模擬電子第9講 負反饋電路分析

1、第9講 負反饋電路分析 教學內容：5.4負反饋對放大電路性能的影響 5.5 深度負反饋下放大倍數估算2021/9/121 教學重點：1. 負反饋對放大電路性能的影響 2. 深度負反饋下放大倍數估算第9講 負反饋電路分析2021/9/122 5.4.1 提高閉環(huán)放大倍數的穩(wěn)定性 5.4.2 改變放大電路的輸入和輸出電阻 5.4.3 減少失真和擴展通頻帶 5.4.4 減少非線性失真 5.4.5 負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響 5.4.6 放大電路引入負反饋的一般原則5.4負反饋對放大電路性能的影響2021/9/1235.4.1 提高閉環(huán)放大倍數的穩(wěn)定性Af 的相對變化量A 的相對變化量結論：放大倍

2、數穩(wěn)定性提高由：求微分得：2021/9/124例 ：已知A = 103 ，負反饋使放大倍數穩(wěn)定性提高100 倍， 1）求 F、Af ； 2）當A 變化 10% 時的 Af ，以及 dAf /Af 。解： 1) 1 + AF = 100，則 F = (100 1) / A = 0.0992)= 103 / 100 = 103)此時的 Af =負反饋以犧牲放大倍數為代價，換取了放大倍數穩(wěn)定性的提高。2021/9/1255.4.2 改善輸入電阻和輸出電阻1. 對輸入電阻的影響1 串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大Rif深度負反饋時：uiuidufii A FRiAFuid2021/9/1262 并聯(lián)負反饋使輸

3、入電阻減小Rif深度負反饋： ifiidii A FuiRiAFiid5.4.2 改善輸入電阻和輸出電阻1. 對輸入電阻的影響2021/9/1272. 對輸出電阻的影響1 電壓負反饋 F 與 A 并聯(lián)，使輸出電阻減小。AFRoRofA 為負載開路時的源電壓放大倍數。深度負反饋：2 電流負反饋 F 與 A 串聯(lián)，使輸出電阻增大AFRoRofA 為負載短路時的源電壓放大倍數。深度負反饋：2021/9/1285.4.3 展寬通頻帶 無反饋時： fBW = fH fL fH引入反饋后，Am0.707AmfLfHfBW(fA(f)OAf(f)Amf0.707AmffLffHffBWf可證明：fHf =

4、(1 + AF) fHfLf = fL / (1 + AF)fBWf = fHf fLf fHf = (1 + AF) fBW2021/9/1295.4.4 減少非線性失真uf加入負反饋無負反饋FufAuiuo+uid大小略大略小略小略大uouiA接近正弦波改善了波形失真2021/9/12105.4.5 負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響的原理與減少非線性失真的原理相同。ufFuf+uid略大略小略小略大uouiA接近正弦波2021/9/12115.4.6 放大電路引入負反饋的一般原則1. 欲穩(wěn)定某個量，則引該量的負反饋穩(wěn)定直流，引直流反饋穩(wěn)定交流，引交流反饋穩(wěn)定輸出

5、電壓，引電壓反饋穩(wěn)定輸出電流，引電流反饋2. 根據對輸入、輸出電阻的要求選擇反饋類型欲提高輸入電阻，采用串聯(lián)反饋欲降低輸入電阻，采用并聯(lián)反饋要求高內阻輸出，采用電流反饋；要求低內阻輸出，采用電壓反饋。2021/9/12123. 根據信號源及負載確定反饋類型 信號源為恒壓源，采用串聯(lián)反饋； 信號源為恒流源，采用并聯(lián)反饋； 要求負載能力強，采用電壓反饋； 要求恒流輸出，采用電流反饋。5.4.6 放大電路引入負反饋的一般原則2021/9/1213例：為達到下列目的，應分別引入哪種組態(tài)的負反饋。 1）減少放大電路從信號源索取的電流并增強帶負載能力； 2）將輸入電流轉換成與之成穩(wěn)定線性關系的輸出電流；

6、3）將輸入電流轉換成穩(wěn)定的輸出電壓。2021/9/1214例： 1）減少放大電路從信號源索取的電流并增強帶負載能力； 串聯(lián)電壓負反饋2021/9/1215例：2）將輸入電流轉換成與之成穩(wěn)定線性關系的輸出電流； 并聯(lián)電流負反饋2021/9/1216例：3）將輸入電流轉換成穩(wěn)定的輸出電壓。并聯(lián)電壓負反饋2021/9/1217例：下圖所示電路： 1）合理連線，使電路輸入電阻增大，輸出電阻減少； 2）若Auf =10，則Rf 應取多少？串聯(lián)電壓負反饋：OCL電路不影響極性，ui uo 按反相比例考慮2021/9/12183. 消除自激的方法 相位補償在電路中加入 C，或 R、C 元件進行相位補償，改變

7、電路的高頻特性，從而破壞自激條件。相位補償形式滯后補償電容滯后 RC 滯后超前補償：密勒效應補償R電容滯后補償RC 滯后補償密勒效應補償2021/9/12195. 5 深度負反饋電路放大倍數的估算5.5.1 深度負反饋的實質當 時， 1. 深度負反饋的實質而2021/9/12202. 深度負反饋時集成運放電路的特點AFAxidAFxid(1 + AF)xid即：串聯(lián)負反饋：虛短并聯(lián)負反饋：虛斷2021/9/12215.5.2 深度負反饋放大倍數分析(1)電壓串聯(lián)負反饋 例 1RifRofRif2021/9/1222(1)電壓串聯(lián)負反饋 例2RifRifR0f5.5.2 深度負反饋放大倍數分析2

8、021/9/1223(1)電壓串聯(lián)負反饋 例35.5.2 深度負反饋放大倍數分析2021/9/1224(2)電壓并聯(lián)負反饋 例 15.5.2 深度負反饋放大倍數分析2021/9/1225虛斷虛地(2)電壓并聯(lián)負反饋 例 15.5.2 深度負反饋放大倍數分析2021/9/1226(3)電流串聯(lián)負反饋 例 15.5.2 深度負反饋放大倍數分析2021/9/1227虛短(3)電流串聯(lián)負反饋 例 25.5.2 深度負反饋放大倍數分析2021/9/1228(4)電流并聯(lián)負反饋 例 1虛地5.5.2 深度負反饋放大倍數分析2021/9/1229一、反饋的判斷方法1. 有無反饋:2. 正反饋和負反饋主要看信

9、號有無反向傳輸通路。采用瞬時極性法，看反饋是增強還是削弱凈輸入信號。對于串聯(lián)負反饋，反饋信號與輸入信號極性相同；對于并聯(lián)負反饋，反饋信號與輸入信號極性相反。3. 四種反饋組態(tài)電壓和電流反饋：小 結2021/9/1230規(guī)則：RL 短路，反饋消失則為電壓反饋， 反饋存在為電流反饋。規(guī)律：電壓反饋取自輸出端或輸出分壓端； 電流反饋取自非輸出端。串聯(lián)和并聯(lián)反饋：規(guī)則：串聯(lián)負反饋：uid = ui uf并聯(lián)負反饋：iid = ii if反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點為串聯(lián)反饋；反饋信號與輸入信號在同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。規(guī)律：2021/9/1231練習 ：電壓串聯(lián)交、直流負反饋電流串聯(lián)直流負反饋正反饋2021/9/1232A2 ： 本級交、直流 電壓串聯(lián)負反饋R2 ：級間正反饋R3 ：電壓并聯(lián)交直流負反饋R7 ：電壓串聯(lián)交直流負反饋R2 ：電壓串聯(lián)交流負反饋R4 ：級間電壓并聯(lián)交流負反饋2021/9/1233練習 ：2021/9/12342021/9/1235并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小二、負反饋對放大電路性能的影響1. 提高增益的穩(wěn)定性2. 減少失真和擴展通頻帶3. 對輸入電阻和輸出電阻的影響串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大電壓反饋使輸出電阻減小(穩(wěn)定了輸出電壓)電流反饋使輸出電阻增大(穩(wěn)定了輸出