模擬電子電路——第七章匯編

1、第第8 8章章 反饋反饋模擬電子電路及技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子電路及技術(shù)基礎(chǔ)孫 肖 子第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋模擬電子電路與技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子電路與技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)是課程的特點(diǎn)是 “概念性、工程性、實(shí)踐性概念性、工程性、實(shí)踐性“強(qiáng)強(qiáng)！ “注重物理概念，采用工程觀點(diǎn)；注重物理概念，采用工程觀點(diǎn)； 重視實(shí)驗(yàn)技術(shù)，善于總結(jié)對(duì)比；重視實(shí)驗(yàn)技術(shù)，善于總結(jié)對(duì)比； 理論聯(lián)系實(shí)際，注意應(yīng)用背景；理論聯(lián)系實(shí)際，注意應(yīng)用背景； 尋求內(nèi)在規(guī)律，增強(qiáng)抽象能力。尋求內(nèi)在規(guī)律，增強(qiáng)抽象能力?！钡谄哒碌谄哒?反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋ioXXAofXXF2. 2. 反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸

2、系數(shù)反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù) ( (也稱反饋系數(shù)也稱反饋系數(shù)) ) ：3.3.反饋放大器的傳輸增益反饋放大器的傳輸增益 ( (也稱也稱 閉環(huán)增益閉環(huán)增益) ) ：1. 1. 基本放大器傳輸增益基本放大器傳輸增益 ( (開環(huán)增益或開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)增益或開環(huán)放大倍數(shù)) ) ：.iofXXA第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7 71 1 反饋基本方程及其含義反饋基本方程及其含義第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋4. 4. 環(huán)路增益環(huán)路增益( (回歸比回歸比) )ifofioXXXXXXAFTioXAXofXFX負(fù)反饋）(fiiXXXAFAXFAXXXXXXX

3、Aooofoiofi15.5.閉環(huán)增益閉環(huán)增益( (負(fù)負(fù)反饋放大器增益反饋放大器增益) )第第8 8章章 反饋反饋0.011ffiiiiiXXXXXDAFXXXX1fAAAF1D( (負(fù)反饋使放大倍數(shù)減小負(fù)反饋使放大倍數(shù)減小) )5. 5. 定義定義: :反饋深度反饋深度D D6.6.在深度負(fù)反饋條件下在深度負(fù)反饋條件下1AF1fAF第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.1.2 7.1.2 深度負(fù)反饋的啟示深度負(fù)反饋的啟示第第8 8章章 反饋反饋7.1.2 7.1.2 深度負(fù)反饋的啟示深度負(fù)反饋的啟示第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7

4、 72 2 正確判斷放大器的反饋類型正確判斷放大器的反饋類型7.2.1 7.2.1 有、無反饋的判斷有、無反饋的判斷7.2.2 7.2.2 直流反饋與交流反饋的判斷直流反饋與交流反饋的判斷第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.2.3 7.2.3 正反饋與負(fù)反饋的判斷正反饋與負(fù)反饋的判斷 判斷方法判斷方法-瞬時(shí)極性法：瞬時(shí)極性法： 1.1.首先按信號(hào)輸入到輸出的流通方向判斷輸出信號(hào)首先按信號(hào)輸入到輸出的流通方向判斷輸出信號(hào) 的瞬時(shí)極性的瞬時(shí)極性; ;2.2.然后然后判斷判斷從輸出返回的反饋信號(hào)的極性從輸出返回的反饋信號(hào)的極性: :3.3.最后看輸入與反饋信號(hào)疊加后控制信號(hào)

5、的變化趨勢(shì)最后看輸入與反饋信號(hào)疊加后控制信號(hào)的變化趨勢(shì): :若若減小則為負(fù)反饋減小則為負(fù)反饋, ,若增大則為正反饋若增大則為正反饋. .第第8 8章章 反饋反饋7.2.4 7.2.4 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋fOXUfOXI一一電壓反饋一一電壓反饋一一電流反饋一一電流反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋7.2.5 7.2.5 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋iifUU UiifIII一一串聯(lián)反饋一一串聯(lián)反饋一一并聯(lián)反饋一一并聯(lián)反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋7.3

6、7.3 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響 7.3.1 負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高 負(fù)反饋穩(wěn)定放大器增益的原理是因?yàn)樨?fù)反饋有自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋穩(wěn)定放大器增益的原理是因?yàn)樨?fù)反饋有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。工作環(huán)境變化作用。工作環(huán)境變化(如溫度、濕度如溫度、濕度)、器件更換或老化、電源電、器件更換或老化、電源電壓不穩(wěn)等諸因素會(huì)導(dǎo)致基本放大器的放大倍數(shù)不穩(wěn)定。壓不穩(wěn)等諸因素會(huì)導(dǎo)致基本放大器的放大倍數(shù)不穩(wěn)定。Xi一定，溫度等變化一定，溫度等變化 ()OfiifXXXXX OX FAFAAAAAFAAAdAAFAAdAAFAFAdAAFdAAFAAffffff111111111)

7、1 (112相對(duì)穩(wěn)定度提高了相對(duì)穩(wěn)定度提高了 倍倍(1)AF第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋HIIIffFAfjFAAjfA)1 (11)(HIffjAjfA1)()(1)()(jfFAjfAjfAf7.3.2 7.3.2 負(fù)反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小負(fù)反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小IIIfFAAA1HIHffFAf)1 ( HfIffffjAjfA1)(HIHfIffAfAILLfFAff1第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.3.27.3.2】 第第8 8章章 反饋反饋 7.3.3 負(fù)

8、反饋使非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬負(fù)反饋使非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬 AFTHDTHDXXXXTHDAFXXAFXXXfonhhhnhnhfnhfnhnhf 11122322第第8 8章章 反饋反饋7.3.4 7.3.4 負(fù)反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪負(fù)反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾的影響聲與干擾的影響 利用負(fù)反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲及干擾的機(jī)理利用負(fù)反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲及干擾的機(jī)理與減小非線性失真是一樣的。負(fù)反饋輸出噪聲下降與減小非線性失真是一樣的。負(fù)反饋輸出噪聲下降(1+AF)(1+AF)倍。如果輸入信號(hào)本身不攜帶噪聲和干擾，且倍。如果輸入信號(hào)本身不攜帶噪聲和干擾，且其

9、幅度可以增大，輸出信號(hào)分量保持不變，那么放大其幅度可以增大，輸出信號(hào)分量保持不變，那么放大器的信噪比將提高器的信噪比將提高(1+AF)(1+AF)倍。倍。 第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋結(jié)論：結(jié)論： (1) (1) 放大倍數(shù)減小放大倍數(shù)減小 ， 穩(wěn)定度提高穩(wěn)定度提高, , BW BW ，THD THD ，內(nèi)部噪聲干擾得到抑制。，內(nèi)部噪聲干擾得到抑制。 (2)(2)被改善的對(duì)象就是被取樣的對(duì)象。被改善的對(duì)象就是被取樣的對(duì)象。 ( (被取樣信號(hào)被穩(wěn)定被取樣信號(hào)被穩(wěn)定) ) 。 (3)(3)負(fù)反饋只能改善包含在負(fù)反饋環(huán)節(jié)以內(nèi)的放大器負(fù)反饋只能改善包含在負(fù)反饋環(huán)節(jié)以內(nèi)的放大

10、器性能，對(duì)反饋環(huán)以外的，與輸入信號(hào)一起進(jìn)來的失真、干性能，對(duì)反饋環(huán)以外的，與輸入信號(hào)一起進(jìn)來的失真、干擾、噪聲及其它不穩(wěn)定因素是無能為力的。擾、噪聲及其它不穩(wěn)定因素是無能為力的。 負(fù)反饋使負(fù)反饋使: :放大倍數(shù)相對(duì)放大倍數(shù)相對(duì)第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋7.3.4 7.3.4 電壓反饋和電流反饋對(duì)輸出電阻的影響電壓反饋和電流反饋對(duì)輸出電阻的影響電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋FARIURooXofoofi10第第8 8章章 反饋反饋電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩(1)ofoRRAF第第8 8章章 反饋反饋7.3.6 串聯(lián)

11、負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器輸入電阻的影響iiifIURARfFUi.RifUfUiIi.串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋)1 ()1 (,1AFRIURAFRUIAFUUUAFUUFUUUUiiiifiiiiiiioifii第第8 8章章 反饋反饋并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋ARfFUi.RifIi.Ii.If.iofifiIAFXFIIIIFARIFAUIURIFAIiiiiiifii1)1()1(第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋【例例7.4.17.4.1】 第七章第七章 反饋與振蕩反

12、饋與振蕩81ufRAR 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.4.27.4.2】 334ifooRUUFUURR4311oufiURAUFR 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.4.37.4.3】 33738ifeRUUI RRR383337iceRRUIIRR8337(1)LocLiR RUI RUR R 837(1)oLufiUR RAUR R 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.4.47.4.4】 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.5 7.5 正確應(yīng)用與引入反饋正確應(yīng)

13、用與引入反饋7.5.1 7.5.1 應(yīng)用和引入反饋的一般原則應(yīng)用和引入反饋的一般原則第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.5.2 7.5.2 應(yīng)用和引入反饋的舉例應(yīng)用和引入反饋的舉例141223131(/ ) ()2ooouuomiioUUURAAAg RRUUUR 開環(huán)增益第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.5.27.5.2】 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.6 7.6 負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性討論負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性討論7.6.1 7.6.1 負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作的條件負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作的條件 )()(1)

14、()(jFjAjAjAf第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.6.2 7.6.2 利用開環(huán)增益的波特圖來判別放大器的穩(wěn)定性利用開環(huán)增益的波特圖來判別放大器的穩(wěn)定性)1001)(101)(11 (10000)1)(1)(1 ()(321kHzfjkHzfjkHzfjjjjAjAIFjAjAjAf)(1)()(第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.6.3 7.6.3 常用的消振方法一相位補(bǔ)償法常用的消振方法一相位補(bǔ)償法 一、電容滯后補(bǔ)償

15、一、電容滯后補(bǔ)償 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.6.17.6.1】 密勒效應(yīng)補(bǔ)償密勒效應(yīng)補(bǔ)償2(1)CAC第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.6.17.6.1】 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩 二、零極點(diǎn)對(duì)消二、零極點(diǎn)對(duì)消RCRC滯后補(bǔ)償滯后補(bǔ)償)1)(1)(1 ()1 ()(3212ffjffjffjffjAjfAI)1)(1 ()(31ffjffjAjfAI第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩【例例7.6.2】 添加隔離小電阻添加隔離小電阻ISOR,消除由于大負(fù)載電容引起

16、的不穩(wěn)定消除由于大負(fù)載電容引起的不穩(wěn)定第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩四、導(dǎo)前補(bǔ)償四、導(dǎo)前補(bǔ)償?shù)诘? 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.7 7.7 正反饋的應(yīng)用之一正反饋的應(yīng)用之一-遲滯比較器與弛張振蕩器遲滯比較器與弛張振蕩器7.7.1 -7.7.1 -遲滯比較器遲滯比較器1.1.簡(jiǎn)單比較器應(yīng)用中存在的問題簡(jiǎn)單比較器應(yīng)用中存在的問題 一是輸出電壓轉(zhuǎn)換時(shí)間受比較器翻轉(zhuǎn)速度（壓擺率SR）的限制，導(dǎo)致高頻脈沖的邊緣不夠陡峭. 二是抗干擾能力差，若ui在參考電壓ur(=0)附近有噪聲或干擾，則輸出波形將產(chǎn)生錯(cuò)誤的跳變，直至ui遠(yuǎn)離ur值才穩(wěn)定下來。如果對(duì)受

17、干擾的uo波形去計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值必然會(huì)多出許多，從而造成極大的誤差。第第8 8章章 反饋反饋圖7.7.1 簡(jiǎn)單比較器輸出波形邊緣不陡峭及受干擾的情況(a)輸出波形邊緣不陡峭 (b)受干擾情況第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩二引入正反饋的比較器二引入正反饋的比較器-遲滯比較器遲滯比較器第第8 8章章 反饋反饋211RRRUUFof正OHrHURRRU211 1)反向輸入的遲滯比較器反向輸入的遲滯比較器 R2將將uo反饋到運(yùn)放的同相端與反饋到運(yùn)放的同相端與R1一起構(gòu)成正反饋，一起構(gòu)成正反饋，其正反饋系數(shù)其正反饋系數(shù)F為為上門限電壓上門限電壓下

18、門限電壓下門限電壓OLrLURRRU211 第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋該電路傳輸特性分析：因?yàn)樾盘?hào)加在運(yùn)放反相端，所以u(píng)i為負(fù)時(shí)，uo必為正，且等于高電平UoH=UCC。此時(shí)，同相端電壓(U+)為參考電平Ur1:CCoHoHfrURRRURRRUFUU21121111正當(dāng)ui由負(fù)逐漸向正變化，且ui =Uf=Ur1時(shí)，輸出將由高電平轉(zhuǎn)換為低電平。我們稱uo從高到低所對(duì)應(yīng)的ui轉(zhuǎn)換電平為上門限電壓，記為UTH。即CCoHrTHURRRURRRUU2112111第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋 而后，ui再增大，uo將維持在低電平。注意此時(shí)

19、比較器的參考電壓Ur也將發(fā)生變化，即EEoLoLfrURRRURRRUFUU21121122)(正 可見，當(dāng)ui由正變負(fù)的比較電平將是Ur2(負(fù)值)，故只有當(dāng)ui變得比Ur2更負(fù)時(shí)，uo才又從低變高。所以，稱Ur2為下門限電壓，記為UTL，即 EEoLrTLURRRURRRUU2112112特點(diǎn)：輸出端特點(diǎn)：輸出端從高電平跳變到低電平從高電平跳變到低電平對(duì)應(yīng)的閾值電對(duì)應(yīng)的閾值電壓與壓與從低電平跳變到高電平從低電平跳變到高電平對(duì)應(yīng)的閾值電壓對(duì)應(yīng)的閾值電壓不同不同！第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋CCTLTHURRRUUU2112正是由于回差的存在，才提高了比較器的抗干擾

20、能力。正是由于回差的存在，才提高了比較器的抗干擾能力。第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋【例 7.7.1】電路如圖3.1.9(a)所示，輸入電壓ui的波形如圖所示，試畫出uo1 、uo2的波形圖。第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩單運(yùn)放弛張振蕩器單運(yùn)放弛張振蕩器方波的峰峰值為方波的峰峰值為 ()2O P PO HO LC CE EC CE EC CUUUUUUUU近似三角波的峰峰值等于比較器的回差，為近似三角波的峰峰值等于比較器的回差，為221212()2CPPTHTLCCEECCRRUUUUUURRRR 振蕩頻率振蕩頻率 021111222(1)fRTRCInR第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩0( )u t( )cu t【例例7.7.2】電路如圖7.7.9（a）所示，試定性畫出波形圖。 第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩二雙運(yùn)放弛張振蕩器雙運(yùn)放弛張振蕩器1222O PPCCRUUR2012111124RfT TTRCR第第8 8章章 反饋反饋第七章第七章 反饋與振蕩反饋與振蕩7.8 7.8