模擬電路放大電路中的反饋PPT課件

1、6.1.1 基本概念一. 反饋 將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），送回到輸入回路的過程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe內(nèi)部反饋外部反饋6.1 反饋的基本概念及判斷方法第1頁/共119頁vIvO+- -RLvIvO+- -RLR2R1反饋通路信號反向傳輸?shù)那篱_環(huán) 無反饋通路閉環(huán) 有反饋通路反饋通路（反饋網(wǎng)絡(luò)）信號的正向傳輸?shù)?頁/共119頁反饋概念方框圖fiiXXX 所以有 iXfXiX圖中： 是輸入信號， 是反饋信號， 稱為凈輸入信號。在放大電路中信號的傳輸是從輸入端到輸出端，這個(gè)方向稱為正向傳輸。反饋就是將輸出信號取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原

2、輸入信號相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。反饋信號的傳輸是反向傳輸。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)。第3頁/共119頁二. 正反饋與負(fù)反饋正反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變大了。負(fù)反饋：輸入量不變時(shí)，引入反饋后輸出量變小了。另一角度正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負(fù)反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。判別方法：瞬時(shí)極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著 信號流向，標(biāo)出某一時(shí)刻有關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化的斜率 （正斜率或負(fù)斜率，用“+”、“-”號表示）。第4頁/共119頁三、交流反饋與直流反饋 根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時(shí)存在，來進(jìn)行判別。取決于反饋通

3、路。例vIvO- -+C2C1R1R2(+)(+)(+)(+)交、直流負(fù)反饋(+)交流正反饋第5頁/共119頁 存在將輸出信號引回輸入電路的回路，并由此影響了放大器的凈輸入量。例vIvO- -+C2C1R1R26.1.2 反饋的判斷一、有無反饋的判斷第6頁/共119頁正反饋和負(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)輸入信號對地的極性，可用“+”、“-”或“”、“”表示。按信號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的瞬時(shí)極性。如果反饋信號的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。二、反饋極性判斷負(fù)反饋加入反饋后，凈輸入信號| Xi | | Xi | ，

4、輸出幅度增加 。第7頁/共119頁 反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點(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。對三極管來說這兩點(diǎn)是基極和發(fā)射極，對運(yùn)算放大器來說是同相輸入端和反相 輸入端。正反饋和負(fù)反饋的判斷法之二： 以上輸入信號和反饋信號的瞬時(shí)極性都是指對地而言，這樣才有可比性。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)則來判斷：反饋信號和輸入信號加于輸入回路一點(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；第8頁/共119頁瞬時(shí)極性法第9頁/共119頁例vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)凈輸

5、入量vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)凈輸入量負(fù)反饋正反饋vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2反饋通路反饋通路級間反饋通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)凈輸入量級間負(fù)反饋反饋通路本級反饋通路第10頁/共119頁 反饋存在于直流還是交流通路例vIvO- -+C2C1R1R2三、直流反饋與交流反饋的判斷第11頁/共119頁作業(yè)6.1第12頁/共119頁6.2.1 負(fù)反饋放大電路的分析要點(diǎn)1、輸入量和輸出量之間穩(wěn)定的比例關(guān)系2、反饋量是對輸出量的取樣3、負(fù)反饋的作用是將引回的反饋量與輸入量相減由此可組成四種阻態(tài)：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

6、串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)輸入端：反饋信號在輸入端的聯(lián)接分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本反饋?zhàn)柝?fù)反饋放大電路的四種基本反饋?zhàn)钁B(tài)態(tài)第13頁/共119頁四種阻態(tài)的判斷方法iX并聯(lián)：反饋量和和fX輸入量接于同一輸入端。接于不同的輸入端。iX串聯(lián)：反饋量和和fX輸入量fXiXfXiXfXiX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。第14頁/共119頁一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋6.2.2 四種負(fù)反饋?zhàn)钁B(tài)第15頁/共119頁第16頁/共119頁二、電流串聯(lián)負(fù)反饋第17頁/共119頁電流串聯(lián)負(fù)反饋第18頁/共119頁三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋第19頁/共119頁第20頁/共

7、119頁四、電流并聯(lián)負(fù)反饋第21頁/共119頁電流并聯(lián)負(fù)反饋第22頁/共119頁反饋的判斷小結(jié)第23頁/共119頁 對于運(yùn)算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端一個(gè)加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。第24頁/共119頁A. 電壓串聯(lián)RLvOvFvID vO電壓負(fù)反饋：穩(wěn)定輸出電壓串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）各種反饋類型的特點(diǎn)-vI+ vID + vF =0輸入端有vID = vI -vF即第25頁/共119頁各種反饋類型的特點(diǎn)B. 電流并聯(lián)RL iOiFiID iO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）其他兩種阻態(tài)有

8、類似的結(jié)論iI - iID - iF =0輸入端有iID = iI -iF即第26頁/共119頁串聯(lián)反饋信號源對反饋效果的影響vID = vI -vF 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。第27頁/共119頁并聯(lián)反饋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。RSvS+-end第28頁/共119頁反饋分析舉例：第29頁/共119頁RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式： 一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號的大小與輸

9、出電壓成比 例的反饋稱為電壓反饋；6.2.3 反饋?zhàn)钁B(tài)的判斷第30頁/共119頁 將輸出電壓短路，若反饋信號為零，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。電壓反饋與電流反饋的判斷：電流反饋：反饋信號的大小與輸出電流成比 例的反饋稱為電流反饋。電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf第31頁/共119頁 此時(shí)反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系。 此時(shí)反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。 對于三極管來說，反饋信號與輸入信號同時(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)加在基極一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一

10、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。第32頁/共119頁解: 根據(jù)瞬時(shí)極性法，見圖中的紅色“+”、“-” 號，可知經(jīng)電阻R1加在基極B1上的是直流并聯(lián)負(fù)反饋。因反饋信號與輸出電流成比例，故又為電流反饋。結(jié)論：是直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。 圖02 例題01圖 經(jīng)Rf 加在E1上是交流負(fù)反饋。反饋信號和輸入信號加在T1兩個(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1:試判斷圖02所示電路的反饋組態(tài)。第33頁/共119頁解: 根據(jù)瞬時(shí)極性法，見圖中的紅色“+”、“-” 號，可知是負(fù)反饋。 因反饋信號和輸入信號加在運(yùn)放A1的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋。 圖0

11、3 例題02圖 因反饋信號與輸出電壓成比例，故為電壓反饋。結(jié)論：交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。例題2:試判斷圖03所示電路的反饋組態(tài)。第34頁/共119頁第35頁/共119頁作業(yè)6.4第36頁/共119頁6.3 6.3 負(fù)反饋放大電路的方框圖負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式及一般表達(dá)式 ofXXFiofXXA反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù): ioXXA根據(jù)圖6.3.1可以推導(dǎo)出反饋放大電路的基本方程。放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)第37頁/共119頁FAAXXXAXXA1fiiiofFAXXXXXXofioif式中：稱為環(huán)路增益。FAfiiXXX以上幾個(gè)量都采用了復(fù)數(shù)表示，因?yàn)橐紤]實(shí)際電路的相移

12、。由于第38頁/共119頁6.3.1 負(fù)反饋放大電路的方框圖表示法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）Xo基本放大基本放大A電路電路Xid反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXf+XiXs變換網(wǎng)絡(luò)變換網(wǎng)絡(luò)K第39頁/共119頁信號的單向化傳輸Xo基本放大基本放大A電路電路Xid反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXf+XiXs變換網(wǎng)絡(luò)變換網(wǎng)絡(luò)K信號的正向傳輸信號的反向傳輸信號在反饋網(wǎng)絡(luò)中的正向傳輸信號在基本放大電路中的反向傳輸?shù)?0頁/共119頁信號的單向化傳輸Xo基本放大基本放大A電路電路Xid反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXf+XiXs變換網(wǎng)絡(luò)變換網(wǎng)絡(luò)K信號的正向傳輸信號的反向傳輸單向化第41

13、頁/共119頁6.3.2 四種組態(tài)電路的方框圖1. 表達(dá)式推導(dǎo)XsXfFXoAK+XiXidX 信號 在四種反饋?zhàn)钁B(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)idXiXfXoXidViVfVoVidIiIfIoIoVidViVfVoIidIiIfI第42頁/共119頁2. 電路形式第43頁/共119頁6.3.3 負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式開環(huán)增益（考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)）XsXfFXoAK+XiXididoXXA ofXXF 反饋系數(shù)ioFXXA 閉環(huán)增益因?yàn)?idXiXfX 所以ioFXXA fidoXXX FXAXXooo/ FAAA 1F即閉環(huán)增益的一般表達(dá)式又因?yàn)閟iXKX 所以so

14、FSXXA KXX/io FAK 對信號源的增益第44頁/共119頁反饋深度的討論一般負(fù)反饋稱為反饋深度FA 1FAAA 1F時(shí)，時(shí)， 11 )1( FA， FAA 時(shí)，時(shí)， 11 )2( FA深度負(fù)反饋正反饋時(shí)，時(shí)， 11 )3( FA， FAA 自激振蕩時(shí)，時(shí)， 01 )4( FA， F A第45頁/共119頁開環(huán)時(shí)反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)Xo基本放大基本放大A電路電路Xid反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FXf+Xi對輸入口的影響對輸出口的影響Xo基本放大基本放大A電路電路Xid反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F+Xi6.3.4 負(fù)反饋放大電路的基本放大電路第46頁/共119頁作業(yè)6.6第47頁/共119頁6.4.1 深度負(fù)

15、反饋實(shí)質(zhì)FAVV ab環(huán)路電壓增益=0i XffiidXXXX FAFFAAA11fFAFA環(huán)路增益 是指放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)所形成環(huán)路的增益，當(dāng) 1時(shí)稱為深度負(fù)反饋，與 1+ 1相當(dāng)。于是閉環(huán)放大倍數(shù)6.4 6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)分深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)分析析第48頁/共119頁6.4.2 反饋網(wǎng)絡(luò)的分析也就是說在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無源元件構(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。 第49頁/共119頁 對圖所示電路，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

16、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 號與輸出電壓成比例，是 電壓反饋。 后級對前級的這一反 饋是交流反饋，同時(shí)Re1上 還有第一級本身的負(fù)反饋， 這將在下面分析。 圖6.4.3 串聯(lián)電壓負(fù)反饋一、 電壓串聯(lián)負(fù)反饋6.4.3 放大倍數(shù)的分析第50頁/共119頁 對圖(b)，因輸入信號和反饋信號加在運(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。 串聯(lián)電壓負(fù)反饋(b)集成運(yùn)放放大電路第51頁/共119頁 反饋系數(shù)：ioiofVVXXAvvvvvvvvFAA1ofofVVXXFvv對于圖02(a) ：對于圖02(b)

17、：e1fe1RRRFvv1f1RRRFvv對于串聯(lián)電壓負(fù)反饋，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以第52頁/共119頁解:在求電壓放大倍數(shù)表達(dá)式時(shí)，可以把A1和A2看成一個(gè)運(yùn)算放大器，見圖中棕色線框。 因A1和A2 都是反相輸入的，因此可確定輸入信號和輸出信號之間的極性。該電路相當(dāng)同相比例運(yùn)算電路，所以 651RRAvv例 ：求電壓放大倍數(shù)。第53頁/共119頁 對圖示電路，反饋電壓從Re1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。二、電流串聯(lián)負(fù)反饋第54頁/共119頁fivAviF1RIRIFvioo第55頁/共119

18、頁RRRARVIVVAivvvLLfLioioffivA于是 1/R ，這里忽略了Rf的分流作用。電壓增益為:第56頁/共119頁 電壓并聯(lián)負(fù)反饋三 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋的電路如圖所示。因反饋信號與輸入信號在一點(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。即第57頁/共119頁 具有電阻的量綱 具有電阻的量綱 具有電導(dǎo)的量綱iofIVAviivviviFAA1fofo1/RVRVFiv1f11f1ioiof1RRFRRARIVVVAivvivv而電壓增益為:ifi IIIio/IVAviiof/IVAviof/VIFiv 稱為互阻

19、增益， 稱為互導(dǎo)反饋系數(shù), 相乘無量綱。對于深度負(fù)反饋，互阻增益為fviAivFivviFAivviFA1f第58頁/共119頁電流并聯(lián)負(fù)反饋(a)(b) 電流并聯(lián)負(fù)反饋的電路如圖所示。對于圖(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。對于圖(b)電路，也為電流并聯(lián)負(fù)反饋。四 電流并聯(lián)負(fù)反饋第59頁/共119頁of/=IIFiif22of2offf=0)(RRRIIFRIIRIii)1 (12ffRRFAiiiiof22fIRRRI電流放大倍數(shù)：1L2f1Lf1iLoiof)1 (=RRRRRRARIRIVVAiivv電流反饋系數(shù)是 ，以圖(b) 為例顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外

20、電路的參數(shù)有關(guān)，與運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)無關(guān)。電壓放大倍數(shù)為：第60頁/共119頁求靜態(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)。例：回答下列問題。第61頁/共119頁 Ic1 = Ic2 = Ic3 /2V7 . 97 . 09V9156V666241515BE3B3E3EER2B3221EECCR2VVVVVVRRRVVVV5mA5 . 0mA13 . 5157 . 9c1C1CCC2C1C2C1e3EEE3C3RIVVVIIRVVI解：靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時(shí) T1和T2的集電

21、極 電位。第62頁/共119頁解 既然是串聯(lián)反饋, 反饋和輸入信號接到差放的兩個(gè)輸入端。要實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，必為同極性信號。差放輸入端的瞬時(shí)極性，見圖中紅色標(biāo)號。根據(jù)串聯(lián)反饋的要求，可確定B2的極性。見圖中綠色標(biāo)號，由此可確定運(yùn)放的輸入端極性。解 : 可以把差動放大電路看成運(yùn)放A的輸入級。輸入信號加在T1的基極，要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)反饋，反饋信號必然要加在B2。所以要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋, Rf應(yīng)接向B2。第63頁/共119頁為了保證獲得運(yùn)放綠色標(biāo)號的極性，B1相當(dāng)同相輸入端，B2相當(dāng)反向輸入端。為此該電路相當(dāng)同相輸入比例運(yùn)算電路。所以電壓增益為2bf1RRAvv解:求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓增益，可把差放

22、和運(yùn)放合為一個(gè)整體看待。第64頁/共119頁作業(yè)6.19第65頁/共119頁6.5 6.5 負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)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。1 負(fù)反饋對增益的影響2 負(fù)反饋對輸入電阻的影響3 負(fù)反饋對輸出電阻的影響4 負(fù)反饋對通頻帶的影響5 負(fù)反饋對非線性失真的影響6 負(fù)反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響第66頁/共119頁ioiofVVXXAvvvvvvvvFAA1 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)相對應(yīng)AAAFAAAFAAFAAFAAFAd)1 (1d)1 (d)1 (dd)1 (df

23、f22f有反饋時(shí)增益的穩(wěn)定性比無反饋時(shí)提高了(1+AF)倍。6.5.1 穩(wěn)定放大倍數(shù)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+AF倍，只不過不同的反饋組態(tài)A、F的量綱不同而已，但AF無量綱。對電壓串聯(lián)負(fù)反饋第67頁/共119頁式中Ri =rid 。 負(fù)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)一、對輸入電阻的影響(1) 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加 串聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所示。對串聯(lián)電壓負(fù)反饋和串聯(lián)電流負(fù)反饋效果相同。有反饋的輸入電阻iiiiiiifiiiif)1 ( )1 ( RFAIVFAIFAVVIVVIVRvvv

24、vvvvvvvvv6.5.2 改變輸入電阻和輸出電阻第68頁/共119頁oiifiiiif iVFIVIIVIVRivvvidvv1iiiiiiiFArFAIIV 并聯(lián)負(fù)反饋對 輸入電阻的影響并聯(lián)負(fù)反饋輸入端的電路結(jié)構(gòu)形式如圖所示。對電壓并聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋效果相同，只要是并聯(lián)負(fù)反饋就可使輸入電阻減小。有反饋的輸入電阻為(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小第69頁/共119頁(1) 電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小 電壓負(fù)反饋對輸出電阻的影響圖09.12電壓負(fù)反饋對輸出電阻的影響 圖09.12為求輸出電阻的等效電路，將負(fù)載電阻開路，在輸出端加入一個(gè)等效電壓Vo，并將輸入端接地。于是有式中 是負(fù)載開路時(shí)

25、的電壓放大倍數(shù)。oooooooofoooiooo)1 (RFAVRVFAVRXAVRXAVIvvvvFARIVRvooooof1ovA 此處用XS=0 是因?yàn)榭紤]到電壓并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，信號源內(nèi)阻不能為零，否則反饋信號將被信號源旁路。 XS=0 ，說明信號源內(nèi)阻還存在。負(fù)載開路二、 負(fù)反饋對輸出電阻的影響電壓負(fù)反饋可以使輸出電阻減小，這與電壓負(fù)反饋可以使輸出電壓穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，輸出電壓的降落就小，穩(wěn)定性就好以串聯(lián)電壓負(fù)反饋為例，有第70頁/共119頁 電流負(fù)反饋對輸出電阻的影響 式中Ais是負(fù)載短路時(shí)的開環(huán)增益，即將負(fù)載短路，把電壓源轉(zhuǎn)換為電流源，再求負(fù)載開路的增益 這與

26、電流負(fù)反饋可以使輸出電流穩(wěn)定是相一致的。輸出電阻大，負(fù)反饋放大電路接近電流源的特性，輸出電流的穩(wěn)定性就好。例：為求輸出電阻的等效電路。將負(fù)載電阻開路，在輸出端加入一個(gè)等效的電壓Vo，并令輸入信號源為零，即VS =0。可得osfsisIFAXAXAiiiosoosoo)1 (IFAIIFARViiosooof)1 (RFAIVRi(2) 電流負(fù)反饋使輸出電阻增加第71頁/共119頁 無反饋時(shí)的通頻帶f= f HfL f H 有反饋時(shí)的放大電路高頻段的增益為6.5.3 展寬頻帶放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了Hmj1ffAAh第72頁/共119頁FAAFAAAhhhmhmhfffj

27、11ffj11fHmfHmHmj1)1 (11j)1 (j1ffAfFAfjFAAffFAAFAffAHmmmmmHmHffFAf)1 (FAffmLLf1HfLfHfbwfffff有反饋時(shí)的通頻帶同理：第73頁/共119頁 因加入負(fù)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(fù)反饋以后的輸出幅度基本達(dá)到原來有失真時(shí)的輸出幅度才有意義。失真的反饋信號，會使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補(bǔ)了放大電路本身的非線性失真6.5.4 減小非線性失真負(fù)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。第74頁/共119頁注意：1、信號源要有足夠的負(fù)載能力2、只能

28、抑制電路內(nèi)部非線性失真第75頁/共119頁6.5.5 放大電路中引入反饋的一般原則1、穩(wěn)定動、靜態(tài)交直流2、信號源性質(zhì)決定串并聯(lián)3、負(fù)載決定電壓、電流反饋4、根據(jù)輸入輸出量綱最終確定組態(tài)第76頁/共119頁2021-11-28負(fù)反饋對噪聲、干擾和溫漂均有不同程度的影響原理同負(fù)反饋對放大電路非線性失真的改善。負(fù)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。第77頁/共119頁作業(yè)6.11第78頁/共119頁 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)，會引起放大電路自激。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。6.6

29、 6.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性性自激振蕩現(xiàn)象Xo基本放大基本放大A電路電路XidXf+Xi反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F 在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。第79頁/共119頁 在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達(dá)到180，使中頻區(qū)的負(fù)反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時(shí)，便產(chǎn)生自激振蕩。FA和和6.6.1 自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件一、 自激振蕩產(chǎn)生的原因 根據(jù)反饋的基本方程，可知當(dāng)FA1= 0 時(shí)，相當(dāng)放大倍數(shù)無窮大，也就是不需要輸入,放大電路就有輸出，放大電路產(chǎn)生了自激。 AAAFf=1將 = 0 改寫為1FAFA1第80頁/共11

30、9頁 圖a是一個(gè)同相比例放大電路，其輸入、反饋、凈輸入和輸出信號的相位關(guān)系如圖b所示。因運(yùn)放輸出與輸入相移為0，若附加相移達(dá)到180 ，則可形成正反饋。 圖b 同相比例運(yùn)算電路 矢量圖圖a 同相比例運(yùn)算電路第81頁/共119頁二、 自激振蕩的平衡條件相位條件又可分解為 幅度條件1|FA AF= A+ F=(2n+1) n=0,1,2,31FA起振條件：1|FA第82頁/共119頁 AF是放大電路和反饋電路的總附加相移，如果在中頻條件下，放大電路有180的相移。在其它頻段電路中如果出現(xiàn)了附加相移AF，且AF達(dá)到180，使總的相移為360，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?。如果幅度條件滿足要求，放大電路產(chǎn)生自激。

31、 在許多情況下反饋電路是由電阻構(gòu)成的，所以F=0 ，AF = A+F= A。 第83頁/共119頁6.6.2 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析1、單管放大電路不可能自激振蕩 CE接法基本放大電路全頻段微變等效電路第84頁/共119頁2、雙管放大電路不可能自激振蕩3、放大電路級數(shù)越多越容易產(chǎn)生自激振蕩4、自激振蕩之取決于電路結(jié)構(gòu)本身，不受輸入信號約束。 但可以被外信號激發(fā)。第85頁/共119頁FAFA1lg20lg20lg20 環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫為一般與頻率無關(guān)，F(xiàn)則F1lg20的幅頻響應(yīng)是一條水平線利用波特圖分析關(guān)鍵作出A的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖F1lg20水平線Alg20 與與的交點(diǎn)為F1

32、lg20Alg20 1 FA即該點(diǎn)滿足第86頁/共119頁波特圖的繪制 有效地判斷放大電路是否能自激的方法，是用波特圖。第五章波特圖的Y 軸坐標(biāo)是20lgA，單位是分貝，X 軸是對數(shù)坐標(biāo)，單位是赫茲。例：一個(gè)三極點(diǎn)直接耦合開環(huán)放大電路的頻率特性方程式，波特圖繪制過程方法如下：)10j1)(10j1)(10j1 (107645idofffVVAv6.6.3 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷第87頁/共119頁幅頻特性放大電路在高頻段有三個(gè)極點(diǎn)頻率fp1=104、fp2=106和fp3=107。分子105代表中頻電壓放大倍數(shù)（100dB）。1、以20lg|105|=100dB 自0Hz A點(diǎn)做線段至fp

33、1=104 B點(diǎn)，注意該點(diǎn)為第一個(gè)拐點(diǎn) B。2、以100dB-（20db/10倍頻）*f 自fp1=104 B點(diǎn)做線段至fp2=106 C點(diǎn)，注意該點(diǎn)為第二個(gè)拐點(diǎn)C。3、以100dB-（40db/10倍頻）*f 自fp1=106 C點(diǎn)做線段至fp2=107 E點(diǎn)，注意該點(diǎn)為第三個(gè)拐點(diǎn)E。4 、自0開始做A至0.1 fp1=103 G點(diǎn)，自G點(diǎn)以（45/10倍頻）到R(C) 點(diǎn)。 、自R(C)開始以（9010倍頻）做A至 T(E)點(diǎn)。6 、自T(E)開始以（13510倍頻）做A至 -270 相頻特性第88頁/共119頁第89頁/共119頁環(huán)路增益波特圖的引入 由于負(fù)反饋的自激條件是 ，所以將以

34、20 為Y坐標(biāo)的波特圖改變?yōu)橐?0 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1FAAlgFAlgFAFAFA/1lg20lg20lg20lg20lg20對于幅度條件 1FAdB0/1lg20lg20lg20FAFA 相當(dāng)在以20 為Y坐標(biāo)的波特圖上減去 即可到以環(huán)路增益20 為Y坐標(biāo)的 波特圖了。如圖19所示。AlgF/1lg20FAlg第90頁/共119頁 在圖10.04中，當(dāng)F3=0.01時(shí)，MN線為20lg =0 dB。20lg =0 dB這條線與幅頻特性的交點(diǎn)稱為切割頻率f0。此時(shí) =1， A=180，幅度和相位條件都滿足自激條件，所以20lg =0dB這條線是臨界自激線

35、。FAFAFAFA 在臨界自激線上，從S點(diǎn)向左達(dá)到對應(yīng)R點(diǎn)的頻率時(shí)，此時(shí) A=135，距A=180有m=45的裕量，這個(gè)m稱為相位裕度。一般在工程上為了保險(xiǎn)起見，相位裕度m45。圖19 環(huán)路增益波特圖 僅僅留有相位裕度是不夠的，也就是說，當(dāng)A=180時(shí)，還應(yīng)使 fc ,Gmf0 ,Gm0dB (c)臨界狀態(tài): fc=f0, Gm=0dB fc 20lg|AF|=0 處的頻率fo AF=0 處的頻率第92頁/共119頁自激的判斷第93頁/共119頁思考 如果 在0dB線以上只有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，則無論反饋深度如何，電路都能穩(wěn)定工作，對嗎？（假設(shè) 為無源網(wǎng)絡(luò)）Alg20 FdB 01lg20 FF最大為 1，即0dB線以上只有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，則在0dB線以上的Alg20 斜率為-20dB/十倍頻程。找不到f0 放大電路是穩(wěn)定的。Alg20 00-90-180第94頁/共119頁放大電路自激的判斷舉例 加入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)降低，頻帶展寬，設(shè)反饋系數(shù)F1=10-4，閉環(huán)波特圖與開環(huán)的波特圖交P點(diǎn)，對應(yīng)的附加相