷可知,另一種解法外,例,求：(1)大環(huán)組態(tài)； (2)二、三級局部組態(tài)；,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,在深度負(fù)反饋條件下，利用虛短和虛斷可知,解：,(1)電壓并聯(lián)負(fù)反饋,則反饋系數(shù)為,(3)深度負(fù)反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益 。,(2),T2 電流串聯(lián)負(fù)反饋,T3 電流串聯(lián)負(fù)反饋,T2和T3級間電流串聯(lián)正反饋,(3),例,求：(1)大環(huán)組態(tài)； (2)二、三級局部組態(tài)；,利用虛短和虛斷 可知,解：,(3)深度負(fù)反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益 。,(3),則,所以,另解：,例,求：(1)判斷反饋組態(tài)；,在深度負(fù)反饋條件下，利用虛短和虛斷可知,解：,(1)電壓串聯(lián)負(fù)反饋,(2)深度負(fù)反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益 。,(2),例,閉環(huán)電壓增益,利用虛短和虛斷可知,解：,(1)電壓串聯(lián)負(fù)反饋,則反饋系數(shù)為,(2)深度負(fù)反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益 。,(2),end,求：(1)判斷反饋組態(tài)；,7.5 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定問題,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,*7.5.2 頻率補償技術(shù),7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,1. 自激振蕩現(xiàn)象,在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的