反饋的概念及判斷方法

1、第十六講 反饋的概念及判斷方法； 負(fù)反饋的四種基本組第六章 放大電路的反饋教學(xué)目的1、掌握反饋的基本概念和類(lèi)型，判斷放大電路中是否存在反饋，反饋的類(lèi)型以及它們?cè)陔娐分械淖饔?、理解多種負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響，會(huì)根據(jù)實(shí)際要求在電路中引入適當(dāng)?shù)姆答?、掌握負(fù)反饋的一般表達(dá)式，會(huì)計(jì)算深度負(fù)反饋條件下的電壓放大倍數(shù)4、了解負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件，會(huì)在放大電路中接入校正環(huán)節(jié)以消除振蕩。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、負(fù)反饋組態(tài)的判斷2、深度負(fù)反饋條件下電壓放大倍數(shù)的計(jì)算3、負(fù)反饋放大電路自激振蕩的判斷及消除教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)反饋的基本概念及判斷方法一、反饋的基本概念二、反饋的判斷第二節(jié)負(fù)反饋放大電路的四種基

2、本組態(tài)一、負(fù)反饋放大電路分析要點(diǎn)二、四種負(fù)反饋組態(tài)三、反饋組態(tài)的判斷第三節(jié)負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式一、負(fù)反饋放大電路的方框圖表示法二、四種組態(tài)的方框圖三、負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式第四節(jié)深度負(fù)反饋放大電路倍數(shù)的分析第五節(jié)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響一、穩(wěn)定放大倍數(shù)二、改變輸入電阻和輸出電阻三、展寬頻帶四、減小非線性失真五、放大電路引入負(fù)反饋的一般原則第六節(jié)負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性一、負(fù)反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件二、 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析三、負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性的判斷四、負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法本章討論的問(wèn)題：1.什么是反饋？什么是直流反饋和交流反饋？什么是正反饋

3、和負(fù)反饋？為什么要引入反饋？ 2.如何判斷電路中有無(wú)引入反饋？引入的是直流反饋還是交流反饋？是正反饋還是負(fù)反饋？ 3.交流負(fù)反饋有哪四種組態(tài)？如何判斷？4.交流負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式是什么？ 5.放大電路中引入不同組態(tài)的負(fù)反饋后，將對(duì)性能分別產(chǎn)生什么樣的影響？6.什么是深度負(fù)反饋？在深度負(fù)反饋下， 如何估算反饋 系數(shù)和放大倍數(shù)？ 7.為什么放大電路以三級(jí)為最常見(jiàn)？8.負(fù)反饋愈深愈好嗎？什么是自激振蕩？什么樣的負(fù)反饋容易產(chǎn)生自激振蕩？如何消除自激振蕩？6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.1反饋的基本概念在放大電路中， 信號(hào)的傳輸是從輸入端到輸出端，這個(gè)方向稱(chēng)為正向傳輸。反饋就是將輸出信號(hào)

4、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。反饋信號(hào)的傳輸是反向傳輸。所以，放大電路無(wú)反饋也稱(chēng)開(kāi)環(huán)，放大電路有反饋也稱(chēng)閉環(huán) 。反饋的示意圖見(jiàn)圖。圖中 Xi 是輸入信號(hào)，Xf 是反饋信號(hào)，X i稱(chēng)為凈輸入信號(hào)。所以有XiX iXf6.1.2反饋的判斷一、有無(wú)反饋的判斷負(fù)反饋 ，加入反饋后，凈輸入信號(hào)X i < X i，輸出幅度下降。正反饋 ，加入反饋后，凈輸入信號(hào)Xi > X i，輸出幅度增加。二、反饋極性的判斷正反饋和負(fù)反饋的判斷法之一：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“+”、“ - ”或“”、“” 表示

5、。按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(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。三、直流反饋與交流反饋的判斷反饋信號(hào)只有交流成分時(shí)為交流反饋，反饋信號(hào)只有直流成分時(shí)為直流反饋，既有交流成分又有直流成分時(shí)為交直流反饋。正反饋和負(fù)反饋的判斷法之二：正反饋可使輸出幅度增加，負(fù)反饋則使輸出幅度減小。在明確串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋后，正反饋和負(fù)反饋可用下列規(guī)則來(lái)判斷：反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加于輸入回路一點(diǎn)時(shí)，瞬時(shí)極性相同的為正反饋， 瞬時(shí)極性相反的是負(fù)反饋； 反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加于輸入回路兩點(diǎn)時(shí)， 瞬時(shí)極性相同的為負(fù)反饋，瞬時(shí)極性相反的是正反饋。對(duì)三極管

6、來(lái)說(shuō)這兩點(diǎn)是基極和發(fā)射極，對(duì)運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)是同相輸入端和反相輸入端。（動(dòng)畫(huà) 9-1）（動(dòng)畫(huà) 9-2）6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)6.2.1負(fù)反饋放大電路的分析要點(diǎn)一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋，反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比例的反饋稱(chēng)為電壓反饋；電流反饋，反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比例的反饋稱(chēng)為電流反饋。電壓反饋與電流反饋的判斷：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。二、串聯(lián)反饋和并聯(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， 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系； 反之， 加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電

7、極， 則為串聯(lián)反饋，此時(shí)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。對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端，另一個(gè)加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。例題 1:試判斷圖所示電路的反饋組態(tài)。解 : 根據(jù)瞬時(shí)極性法， 見(jiàn)圖中的紅色 “ +、”“-”號(hào)，可知經(jīng)電阻 R1 加在基極 B 1 上的是直流并聯(lián)負(fù)反饋。 因反饋信號(hào)與輸出電流成比例， 故為電流反饋。 結(jié)論是直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。經(jīng) Rf 加在 E1 上的是交流負(fù)反饋。反饋

8、信號(hào)和輸入信號(hào)加在三極管兩個(gè)輸入電極，故為串聯(lián)反饋。結(jié)論：交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。例題 09.1 圖例題 09.2:試判斷圖09.03 所示電路的反饋組態(tài)。解 : 根據(jù)瞬時(shí)極性法，見(jiàn)圖中的紅色“ +”、“ - ” 號(hào)，可知是負(fù)反饋。因反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在運(yùn)放兩個(gè)輸入端， 故為串聯(lián)反饋。 因反饋信號(hào)與輸出電壓成比例， 故為電壓反饋。結(jié)論：交、直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋6.2.2四種負(fù)反饋組態(tài)負(fù)反饋的類(lèi)型有四種， 即電壓串聯(lián)負(fù)反饋、 電壓并聯(lián)負(fù)反饋、 電流串聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋。在此要分析反饋的屬性、求放大倍數(shù)等動(dòng)態(tài)參數(shù)。一、 電壓串聯(lián)負(fù)反饋(a) 分立元件放大電路(b)集成運(yùn)放放大電路圖 09.05電

9、壓串聯(lián)負(fù)反饋(1) 判斷方法對(duì)圖 09.05(a) 所示電路，根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，經(jīng) Rf 加在發(fā)射極E1 上的反饋電壓為+，與輸入電壓極性相同， 且加在輸入回路的兩點(diǎn)， 故為串聯(lián)負(fù)反饋。 反饋信號(hào)與輸出電壓成比例，是電壓反饋。 后級(jí)對(duì)前級(jí)的這一反饋是交流反饋， 同時(shí) Re1 上還有第一級(jí)本身的負(fù)反饋，這將在下面分析。對(duì)圖 (b)，因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在運(yùn)放的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。結(jié)論是交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。(2) 閉環(huán)放大倍數(shù)對(duì)于串聯(lián)電壓負(fù)反饋，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以X o VoAvvAvvfVi1Avv FvvX i.X fV

10、f，對(duì)于圖 09.05(a)反饋系數(shù) F vv.X oVo.Re1Rf ，F(xiàn) vv, Avvf1RfRe1Re1對(duì)于圖 09.05(b).R1RfF vv, Avvf1R1R1Rf二、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋的電路如圖 09.06 所示。因反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在一點(diǎn)相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，為負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。因?yàn)椴⒙?lián)反饋，在輸入端采用電流相加減。即。圖 09.06 電壓并聯(lián)負(fù)反饋I iI fI iAviVo/ I iAvi fVo / I iFivI f/Vo.具有電阻的量綱具有電阻的量綱具有電導(dǎo)的量綱.Avi f.VoAvi.I i1 Avi FivAvif 稱(chēng)為互阻增

11、益，F(xiàn)iv 稱(chēng)為互導(dǎo)反饋系數(shù)，Avi Fiv 相乘無(wú)量綱。對(duì)于深度負(fù)反饋，互阻增益為.1FivVo / Rf1Avif.VoRfFiv而電壓增益為AvvfVoVoAvif1RfViIi R1R1R1FivR1三、 電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電路如圖 09.07 所示。圖 09.07 (a)是基本放大電路將 Ce 去掉而構(gòu)成，圖 09.07 (b) 是由集成運(yùn)放構(gòu)成。對(duì)圖 09.07 (a)，反饋電壓從 Re 上取出，根據(jù)瞬時(shí)極性和反饋電壓接入方式，可判斷為串聯(lián)負(fù)反饋。因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，故為串聯(lián)電流負(fù)反饋。(a)(b)圖 09.07 電流串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)圖 09.07(b)的電路，

12、求其互導(dǎo)增益.1.I o RAivf.FviI oRFvi.于是 Aivf1/R，這里忽略了f的分流作用。電壓增益為R.VoI o.RLAvvfRLAivf RL.RViVi四、電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋的電路如圖 09.08(a)、(b) 所示。對(duì)于圖 (a) 電路，反饋節(jié)點(diǎn)與輸入點(diǎn)相同，所以是電流并聯(lián)負(fù)反饋。對(duì)于圖 (b) 電路，也為電流并聯(lián)負(fù)反饋。(a)(b)圖 09.08并聯(lián)電流負(fù)反饋電流反饋系數(shù)是FiiI f /I o，以圖09.08(b)為例I f Rf( I fI o ) R20I fR2I oR2RfFii = I fR2R2I oRf電流放大倍數(shù)Aii f1(1Rf)Fii

13、R2顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的參數(shù)有關(guān)，與運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)無(wú)關(guān)。電壓放大倍數(shù)為Avvf = VoI o RLAii fRL(1Rf )RLViI i R1R1R2R1例題 09.4：回答下列問(wèn)題。 求圖 09.09在靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓; 若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋, Rf 應(yīng)接向何處 ? 要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓負(fù)反饋, 運(yùn)放的輸入端極性如何確定？ 求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。圖 09.09例題 09.4 圖解： 靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時(shí)T 1和 T2 的集電極電位。IC1=IC2= I C3/2VR2VCCVEER215156V6 VR1R2246VB3VR2VEE(615) V9 VVE3VB3VBE3(90.7 )V9.7 VI C3V E3V EE9 . 7151 mAR e35 . 3mAI C1I C20 . 5 mAV C1V C2V CCI C1 R c15 V 可以把差動(dòng)放大電路看成運(yùn)放A 的輸入級(jí)。輸入信號(hào)加在T 1的基極，要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)必然要加在B 2。所以要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋 , Rf 應(yīng)接向 B 2。 既然是串聯(lián)反饋, 反饋和輸入