第6章負(fù)反饋放大器ppt課件

1、2022-4-16第一章 (3)12022-4-16第6章 (3)1第六章第六章 放大電路中的反饋放大電路中的反饋學(xué)習(xí)要求如下： 熟練掌握反饋放大器反饋類型的判別。 熟練掌握深度負(fù)反饋條件下的反饋放大器放大倍數(shù)的計算。 熟悉反饋放大器的一般方框圖及一般表達(dá)式。 熟練掌握引入負(fù)反饋后對放大器性能的改善。 了解反饋放大器產(chǎn)生自激振蕩的條件及消振的措施。3第六章第六章 放大電路中的反饋放大電路中的反饋6.1 6.1 反饋的基本概念及判斷方法反饋的基本概念及判斷方法6.1.1反饋的基本概念圖6-1反饋概念方框圖 圖圖6-1中中xi是輸入信號，是輸入信號，xf是反饋信號，是反饋信號，xid稱為凈輸稱為凈

2、輸入信號。所以有入信號。所以有xid=xixf (61) 本章討論的反饋放大電路實(shí)際上，放大電路輸入端本章討論的反饋放大電路實(shí)際上，放大電路輸入端的部分信號也經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)向輸出端傳輸，因?yàn)樗话愕牟糠中盘栆步?jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)向輸出端傳輸，因?yàn)樗话悴唤?jīng)過放大，因此這部分信號與正向傳輸信號相比是不經(jīng)過放大，因此這部分信號與正向傳輸信號相比是微弱的，給予忽略；反向傳輸是輸出端的信號經(jīng)反饋微弱的，給予忽略；反向傳輸是輸出端的信號經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)向輸入端方向傳輸。在放大電路中正向通道同樣網(wǎng)絡(luò)向輸入端方向傳輸。在放大電路中正向通道同樣有信號的反向傳輸，同樣給予忽略。有信號的反向傳輸，同樣給予忽略。 本書主要研究信號經(jīng)電

3、子器件的正向傳輸和輸出信本書主要研究信號經(jīng)電子器件的正向傳輸和輸出信號經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)的反向傳輸過程理論。這種理想化的研號經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)的反向傳輸過程理論。這種理想化的研究方式與條件，一般在實(shí)際電路中都可近似滿足，不究方式與條件，一般在實(shí)際電路中都可近似滿足，不會引起太大的誤差。會引起太大的誤差。2022-4-16第6章 (3)66.1.2 6.1.2 反饋放大電路增益的一般表達(dá)式反饋放大電路增益的一般表達(dá)式2022-4-16第6章 (3)7oi d( 62 )XAXfo63XFX(3) 放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)Af (closed-loop magnification)。ofididfi/ ()1XAA

4、A XXXXA Floop gainAF-稱為環(huán)路增益2022-4-16第6章 (3)8(4) 反饋深度(feedback degree)。 描述了引入反饋后對放大電路增益影響程度，稱為反饋深度。據(jù)公式(65)，可得:f1-AA FA （6 6）11(negativefeedback)AF 負(fù)反饋。11(positive feedback)AF 正反饋。11AF深度負(fù)反饋。f1=0“”AFA自激狀態(tài)。增益無窮大，相當(dāng)于輸入為零時仍有輸出,故稱為 自激狀態(tài) 。6.1.36.1.3反饋放大電路的分類組態(tài)及判別反饋放大電路的分類組態(tài)及判別 一個系統(tǒng)有無反饋，主要是判斷系統(tǒng)電路是否存在信號的逆向通路-

5、反饋通路。如圖6-2所示。2022-4-16第6章 (3)9 若放大電路中存在將輸出回路與輸入回路相連接的通路,即反饋通路,并由此影響了放大電路的凈輸入,則表明電路引入了反饋。 系統(tǒng)引入反饋的方式種類很多，因此分類方法也較復(fù)雜。最常見的分類方式概括為四種：按照反饋對放大能力影響即極性分類；按照輸入端反饋信號與輸入信號比較方式分類；按照輸出端取樣信號是電流與電壓形式分類；按照反饋信號直流與交流分類。1.1.正反饋和負(fù)反饋正反饋和負(fù)反饋圖6-3反饋極性判斷框圖饋信號的瞬時極性使凈輸入信號減小，則為負(fù)反饋；反之饋信號的瞬時極性使凈輸入信號減小，則為負(fù)反饋；反之則為正反饋。則為正反饋。如圖6-4所示包

6、含反饋的兩級直接耦合放大器電路，斷開K4、假定輸入端極性為“+”,沿放大電路判斷T2發(fā)射極極性為“”，集電極極性為“+”。當(dāng)K2接4，當(dāng)K1接2時，反饋信號與輸入信號加到同一點(diǎn)疊加，且極性相反，故反饋信號削弱了輸入信號，故為負(fù)反饋；當(dāng)K2不變，當(dāng)K1接1時，輸入的正極性信號加到T1管基極，而負(fù)極性反饋信號加到輸入回路中T1管發(fā)射極，二者疊加后，反饋信號增強(qiáng)了輸入信號，故為正反饋。圖6-4瞬時極性法判斷反饋極性示意圖2022-4-16第6章 (3)12 需要指出的是，對于晶體三極管分立元件放大器中，在共射極電路中，基極電位和集電極電位的瞬時極性相反，當(dāng)有射極電阻并且沒有旁路電容時，基極電位和發(fā)射

7、極電位瞬時極性相同；在共基極電路中，輸出電壓與輸入電壓相位相同。因而，射極電位的瞬時極性與集電極相同，當(dāng)有基極電阻無旁路電容時，射極電位與基極相反；同理在共集電極電路中，因?yàn)檩敵鲭妷号c輸入電壓同相，基極電位與射極電位相同，與集電極電位相反。而對于集成運(yùn)放組成的放大器，輸入輸出各點(diǎn)電位極性按照反相端輸入還是同相端輸入判斷即可，也就是同向端入為正，反向端入為負(fù)的原則，相對容易些。 依據(jù)瞬時極性判別方法，從放大電路的輸入端開始，沿放大電路、反饋回路再回到輸入端標(biāo)識瞬時極性。再依據(jù)負(fù)反饋總是減弱凈輸入信號，正反饋總是增強(qiáng)凈輸入信號的原則判斷出反饋的正負(fù)。 2.直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋交流反

8、饋：反饋只對交流信號起作用。直流反饋：反饋只對直流起交流反饋：反饋只對交流信號起作用。直流反饋：反饋只對直流起作用。作用。 若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。對交流起作用。 在起反饋?zhàn)饔玫脑谄鸱答佔(zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直容，可以使其只對直流起作用。流起作用。 有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流信有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。增加隔直電容增加隔直電容C后，后，Rf只

9、對交流起反饋?zhàn)髦粚涣髌鸱答佔(zhàn)饔谩Ｓ?。注：本電路中注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。圖圖6-56-5直交流反饋判斷直交流反饋判斷3.電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋 電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。電壓負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。 電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。電流負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。 根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。 系統(tǒng)引入反饋的方式種類很多，因此分類方法也較復(fù)雜。最常見的分類方式概括為四種：按照反饋對放大能力影響即極性分類；按照輸入端反饋信號與輸入

10、信號比較方式分類；按照輸出端取樣信號是電流與電壓形式分類；按照反饋信號直流與交流分類。綜合以上反饋形式定義為反饋組態(tài)四種。下面分析其判斷方法。 下面介紹兩種電壓電流反饋判斷方法。首先介紹如圖6-6所示的反饋在輸出端采樣方式。RLuoRLuo（a電壓反饋采樣的兩種形式電壓反饋采樣的兩種形式采樣電阻很大采樣電阻很大(b)電流反饋采樣的兩種形式電流反饋采樣的兩種形式RLioiERLioiERf采樣電采樣電阻很小阻很小圖圖6-6 6-6 輸出端采用采樣形式輸出端采用采樣形式2022-4-16第6章 (3)16 (1) 經(jīng)典法。也稱負(fù)載短路法，將輸出電壓端短路(輸出電壓置零)，若反饋回來的反饋信號為零，

11、則為電壓反饋；反之為電流反饋。具體說，就是假設(shè)負(fù)載短路RL=0），使輸出電壓uo=0，看反饋信號是否還存在。若存在，則說明反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋；若反饋信號不存在了，則說明反饋信號與輸出電壓沒有直接決定關(guān)系，肯定是取自輸出電流，是電流反饋。如圖6-4所示，如果K2完全斷開既不接3也不接4），K4閉合，如果短路輸出端，則不會有信號反饋回輸入端，所以不論其他開關(guān)如何接法，則都為電壓反饋。如果K4斷開，不論K2接觸點(diǎn)3或4，如果此時短路輸出端，仍然會有反饋信號反饋回輸入端，故為電流反饋。電壓電流反饋的判斷可以概括為兩種方法：2022-4-16第一章 (3)17 （2關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)法。按信號取

12、樣與比較方式判定電壓電流反饋或串并聯(lián)反饋的方法，關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)定義為該節(jié)點(diǎn)電壓在斷開反饋網(wǎng)絡(luò)后與輸出電壓成線性關(guān)系的節(jié)點(diǎn)。在交流通路輸出回路，反饋信號取樣端與放大器的輸出端處在同一個三極管的同一個電極上或運(yùn)放的同一輸入端為關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，則為電壓反饋，否則是電流反饋。 如圖6-4所示，如果K2斷開(不接任何節(jié)點(diǎn))，K4閉合，反饋信號直接取自輸出節(jié)點(diǎn)，則為電壓反饋。如果K2閉合(接3或4觸點(diǎn))，K4斷開，反饋信號取自三極管T2發(fā)射極，輸出電壓信號節(jié)點(diǎn)在T2集電極，反饋信號取樣節(jié)點(diǎn)與輸出電壓節(jié)點(diǎn)不是關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，故為電流反饋。2022-4-16第一章 (3)18 關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)有兩種情況，其一反饋信號直接取自交流通路中

13、輸出電壓節(jié)點(diǎn)，如圖6-4所示K2完全斷開，K4閉合反饋取樣情況；其二反饋的取樣網(wǎng)絡(luò)與負(fù)載并聯(lián)，如圖6-5所示情況。在圖(a)取樣信號與電壓節(jié)點(diǎn)并無關(guān)系，Rf引入反饋為電流反饋。而圖(b)取樣點(diǎn)信號雖不是電壓節(jié)點(diǎn)，但取樣值與輸出電壓節(jié)點(diǎn)近似線性關(guān)系，也稱為關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，因此為Rf引入電壓反饋。(a) 電流負(fù)反饋 (b)電壓負(fù)反饋圖6-5 電壓電流反饋判斷示意圖2.2.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋饋2022-4-16第一章 (3)19在放大電路輸入端，按照反饋信號與輸入信號的連接(比較)方式來分，有串聯(lián)反饋(series feedback)與并聯(lián)反饋(shunt feedback)。對交流信號而

14、言，信號源、基本放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是串聯(lián)連接，即反饋信號和輸入信號是在輸入端以電壓方式求和的，則稱為串聯(lián)反饋；信號源、基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是并聯(lián)連接，反饋信號和輸入信號是在輸入端以電流方式求和的，則稱為并聯(lián)反饋。(a)串聯(lián)反饋示意圖 (b) 并聯(lián)反饋示意圖圖6-6 串并聯(lián)反饋示意圖(b)并聯(lián)反饋：iid=ii+if對(a)串聯(lián)反饋：uid=ui-uf 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判定方法關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)定義仍然適用，對交變分量而言，若信號源的輸出端和反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋信號的比較端接于輸入端關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)(同一個放大器件的同一個電極上)，則為并聯(lián)反饋；否則為串聯(lián)反饋。根據(jù)定義，由于反饋量與輸入量接

15、到同一節(jié)點(diǎn)，電壓相同(或近似線性關(guān)系)，只能以電流形式比較，故為電流反饋，反之則為電壓反饋。如圖6-4所示，只要K4閉合或K2閉合(K2接3或觸點(diǎn)4)，則K1接觸點(diǎn)1為串聯(lián)反饋，接觸點(diǎn)2則為并聯(lián)反饋。5反饋極性綜合判斷法反饋極性綜合判斷法反饋極性判斷是難點(diǎn)，合理判斷方法是瞬時極性法結(jié)合串并聯(lián)反饋進(jìn)行。經(jīng)過前面分析,可以概括出新的結(jié)合組態(tài)判斷方法。步驟如下：(1) 首先按照瞬時極性法判斷出反饋信號xf極性，方法步驟與前述瞬時極性法完全相同。(2) 判斷輸入端串、并聯(lián)反饋形式。如果串聯(lián)反饋，反饋信號與輸入信號按照電壓參考方向形式比較，即uid=uiuf，那么 xi、xf極性相同為負(fù)反饋，反之為正反

16、饋；如果并聯(lián)反饋，反饋信號與輸入信號按照電流參考方向形式比較，即iid=ii+if ，那么 xi、xf極性相反為負(fù)反饋，反之為正反饋。2022-4-16第6章 (3)21例6-1 判斷圖6-7所示電路引入反饋的極性與輸入輸出端反饋類別。解 根據(jù)瞬時極性法，見圖中的“+”、“”號所標(biāo)。(1) 極間反饋可知Rf3引入的是負(fù)反饋。因反饋信號和輸入信號同加在運(yùn)放同相端，為關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)情況，故為并聯(lián)反饋。同時因反饋信號與輸出電壓成關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，故為電壓反饋。因而，Rf3引入了交、直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。(2) 本級反饋Rf1、Rf2引入了本級反饋，本級反饋定義為只存在于一級放大器的反饋形式，按照反饋極性判斷方法與關(guān)

17、聯(lián)節(jié)點(diǎn)判斷反饋組態(tài),則Rf1引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，而Rf2引入的是電壓并聯(lián)負(fù)反饋。解題結(jié)論 由于極間反饋信號強(qiáng),極間反饋大大強(qiáng)于本級反饋，在分析時可以忽略本級反饋； 本級反饋可概括為反饋信號引回反相端，則為負(fù)反饋。反之為正反饋。圖6-7 例6-1題圖 以上輸入信號和反饋信號的瞬時極性都是指對地而言，這樣才有可比性。負(fù)負(fù)反反饋饋交流反饋交流反饋直流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)負(fù)反饋的分類小結(jié)負(fù)反饋的分類小結(jié)6.2.1 6.2.1 負(fù)反饋組態(tài)概負(fù)反饋組態(tài)概述述2022-4-16

18、第一章 (3)23 負(fù)反饋電路的組態(tài)configuration of the negative feedback circuit指反饋信號按照在輸出端取樣方式與輸入端比較方式構(gòu)成的反饋形式。因而，反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端有電壓和電流兩種取樣方式，在放大電路輸入端有串聯(lián)和并聯(lián)兩種求和方式，因此可以構(gòu)成四種組態(tài)或稱類型的負(fù)反饋放大電路，即串聯(lián)電壓(voltage-series)負(fù)反饋、串聯(lián)電流負(fù)反饋(current-series)、并聯(lián)電壓(voltage-parallel)負(fù)反饋和并聯(lián)電流(current-parallel)負(fù)反饋。四種不同組態(tài)的反饋電路，其放大倍數(shù)具有不同的量綱，有電壓放大倍數(shù)

19、，電流放大倍數(shù)，也有互阻放大倍數(shù)和互導(dǎo)放大倍數(shù)。6.2負(fù)反饋放大電路的組態(tài)與工程估算的計算方法負(fù)反饋放大電路的組態(tài)與工程估算的計算方法 為改善放大電路性能，放大電路中引入的反饋多為負(fù)反饋，因?yàn)檎答伡词剐盘柗浅Ｎ⑷跻矔纬烧袷帲罱K產(chǎn)生自激而使放大電路不能工作。所以本章僅討論負(fù)反饋，而引入負(fù)反饋形式可以用組態(tài)描述。各組態(tài)計算法這里重點(diǎn)講授虛斷虛短急死計算法。6.2.1 6.2.1 負(fù)反饋組態(tài)概述負(fù)反饋組態(tài)概述2022-4-16第一章 (3)24 負(fù)反饋電路的組態(tài)configuration of the negative feedback circuit指反饋信號按照在輸出端取樣方式與輸入端比較

20、方式構(gòu)成的反饋形式。因而，反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端有電壓和電流兩種取樣方式，在放大電路輸入端有串聯(lián)和并聯(lián)兩種求和方式，因此可以構(gòu)成四種組態(tài)或稱類型的負(fù)反饋放大電路，即串聯(lián)電壓(voltage-series)負(fù)反饋、串聯(lián)電流負(fù)反饋(current-series)、并聯(lián)電壓(voltage-parallel)負(fù)反饋和并聯(lián)電流(current-parallel)負(fù)反饋。 四種不同組態(tài)的反饋電路，其放大倍數(shù)具有不同的量綱，有電壓放大倍數(shù)，電流放大倍數(shù)，也有互阻放大倍數(shù)和互導(dǎo)放大倍數(shù)。詳見教材表6-1。6.2.26.2.2工程計算法概述工程計算法概述2022-4-16第一章 (3)25 要分析反饋的屬性

21、，首先判斷清楚反饋極性與組態(tài)，這樣可以定性了解引入反饋后對系統(tǒng)的影響，但要定性分析，在得知反饋極性一般為負(fù)反饋組態(tài)后，還要計算引入反饋后放大倍數(shù)、輸入輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。根據(jù)引入反饋特點(diǎn)，反饋深度越大，放大器性能越好，因此工程近似方法是基于深度負(fù)反饋基礎(chǔ)上的工程近似計算法。1工程近似計算法工程近似計算法 如果電路滿足深度負(fù)反饋條件，就可以認(rèn)為是深度負(fù)如果電路滿足深度負(fù)反饋條件，就可以認(rèn)為是深度負(fù)反饋放大器。在實(shí)際的反饋放大電路中，工程近似計算法反饋放大器。在實(shí)際的反饋放大電路中，工程近似計算法是基于深度負(fù)反饋條件下衍生出的算法。深度負(fù)反饋界定是基于深度負(fù)反饋條件下衍生出的算法。深度負(fù)反饋界定并

22、無嚴(yán)格定義。一般情況，深度負(fù)反饋條件是并無嚴(yán)格定義。一般情況，深度負(fù)反饋條件是|1+AF| 1。但實(shí)際計算中，當(dāng)?shù)珜?shí)際計算中，當(dāng)|1AF| 10時，便可認(rèn)為是深度負(fù)反饋。時，便可認(rèn)為是深度負(fù)反饋。1 1公式近似法公式近似法2022-4-16第一章 (3)26公式近似計算法主要是利用公式6-5近似以后得出的實(shí)用計算方法，即FFAAA11f (610)只要根據(jù)反饋類型求出相應(yīng)的反饋系數(shù)FFuu、Fiu、Fui、Fii），再應(yīng)用公式6-10），就可求出相應(yīng)的Af（ Auuf、Auif、Aiuf、Aiif）。如果反饋組態(tài)不屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋，而要計算電壓放大倍數(shù)時，還需經(jīng)過一定轉(zhuǎn)換才能求得。反饋系數(shù)確

23、定是難點(diǎn)，可以分兩種情況論述：并聯(lián)反饋，將輸入端短路計算F;串聯(lián)反饋，將輸入端開路計算F。2022-4-16第一章 (3)27 如何根據(jù)電路求得F呢？其方法之一是將反饋網(wǎng)絡(luò)從電路輸出端中分離出來，分離時，對電壓反饋，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路相連端用恒壓源Uo代替；對電流反饋，則用恒流源Io代替(圖6-8虛線所示)，如圖6-8所示。由于基本放大電路中已經(jīng)考慮了反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)，故這種等效代替是可行的。圖6-8 負(fù)反饋放大器反饋網(wǎng)絡(luò)等效電路 根據(jù)這個等效的有源網(wǎng)絡(luò)，反饋電壓Uf串聯(lián)反饋就是反饋輸入端的開路電壓，而反饋電流if并聯(lián)反饋就是輸入端的短路電流。列出關(guān)系式即可求得相應(yīng)的反饋系數(shù)F。2 2虛

24、短虛斷估算法虛短虛斷估算法2022-4-16第一章 (3)28 公式近似計算法計算要根據(jù)組態(tài)進(jìn)行，因此計算過程較為繁瑣，概念也不是很清新，因而，負(fù)反饋放大電路的小信號動態(tài)分析，常用深度負(fù)反饋條件下的虛短虛斷的近似計算法。深度負(fù)反饋相應(yīng)的閉環(huán)放大倍數(shù)近似為：FFAAA11fOifiF XXXX，id0X， 對于串聯(lián)反饋，相當(dāng)于uid 0 ，這一特性稱為“虛短特性；對于并聯(lián)反饋， 相當(dāng)于 iid 0 ，這一特性稱為“虛斷特性。 利用“虛短” 和“虛斷的特性能方便地求解電路輸入輸出關(guān)系，近似計算閉環(huán)增益。2022-4-16第一章 (3)29一般來說，工程設(shè)計分析上最感興趣的還是電壓放大倍數(shù)Au或源電

25、壓放大倍數(shù)Aus，一般參考資料近似計算的方法的步驟為：(1) 判別反饋類型，正確識別并畫出反饋網(wǎng)絡(luò)。注意電壓取樣時不要把直接并在輸出口的電阻計入反饋網(wǎng)絡(luò)；電流求和時不要把并在輸入口的電阻計入反饋網(wǎng)絡(luò)。(2) 在反饋網(wǎng)絡(luò)入口標(biāo)上正下負(fù)；標(biāo)if時必須在反饋網(wǎng)絡(luò)入口處以上端流入為參考方向。(3) 求閉環(huán)增益:不同的反饋類型反饋系數(shù)F含義不同，則Af的量綱不同。f1AF(4) 由Af求閉環(huán)源電網(wǎng)絡(luò)輸入口標(biāo)出反饋信號：反饋信號可以是電流或電壓。電壓求和為開路電壓uf，電流求和時為短路電流if，確定反饋信號后再由反饋網(wǎng)絡(luò)求出反饋系數(shù)F。要注意標(biāo)uf時在反饋壓增益Ausf。2022-4-16第一章 (3)3

26、0例6-2 反饋放大電路如圖6-9所示。已知UCC12V，R130k，R220k，R3360，R43k，R51k，R620k，R71k。 (1) 指出電路中存在的反饋的類型,計算反饋系數(shù)； (2) 計算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf；計算輸入電阻Rif和輸出電阻及Rof。(a)例6-2題圖 (b)例6-2題反饋網(wǎng)絡(luò)等效圖圖6-9 例6-2圖2022-4-16第一章 (3)31 解 反饋放大電路計算一定按照先判斷清楚反饋組態(tài)再計算的原則。 (1) 電路中存在兩組反饋。R1、R5、R7、C2構(gòu)成直流負(fù)反饋，它能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，但不會影響電路的交流性能。R3、R6構(gòu)成交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋，此反饋即可穩(wěn)定靜

27、態(tài)工作點(diǎn)，又可改善交流性能、決定電路的交流指標(biāo)。 (2) 用以上兩種方法計算反饋系數(shù)。 方法一 反饋網(wǎng)絡(luò)等效電路圖如圖6-9(b)，反饋系數(shù)：018. 02036. 036. 0633RRRuuFuuof 方法二 利用虛斷虛短原則解題。虛斷虛短點(diǎn)分立元件在三極管的基極與發(fā)射極，如圖6-9(a)A、B點(diǎn)所示。由于虛短，uiuf；又由于虛斷，iiif，所以018. 02036. 036. 0)(633RRiRiuuFuuffof2022-4-16第一章 (3)32(3) 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：方法一：公式近似法6 .5636. 02036. 01363RRRFuuAuuuiOf方法二 利用虛斷虛短原則

28、解題。uiuf虛短）；又由于，iiif虛斷），所以6 .5636. 02036. 0)(363RiRRiuuAuffiOf(4) 由于是串聯(lián)負(fù)反饋，所以有：rif；并聯(lián)負(fù)反饋：rif=R1+(R5+R7)/ rifR1+(R5+R7)=30.5(k)由于是電壓負(fù)反饋，所以有：rof02022-4-16第一章 (3)33例例6-3 如圖如圖6-10所示由理想運(yùn)放的組成的電路，請判斷電所示由理想運(yùn)放的組成的電路，請判斷電路中存在的反饋組態(tài)，并導(dǎo)出電壓增益表達(dá)式。路中存在的反饋組態(tài)，并導(dǎo)出電壓增益表達(dá)式。 解解 本題含有本題含有R7引入的本級反饋，同時引入的本級反饋，同時A3與與R4、R6、R8、R

29、9引入極間反饋。這里由于極間反饋強(qiáng)，因此主要引入極間反饋。這里由于極間反饋強(qiáng)，因此主要分析極間反饋。分析極間反饋。 (1) R8、R9為取樣網(wǎng)絡(luò)電阻，反饋信號取自輸出節(jié)點(diǎn)為取樣網(wǎng)絡(luò)電阻，反饋信號取自輸出節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，故為電壓反饋。輸入端反饋信號與輸入信號沒關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，故為電壓反饋。輸入端反饋信號與輸入信號沒有加在同一節(jié)點(diǎn)比較，因此為串聯(lián)反饋。用瞬時極性法判有加在同一節(jié)點(diǎn)比較，因此為串聯(lián)反饋。用瞬時極性法判別可知輸入信號與反饋信號同極性，故為負(fù)反饋，因此極別可知輸入信號與反饋信號同極性，故為負(fù)反饋，因此極間反饋為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。間反饋為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 (2) 求閉環(huán)增益求閉環(huán)增益Auf：由題意知

30、，各運(yùn)放都是理想的，：由題意知，各運(yùn)放都是理想的，由運(yùn)放組成的電路均處于深度負(fù)反饋的情況，級間反饋也由運(yùn)放組成的電路均處于深度負(fù)反饋的情況，級間反饋也處于深度負(fù)反饋的狀態(tài)；將運(yùn)放輸入端電位用處于深度負(fù)反饋的狀態(tài)；將運(yùn)放輸入端電位用Up與與Un表表示。根據(jù)虛短和虛短的概念有：示。根據(jù)虛短和虛短的概念有：2022-4-1634op3n3p3n3o3o3ffp1p1n1iuRRRuuuuRRRuuRRRuuuuuu98966432298623oi9462RRRRRuuRRRR232646989RRRRRRRRRuuAuiof圖6-10 例6-3題圖6.2.3 6.2.3 負(fù)反饋放大電路的組態(tài)分析負(fù)反

31、饋放大電路的組態(tài)分析2022-4-16第一章 (3) 負(fù)反饋放大電路工程近似分析方法是非常有效的基于深度負(fù)反饋基礎(chǔ)上的工程計算實(shí)用方法。本小節(jié)主要研究虛斷虛短原則在深度負(fù)反饋分析計算上的應(yīng)用，主要研究深度負(fù)反饋中四組態(tài)電路性能指標(biāo)的計算方法以及電路特點(diǎn)。需要注意的是，放大電路近似計算前應(yīng)首先判斷組態(tài)與極性。同時也要注意電路虛斷虛斷的節(jié)點(diǎn)位置，如圖6-16所示。(a) 晶體管虛斷虛斷示意圖 (b)運(yùn)放虛斷虛斷示意圖圖6-16 虛斷虛斷關(guān)鍵點(diǎn)示意圖1.1.電壓串連負(fù)反饋電壓串連負(fù)反饋(1)(1)判斷方法：對圖判斷方法：對圖6-17(a)6-17(a)所示電路，根據(jù)瞬時極性法判斷，經(jīng)所示電路，根據(jù)瞬

32、時極性法判斷，經(jīng)RfRf加在發(fā)射極加在發(fā)射極E1E1上的反饋電壓為上的反饋電壓為“+”“+”，與輸入電壓極性相同，且加，與輸入電壓極性相同，且加在輸入回路的兩節(jié)點(diǎn)，故為串聯(lián)負(fù)反饋。反饋信號與輸出電壓成比在輸入回路的兩節(jié)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，同時例，是電壓反饋。后級對前級的這一反饋是交流反饋，同時R1R1上還上還有第一級本身的負(fù)反饋。對圖有第一級本身的負(fù)反饋。對圖(b)(b)，因輸入信號和反饋信號加在運(yùn)，因輸入信號和反饋信號加在運(yùn)放的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時極性判斷是負(fù)反饋，且放的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時極性

33、判斷是負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。兩個電路都是交流串聯(lián)電壓負(fù)反饋組態(tài)。為電壓負(fù)反饋。兩個電路都是交流串聯(lián)電壓負(fù)反饋組態(tài)。 圖 6-17 串聯(lián)電壓負(fù)反饋 （2閉環(huán)放大倍數(shù) 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ooff1fff11ii()1uui RRRXUAi RRXU foofRRRuuxxFuu11f概括電壓串聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)，有以下方面： 反饋電壓與輸出電壓成比例； 穩(wěn)定輸出電壓，降低輸出電阻； uid=uiuf要求RS小，反饋效果明顯； Af指的是輸出電壓與輸入電壓之比； 該電路輸入與輸出電壓成同相比例關(guān)系，稱同相比例放大電路電路。電壓并聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn) 輸出電壓趨于恒定;

34、RS大反饋效果明顯; Af指的是Aui ; 反比例放大電路。2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋圖6-18 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 Auif稱為互阻增益，F(xiàn)iu稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)，二者相乘無量綱。對于深度負(fù)反饋fofoofRuRuuiFiu1/ffRFAiuui1SfSiffSioiofRRRiRiRiuuuAuu3.3.電流串連負(fù)反饋電流串連負(fù)反饋 電流串聯(lián)負(fù)反饋電路如圖6-19所示。fiuA1uiFo22ouiI RFRI 以集成運(yùn)放電路為例分析增益：忽略了Rf的分流作用。電壓增益:ooLfLfLii2uuiuUIRARA RUUR圖圖6-19 6-19 電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn)：

35、 輸出電流趨于恒定； 因?yàn)閡id=uiuf，RS小反饋效果明顯；電路穩(wěn)定增益Aiu。4.4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋圖6-20并聯(lián)電流負(fù)反饋2fofRRRiiFii2)1 (2RRFAiiiiff122)(RRRRRRiRiRiRiuuALLuuSLfSfoSiosof電流并聯(lián)負(fù)反饋特點(diǎn)： 輸出電流趨于恒定； RS大反饋效果明顯；if與io成比例。電路穩(wěn)定增益Aii。 求圖6.3.1在靜態(tài)時運(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)。例例6-4 6-4 如圖電路如圖電路:UCC=-U

36、EE=15V:UCC=-UEE=15V，RB=2KRB=2K，RC=20K RC=20K ，Rf=18K Rf=18K ，R1=24K R1=24K ，R2=6K .R2=6K .圖6-21(a)例6-4題電路圖CCEER2212B3R2EEE3B3BE315 1566V2466 159V90.79.7VUUURRRUUUUUU E3EEC3e3C1C2C3C1C2CCC1C19.7 151mA5.31/ 20.5mA5VUUIRIIIUUUI R 解既然是串聯(lián)反饋, 反饋和輸入信號接到差放的兩個輸入端。要實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，必為同極性信號。差放輸入端的瞬時極性，見圖中紅色標(biāo)號。根據(jù)串聯(lián)反饋的要求，可

37、確定B2的極性，由此可確定運(yùn)放的輸入端極性。（b解例6-4圖之一 為了保證獲得運(yùn)放紅色標(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fB1uuRAR （c解例6-4圖之二(1)負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。(2)引入負(fù)反饋使電路引入負(fù)反饋使電路穩(wěn)定性提高。穩(wěn)定性提高。f2f2f(1)ddd(1)dd1d(1)1AFAAF AAAFAAAAFAAFA 6.3.1 6.3.1放大倍數(shù)影響情況放大倍數(shù)影響情況6.3 6.3 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

38、電路和反饋控制系統(tǒng)之中。f1AAAF6.3.26.3.2放大電路非放大電路非線性失真改善情況線性失真改善情況 注：負(fù)反饋只能減小本級放大器自身產(chǎn)生的非線性失真和自身的噪聲，對輸入信號存在的非線性失真和噪聲，負(fù)反饋是不能改變的。2022-4-16第一章 (3)466.3.3 對通頻帶的影響對通頻帶的影響引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加.fm(1)BWA F BWmH(j )1jAA mHmmfHmmH/(1 j)/(1)(j )(j )=1 j /(1)1(j )1(1 j)AAA FA AA FA FA FBW=f=fHfLfH6-24 負(fù)反饋對失真影響6.3.46.3.4對輸入、輸出電阻的影

39、響對輸入、輸出電阻的影響1. 串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加：串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加：fi(1)irAF r2. 并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減小：并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減?。篿if(1)rrAF例如例如:射極輸出器射極輸出器 串聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了一個電阻，故輸入電阻增加。理解：并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，理解：并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。故輸入電阻減小。idiiidfididiifiiiifi1uriuuuAFuuriiirAFriiiifiidfidoidididid1iuiuuiiuuiuuuriiiiF uuriF

40、 A iF A3. 電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減?。弘妷贺?fù)反饋使電路的輸出電阻減?。簅ooiooo()(1)0;uAFuAF uxirr 式中A是負(fù)載短路時開環(huán)放大倍數(shù)。說明：電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小|1+AF|倍。輸入電阻計算結(jié)果有近似，但|1+AF|倍是準(zhǔn)確的。電壓負(fù)反饋目的是阻止uo變化，穩(wěn)定輸出電壓。輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。ooofo1urriAF4. 電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：oiofo0;uxriofo(1)rAF rooooooo()1uiAFiruriAF A是負(fù)載短路時的開環(huán)增益，即將負(fù)載短路，把電壓源轉(zhuǎn)換為電流源，再將負(fù)

41、載開路的增益。由于電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出io的作用，即RL改變時，維持io基本不變，相當(dāng)于內(nèi)阻很大的電流源。由于電流負(fù)反饋的引入，使rof比無反饋時大|1+AF|倍。2022-4-16第一章 (3)516.3.6 負(fù)反饋引入原則負(fù)反饋引入原則 引入負(fù)反饋后對放大電路的性能有多方面的影響，其影響程度均與反饋深度有關(guān)。通常引入反饋深度越大，對于電路性能的改善越好， 但是，反饋深度越大，對電路的增益衰減也越大，負(fù)反饋是以犧牲增益為代價來換取電路性能的改善。因而，對反饋電路中反饋系數(shù)的選取也應(yīng)該根據(jù)實(shí)際要求而確定。 (1) 直交流性能穩(wěn)定原則。要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，則應(yīng)引入直流負(fù)反饋；要改善動態(tài)性能，則應(yīng)

42、引入交流負(fù)反饋。 (2) 輸出電壓電流穩(wěn)定原則。若要穩(wěn)定輸出電壓，則應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；若要穩(wěn)定輸出電流，則應(yīng)引入電流負(fù)反饋。 (3) 串并聯(lián)反饋引入原則。若要提高輸入電阻，則引入串聯(lián)負(fù)反饋；若要減小輸入電阻，則引入并聯(lián)負(fù)反饋。 (4) 負(fù)反饋各組態(tài)引入原則。若用輸入電壓控制輸出電壓，則應(yīng)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋；若用輸入電流控制輸出電壓，則應(yīng)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋；若用輸入電壓控制輸出電流，則應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋；若用輸入電流控制輸出電流，則應(yīng)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋。6.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性 負(fù)反饋可以改善放大電路性能指標(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

43、電路產(chǎn)生自激的原因和消除自激的方法。6.4.1 6.4.1 負(fù)反饋放大電路的自激條件負(fù)反饋放大電路的自激條件 根據(jù)反饋的基本方程，相位條件相位條件 幅度條件時，相當(dāng)放大倍數(shù)無窮大，也就是不需要幅度條件時，相當(dāng)放大倍數(shù)無窮大，也就是不需要輸入輸入, ,放大電路就有輸出，放大電路產(chǎn)生了自激。放大電路就有輸出，放大電路產(chǎn)生了自激。AF= A+ F=(2n+1) （n=0,1,2,3）1011AFAFAF f1AAAF可知當(dāng) AF是放大電路和反饋電路總附加相移，如果在中頻條件下，放大電路有180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，使總相移為360，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?。如果幅度條件滿足，放大電路產(chǎn)生自激。 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。 圖圖6- 286- 28同相比例運(yùn)算電路及矢量圖同相比例運(yùn)算電路及矢量圖 圖6-28是一個同相比例放大電路，其輸入、反響、凈輸入和輸出信號的相位關(guān)系如上圖所示。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。 6.4.2 6.4.2 用波特圖判斷負(fù)反饋大電路的自激用波特圖判斷負(fù)反饋大電路的自激1.1.波特圖的繪制波特圖的繪制 有效地判斷放大電路是否能自激的方法，是用波特圖