負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性

1、第第1章章 常用半導(dǎo)體器件常用半導(dǎo)體器件4.4 4.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性4.4.1 4.4.1 負(fù)反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的負(fù)反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的 原因和條件原因和條件4.4.2 4.4.2 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷4.4.3 4.4.3 負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除 方法方法第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 4.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性 從前面的討論得知，在實(shí)用放大電路中引入深度負(fù)反饋，可以改善多方面的性能。然而反饋過(guò)深時(shí)，不但不能改善放大電路的性能，反而會(huì)使電路產(chǎn)生自激振蕩而不能穩(wěn)定的工

2、作。本節(jié)將介紹負(fù)反饋放大電路的自激振蕩及其消除方法。第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 4.4.1 負(fù)反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件 負(fù)反饋放大電路在中頻段時(shí)，放大倍數(shù)和反饋系數(shù)均為實(shí)數(shù)，即不是正數(shù)就是負(fù)數(shù)，它們的相角 （ 為整數(shù)）。然而，由于耦合電容、旁路電容、晶體管結(jié)電容和其他雜散電容的存在，在低頻段和高頻段， 的數(shù)值和相位均發(fā)生變化，即 是頻率的函數(shù)；若反饋網(wǎng)絡(luò)中有電抗元件（如電容）存在，則 也是頻率的函數(shù)。 和 在低頻段和高頻段所產(chǎn)生的相移稱為附加相移，分別記做 和 。2FAnnAAFAFAF第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋圖4.4.1 負(fù)反饋放大電路的自激

3、振蕩現(xiàn)象第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 若負(fù)反饋放大電路在低頻段或高頻段存在一個(gè)頻率 ，當(dāng) 時(shí)，附加相移 ，且環(huán)路增益 足夠大，則雖然輸入信號(hào)為零，如圖4.4.1所示，但在電擾動(dòng)下，對(duì)于頻率為 的信號(hào)將產(chǎn)生正反饋過(guò)程， 不可能無(wú)限增大，由于晶體管的非線性特性，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，于是輸出端得到頻率為 的一定幅值的交流信號(hào)，電路產(chǎn)生自激振蕩。0f0ff 180FAFA0f0X0f第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的平衡條件為 （4.4.1）寫(xiě)成模和相角形式為 （4.4.2a） （ 為整數(shù)）（4.4.2b）式（4.4.2a）為幅值平衡條件，簡(jiǎn)稱幅值條

4、件：式（4.4.2b）為相位平衡條件，簡(jiǎn)稱相位條件。1FA1AF ) 12(nBAn第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 由于電路從起振到動(dòng)態(tài)平衡有一個(gè)正反饋過(guò)程，即輸出量幅值在每一次反饋后都比原來(lái)增大，直至穩(wěn)幅，所以起振條件為 （4.4.3） 綜上所述，只有負(fù)反饋放大電路存在附加相移為 的 ，且在 時(shí) ，才可能產(chǎn)生自激振蕩。即只有同時(shí)滿足相位條件和起振條件電路才會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。1AF 0f0ff 1AF 第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 4.4.2 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷 判定負(fù)反饋放大電路是否穩(wěn)定的一般方法是，根據(jù)環(huán)路增益的頻率特性來(lái)判斷電路閉環(huán)是否穩(wěn)定，即是否產(chǎn)生

5、自激振蕩。 從前面分析已知，使 附加相移為 的頻率稱為 。現(xiàn)定義，使環(huán)路增益20lg =0dB的頻率稱為 。因此 ，如圖4.4.2（b）所示，則當(dāng) 時(shí) 1，不滿足起振條件，電路不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，即穩(wěn)定；若 ，如圖4.4.2（a）所示，則當(dāng) 時(shí) 1，滿足起振條件，電路將產(chǎn)生自激振蕩，即不穩(wěn)定。AF0fFAcf0fcf0ff FA0fcf0ff FA第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 (a) (b) 圖4.4.2 的頻率特性 （a）產(chǎn)生自激振蕩的情況 （b）不產(chǎn)生自激振蕩的情況第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 在臨界狀態(tài)下，即當(dāng) = 時(shí)，電路條件稍有變化就可能產(chǎn)生自激振蕩。為

6、此，一般要求負(fù)反饋放大電路不但是穩(wěn)定的，而且還要有一定的穩(wěn)定余量，稱為“穩(wěn)定裕度”。定義 時(shí)對(duì)應(yīng)的幅值裕度 ，即 （4.4.4） 的絕對(duì)值越大，表明電路越穩(wěn)定。一般要求 -10dB，定義頻率為 時(shí)所對(duì)應(yīng)的附加相移為相位裕度 ， （4.4.5） 越大，表明電路越穩(wěn)定，一般要求 。 和 圖4.4.2（b）所標(biāo)注。cf0fcf0fmG0|lg20ffmFAGmGmGm)(180cmfmm45mGm第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 4.4.3 負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法 消除負(fù)反饋放大電路自激振蕩的根本方法是破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件，若通過(guò)一定的手段使電路的附加相移為 時(shí) 1，則不會(huì)自

7、激；若通過(guò)一定的手段使電路根本不存在附加相移為 的頻率，則也不會(huì)自激。采用相位補(bǔ)償?shù)霓k法可以實(shí)現(xiàn)上述想法。 180FA180第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋 圖4.4.3（a）所示電路中在級(jí)間接入電容C，稱為電容滯后補(bǔ)償；圖4.4.3（b）所示電路中在級(jí)間接入R和C，稱為RC滯后補(bǔ)償；圖4.4.3（c）、(d)所示電路中接入較小的電容C或RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，稱為密勒補(bǔ)償。利用密勒效應(yīng)補(bǔ)償可以達(dá)到增大電容（或增大RC）的作用，獲得與圖（a）、（b）電路相同的補(bǔ)償效果。 第第4章章 放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋(a) (b)(c) (d)圖4.4.3 消除負(fù)反饋放大電路自激振蕩的電路（a）電容滯后補(bǔ)償 (b) RC滯后補(bǔ)償