第17章電子電路中的反饋

1、 反饋理論首先誕生于電子技術(shù)領(lǐng)域反饋理論首先誕生于電子技術(shù)領(lǐng)域.1928年年,西部電子公司西部電子公司的一個(gè)名叫的一個(gè)名叫Harold Black 的電子工程師發(fā)明了反饋放大器的電子工程師發(fā)明了反饋放大器,當(dāng)當(dāng)時(shí)他正在研究中繼器中放大器的增益穩(wěn)定方法時(shí)他正在研究中繼器中放大器的增益穩(wěn)定方法. 反饋理論和反饋技術(shù)不僅在眾多工程領(lǐng)域反饋理論和反饋技術(shù)不僅在眾多工程領(lǐng)域(如自動(dòng)控制、信如自動(dòng)控制、信號(hào)處理等號(hào)處理等)獲得了廣泛應(yīng)用獲得了廣泛應(yīng)用.而且還延伸到其他科學(xué)領(lǐng)域而且還延伸到其他科學(xué)領(lǐng)域(如生物如生物反饋反饋). 反饋可用于所有的放大器系統(tǒng)反饋可用于所有的放大器系統(tǒng).或以正反饋的形式或以正反饋

2、的形式,或以負(fù)反或以負(fù)反饋的形式饋的形式,正反饋常用來構(gòu)成振蕩器正反饋常用來構(gòu)成振蕩器,負(fù)反饋主要用來改善放大器負(fù)反饋主要用來改善放大器的性能的性能.引言引言fXdXoXiX+doXXA ofXXF fidXXX fXdXoXiX+fXdXoXiX+fidXXX 凈輸入信號(hào)凈輸入信號(hào)若：若：Xd = |Xi Xf| Xi fXdXoXiX+fXdXoXiX+fXdXoXiX+R R2 2R RF Fu ui iu uo oR R1 1u ud du uf fRFR2uoui+ R1+例例2 + RSeSRB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeSRBRERLui+引入直流負(fù)反饋的

3、目的：引入直流負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)引入交流負(fù)反饋的目的：引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能改善放大電路的性能負(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)1) 根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的 不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓形式作比較，稱為信號(hào)以電壓形式作比

4、較，稱為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流形式作比較，稱為信號(hào)以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大，并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。 + us + uo RLAVFVRs + ui + ud + uf (a) 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋Rs + uo isARFGRLii if(b) 并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋id 如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的同一輸入端同一輸入端，則為則為并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋；如果反饋信

5、號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的；如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的不不同輸入端同輸入端，則為，則為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋。 fX iX fX iX A (d) (f) iX (e) fX 基本放大電路輸入級(jí)為不同形式時(shí)的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)樣例基本放大電路輸入級(jí)為不同形式時(shí)的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)樣例如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的不同輸入端，則為串聯(lián)反饋。如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的不同輸入端，則為串聯(lián)反饋。 fX iX fX iX fX iX A (a) (c) (b) 如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的同一輸入端，則為并聯(lián)反饋；如果反饋信號(hào)和輸入信號(hào)接于基本放大電路的同一輸入端，

6、則為并聯(lián)反饋；2) 根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋 和電流反饋。和電流反饋。 電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋具有具有穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。增大輸出電阻的作用。 電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋具有具有穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。減小輸出電阻的作用。如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫電壓反饋電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫電流反饋電流反饋。 + uo RLAVFV + vf (a) 電壓反饋電壓反饋 + uo (b) 電流反饋電流反饋AGFRRLio如果反饋信號(hào)取自輸

7、出電壓，叫如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫電壓反饋電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫電流反饋電流反饋。 電壓反饋和電流反饋的判別方法電壓反饋和電流反饋的判別方法:電壓反饋的特點(diǎn)是反饋信號(hào)直接與輸出電壓成正比；電壓反饋的特點(diǎn)是反饋信號(hào)直接與輸出電壓成正比；電流反饋則是反饋信號(hào)直接與輸出電流成正比。電流反饋則是反饋信號(hào)直接與輸出電流成正比。 通常采用通常采用負(fù)載短路法負(fù)載短路法來判別，也就是將負(fù)載短路，來判別，也就是將負(fù)載短路，若反饋量為零，則為電壓反饋，否則為電流反饋。若反饋量為零，則為電壓反饋，否則為電流反饋。 負(fù)載短路法只是一種分析方法，不是實(shí)測(cè)方法，負(fù)載短路法只

8、是一種分析方法，不是實(shí)測(cè)方法，不能用于電路實(shí)際測(cè)量中，不能用于電路實(shí)際測(cè)量中， 電壓反饋和電流反饋的判別方法電壓反饋和電流反饋的判別方法(二二):如果輸出信號(hào)和反饋的取樣點(diǎn)如果輸出信號(hào)和反饋的取樣點(diǎn)不在不在一點(diǎn)上一點(diǎn)上電流電流反饋反饋(a) 電壓串聯(lián)電壓串聯(lián) + us + uo RLAVFVRs + ui + ud + uf (b) 電流串聯(lián)電流串聯(lián) + uo + us AGFRRLRs + ui + ud + uf io(c) 電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)Rs + uo isARFGRLii ifid(d) 電流并聯(lián)電流并聯(lián) + uo AIFIRLRsiiidd if isio電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反

9、饋R R2 2R RF Fu ui iu uo oR R1 1u ud du uf f反饋電壓差值電壓差值電壓fiduuu反饋電壓反饋電壓o1F1fuRRRu取自輸出電壓取自輸出電壓反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端串聯(lián) 串聯(lián)反饋反饋電壓削弱反饋電壓削弱了凈輸入電壓了凈輸入電壓負(fù)反饋負(fù)反饋1ifi返回目錄返回目錄+ RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2解解: : f1diiiR R2 2R R1 1R RF Fu ui iu uo o電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋FofRui反饋電流反饋電流正比于正比于ou輸入信號(hào)與反饋信號(hào)在輸入端相并聯(lián)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)

10、在輸入端相并聯(lián), , 并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋凈輸入電流被削弱凈輸入電流被削弱 負(fù)反饋di1ifi返回目錄返回目錄 交、直流分量的信號(hào)均可通過交、直流分量的信號(hào)均可通過 RF，所以所以 +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuo凈輸入信號(hào)：凈輸入信號(hào)： ii 與與 if 并聯(lián)，并聯(lián)，以電流形式比較以電流形式比較并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋 ii 正半周時(shí)，正半周時(shí)，if 也是也是正半周，即兩者同相正半周，即兩者同相負(fù)反饋負(fù)反饋FobefRuui +UCCRCC1RF+RS+C2+RLeSuiuoiiibifFoRu ib = = ii - - if ib = = ii - - if 可見可見 ib ii

11、, 反饋電流反饋電流 if 削弱了凈輸入電流削弱了凈輸入電流RF 、CF : 交流交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋+UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CFRFRE2: 直流反饋直流反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋R R2 2u ui iu uo ou ud du uf fR RR RL L輸出電壓輸出電壓iLo)1(uRRuLioLooRuuRuuiRuiioofRiu反饋電壓反饋電壓取自輸出電流取自輸出電流電流反饋反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端串聯(lián)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端串聯(lián)串聯(lián)反饋oi返回目錄返回目錄RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ 如果有發(fā)射極旁路電

12、容，如果有發(fā)射極旁路電容， RE中僅有直流分量的中僅有直流分量的信號(hào)通過信號(hào)通過 ，這時(shí)，這時(shí)RE引入的則是直流反饋。引入的則是直流反饋。E例例1：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+例例1： 3) 判斷反饋類型判斷反饋類型凈輸入信號(hào)：凈輸入信號(hào)： ui 與與 uf 串聯(lián)串聯(lián), ,以電壓形式比較以電壓形式比較串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋 ui正半周時(shí)正半周時(shí), ,uf也是正也是正半周半周, ,即兩者同相即兩者同相 uf 正比于輸出電流正比于輸出電流+ uf+ RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RSeS+ieube ube = ui - - uf uf = ie RE

13、 Ube = Ui - - Uf 可見可見 Ube 1，稱為，稱為深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋，此時(shí)：，此時(shí)：FA1f 例例：|A|=300，|F|=0.01。7501. 030013001 f AFAA則：則：%6d AA若：若：%.%.51)6(01030011 AAAFAAd11d ff 則：則：(b) + - xid xf xi xo A F xi xid xo xf t t t t A xi xo (a) xo t xi t 由于由于BJT是一非線性器件，放大電路在工作中往往會(huì)產(chǎn)生是一非線性器件，放大電路在工作中往往會(huì)產(chǎn)生非線性失真，使得輸出信號(hào)產(chǎn)生畸變，加入負(fù)反饋后，非線性失真，使得輸出信

14、號(hào)產(chǎn)生畸變，加入負(fù)反饋后，非線性失真可大大減小。非線性失真可大大減小。BWFABW)1(of 無負(fù)反饋無負(fù)反饋f|Au|uiubeib+在同樣的在同樣的 ib下下，ui= ube + uf ube，所以所以 rif 提高提高。i0if)1(rFAr biiiur 無負(fù)反饋時(shí)：無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：biifiur uf+bbeiu FArr0ifi1 ifbbeiiur 無負(fù)反饋時(shí)：無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：ibeifiur iiibube+ + us + uo RLAVFVRs + ui + ud + uf (a) 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋Rs + uo isARFGRLii

15、if(b) 并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋ido0of)1(rFAr FArr0oof1 電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。 電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。 + uo (b) 電流反饋電流反饋AGFRRLio + uo RLAVFV + vf (a) 電壓反饋電壓反饋AiUoUiuoUAU FfUAiUoUfuoUAU ifUU 如如果果：FfU1u FA1 FAu FA即即： n2 FA fuoUAU

16、 由：由：ouoUFAU 1u FAofUFU C/RCRC/RUUF j1j1j112 )j(31oo RC1o 3112 UU1U2Uu1u2u2 與與 u1 波形波形相頻特性相頻特性90 90 （f）fo0幅頻特性幅頻特性12UUffo13uf+ R+RFR1 C RCuO +311u RRAF 考慮到起振條件考慮到起振條件AuF 1, 一般應(yīng)選取一般應(yīng)選取 RF 略大略大2R1。如果這個(gè)比值取得過大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。如果這個(gè)比值取得過大，會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真。311u RRAFRCf21o LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路R表示回路的等效損耗電阻表示回路的等效損耗電阻 LRCLRCLRCZ jj1jj1jj1 )()/()(/CLRCLZ 1j 由圖可知，由圖可知，LC并聯(lián)回路的等效阻抗為并聯(lián)回路的等效阻抗為 考慮到通常有考慮到通常有R L，所以，所以 LC并聯(lián)諧振回路的頻率響應(yīng)并聯(lián)諧振回路的頻率響應(yīng)阻抗頻率響應(yīng)阻抗頻率響應(yīng) 相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路R表示回路的等效損耗電阻表示回路的等效損耗電阻 LC并聯(lián)回路的頻率特性并聯(lián)回路的頻率特性 (1) 回路的諧振頻率回路的諧振頻率 LC10 LCf 210 或或(2) 諧振時(shí)回路