模擬數(shù)字電力電子技術(shù)第2章-直接耦合放大電路及反饋

第二章

直接耦合放大電路及反饋模擬電子篇第一節(jié)差動放大電路一、直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象將放大電路的前級輸出端直接連接到后一級輸入端，稱為直接耦合。

直接耦合放大電路能夠放大緩慢變化的信號，易于集成化，因此，得到越來越廣泛的應(yīng)用。由于其靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，給分析、設(shè)計、調(diào)試電路帶來一定困難。在直接耦合放大電路中，若將輸入信號短接(ui=0)，輸出端仍有緩慢變化的輸出信號uo，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移，簡稱零漂。引起零漂的原因很多，如電源電壓的波動，元件的老化等，但主要是由于溫度對三極管參數(shù)的影響造成的，因此，也稱零點(diǎn)漂移為溫度漂移，簡稱溫漂。第一節(jié)差動放大電路電路組成：差分放大電路由兩個對稱的共發(fā)射極放大電路通過發(fā)射極電阻直接耦合組成。晶體管T1、T2參數(shù)完全相同，Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc，一般采用雙電源供電(VEE為負(fù)電源)，輸入信號分別為ui1和ui2；有兩個輸出端，輸出信號從任一個集電極取出，成為單端輸出，分別為uo1、uo2，輸出信號從兩個集電極之間取出，稱雙端輸出，輸出uo=uo1-uo2。第一節(jié)差動放大電路二、長尾式差動放大電路第一節(jié)差動放大電路1.靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置電路完全對稱，IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC，IE1=IE2=IE，UCE1=UCE2=UCE，流經(jīng)Re的電流I=2IE，根據(jù)基極回路方程：Rb的阻值很小，IB也很小，Rb上的電壓可忽略不計第一節(jié)差動放大電路只要合理選擇Re的阻值，并與電源VEE相配合，就可以設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，由IE可得IB、UCE。此時UC1=UC2，UO=UC1-UC2=0。即輸入信號為零時，輸出信號也為零。差分放大電路抑制了溫度引起的零點(diǎn)漂移;Re也具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。

第一節(jié)差動放大電路2.對共模輸入信號的抑制作用在差分放大電路輸入端加入共模輸入信號ui1=ui2=uic；uoc1、uoc2分別為共模輸出電壓，大小相等，方向相同。共模輸入信號：在差分放大電路兩輸入端分別加上一對大小相等，極性相同的信號，稱為共模輸入信號，ui1=ui2=ui(1)共模放大倍數(shù)：雙端輸出時，共模電壓放大倍數(shù)Auc定義為雙端共模輸出電壓與共模輸入電壓之比?！钣捎陔娐吠耆珜ΨQ，uoc1=uoc2，共模電壓放大倍數(shù)Auc=0?！铍p端輸出時，Auc=0，說明差分放大電路對共模信號有很強(qiáng)的抑制作用。第一節(jié)差動放大電路第一節(jié)差動放大電路(2)共模輸入電阻從兩輸入端看進(jìn)去的共模輸入電阻為兩單管放大電路輸入電阻的并聯(lián)。(3)共模輸出電阻對于差分放大電路，由于輸入信號中既有差模信號又有共模信號，輸出信號也由兩部分組成：第一節(jié)差動放大電路2.對差模輸入信號的放大作用在差模輸入信號作用下，兩管集電極電流大小相等。ie1=-ie2，流過Re的電流i=ie1+ie2，在Re上的沒有壓降，E點(diǎn)電位不變，畫交流通路時，可以認(rèn)為E點(diǎn)接地。又由于輸出電壓uod1=-uod2，負(fù)載電阻RL的中點(diǎn)電位總等于0，從而使每管的負(fù)載電阻為RL/2。差模輸入信號：在差分放大電路兩輸入端分別加上一對大小相等，極性相反的信號，ui1=uid1，ui2=uid2=-uid1第一節(jié)差動放大電路(1)差模電壓放大倍數(shù)：差分放大電路雙端輸出時，差模電壓放大倍數(shù)Aud定義為差模輸出電壓uod與差模輸入電壓uid之比。差分放大電路雙端輸入，雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)Aud等于單管共射放大電路的電壓放大倍數(shù)。第一節(jié)差動放大電路(2)差模輸入電阻差模輸入電阻Rid是從兩輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻(3)差模輸出電阻差模輸出電阻Rod是從兩輸出端看進(jìn)去的交流等效電阻雙端輸出時：第一節(jié)差動放大電路共模抑制比共模抑制比定義為差模電壓放大倍數(shù)Aud與共模電壓放大倍數(shù)Auc之比的絕對值

用分貝表示為

共模抑制比越大，表示差分放大電路對共模信號的抑制作用越強(qiáng)。電路完全對稱時，若采用雙端輸出，由于Auc≈0，KCMR趨于無窮大；為了提高CMR，必須提高Re，常采用直流電阻小、交流電阻大的電流源代替Re；調(diào)節(jié)Rp用以解決兩邊電路不對稱造成的輸入為零，輸出不為零的現(xiàn)象。第一節(jié)差動放大電路第一節(jié)差動放大電路三、具有恒流源的差動放大電路（共模抑制比很高）減少共模放大倍數(shù)的思路：增大RE用恒流源代替RE簡化畫法ui1T1+VCCT2RCuodui2RCVEEI0ui1T1+VCCT2RCR2uodui2RC–VEER1R3IC3T3T3管的基極電壓T3管的集電極電流第一節(jié)差動放大電路四、差動放大電路的四種接法

差動放大器共有四種輸入輸出方式:

1.雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出）

2.雙端輸入、單端輸出（雙入單出）

3.單端輸入、雙端輸出（單入雙出）

4.單端輸入、單端輸出（單入單出）主要討論的問題有：

差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻第一節(jié)差動放大電路1.雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）共模電壓放大倍數(shù)（3）差模輸入電阻（4）輸出電阻第一節(jié)差動放大電路2.雙端輸入單端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)

（2）差模輸入電阻（3）輸出電阻雙入單出的RL接到一管的輸出端，輸出電壓是雙入單出的1/2，故電壓放大倍數(shù)是雙入單出的1/2。輸出電壓此時加到RL和RC的并聯(lián)上。第一節(jié)差動放大電路（4）共模電壓放大倍數(shù)×共模等效電路：第一節(jié)差動放大電路

3.單端輸入雙端輸出×單端輸入等效雙端輸入:

因為右側(cè)的Rs1+rbe歸算到發(fā)射極回路的值[(Rs+rbe)/(1+)]<<Re，故Re對Ie

分流極小，可忽略，于是有vi1=－vi2=vi/2計算同雙端輸入雙端輸出：第一節(jié)差動放大電路4.單端輸入單端輸出×注意放大倍數(shù)的正負(fù)號：設(shè)從T1的基極輸入信號，如果從C1

輸出，為負(fù)號；從C2

輸出為正號。

計算同雙入單出：

第一節(jié)差動放大電路差分放大電路四種接法的性能比較接法性能差分輸入雙端輸出差分輸入單端輸出單端輸入雙端輸出×單端輸入單端輸出×AdKCMR很高很高較高較高RidRo第一節(jié)差動放大電路接法性能差分輸入雙端輸出差分輸入單端輸出單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出特性

1.Ad與單管放大電路基本相同。

2.在理想情況下，KCMR∞。

3.適用于差分輸入、雙端輸出，輸入信號及負(fù)載的兩端均不接地的情況。

1.Ad

約為雙端輸出時的一半。

2.由于引入共模負(fù)反饋，仍有較高的KCMR。

3.適用于將雙端輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。

1.Ad與單管放大電路基本相同。

2.在理想情況下，KCMR∞。

3.適用于將單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸出。

1.Ad

約為雙端輸出時的一半。

2.比單管放大電路具有較強(qiáng)的抑制零漂的能力。

3.適用于輸入、輸出均要求接地的情況。

4.選擇不同管子輸出，可使輸出電壓與輸入電壓反相或同相。已知：Rc1=Rc2=10K，Rb1=Rb2=1K，Re=5KVcc=12V，VEE=6V，rbb‘=300，求：1、靜態(tài)工作點(diǎn)2、負(fù)載電阻和時的差模放大倍數(shù)解：1、靜態(tài)工作點(diǎn)∵∴當(dāng)時當(dāng)時已知：求：1、靜態(tài)工作點(diǎn)

2、差模放大倍數(shù)解：1、靜態(tài)工作點(diǎn)2、差模放大倍數(shù)第二節(jié)直接耦合功率放大電路對功率放大電路的要求輸出功率要大非線性失真要小效率要高效率低，意味著消耗在電路內(nèi)部的能量多，這部分能量轉(zhuǎn)換成熱能，使功放管等元件溫度升高，造成電路自身的不穩(wěn)定功率放大電路的分類靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間，在整個信號周期內(nèi)，三極管都有電流流過，稱為甲類功率放大電路。無輸入信號時，電源提供的功率全部消耗在功放管和電阻上，以集電結(jié)損耗為主；有信號輸入時，電源一部分功率轉(zhuǎn)換為有用的輸出功率，信號愈大，輸出功率也愈大。第二節(jié)直接耦合功率放大電路把靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得低一點(diǎn)，管耗就小，效率就可提高。稱為甲乙類功率放大電路。把靜態(tài)工作點(diǎn)Q降到最低，使集電極靜態(tài)電流ICQ=0，在輸入信號的整個周期內(nèi)，三極管只有半個周期有電流流過，稱乙類功率放大電路。靜態(tài)時，電源供給功率為零，管耗為零。這種功率放大電路的效率最高，但波形失真最大。第二節(jié)直接耦合功率放大電路一、乙類雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路(OCL)T1、T2管參數(shù)相同，兩管直接耦合成共集電極放大電路。靜態(tài)時，ui=0，T1、T2管均截止，IB=0，IC=0，兩管處于乙類工作狀態(tài)。第二節(jié)直接耦合功率放大電路動態(tài)時(電路為射極輸出形式)當(dāng)ui＞0時，uo≈ui，為信號的正半周；當(dāng)ui＜0時，uo≈ui，為信號的負(fù)半周。結(jié)論：T1、T2管在一個周期內(nèi)輪流導(dǎo)通，交替工作，使輸出信號uo取得完整波形，因而稱為互補(bǔ)對稱電路。第二節(jié)直接耦合功率放大電路二、甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路在分析乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路時，忽略了三極管發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓UBE(on)，當(dāng)輸入信號，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出電流、電壓均為零，使輸出波形在正、負(fù)半周交接處出現(xiàn)失真，這種失真稱為交越失真。第二節(jié)直接耦合功率放大電路☆二極管D1、D2組成偏置電路，為T1、T2管提供偏置電壓。靜態(tài)時，給每個管子一定的微電流，管子微導(dǎo)通。靜態(tài)時，調(diào)節(jié)Rw使發(fā)射極電位為0，UB1B2電壓大于T1和T2死區(qū)電壓之和。Ui正半周時，T1發(fā)射結(jié)電壓逐漸升高，T1導(dǎo)通，T2截止。Ui負(fù)半周時，T1發(fā)射結(jié)電壓逐漸降低，T1截止，T2導(dǎo)通。第二節(jié)直接耦合功率放大電路三、采用復(fù)合管的互補(bǔ)對稱功率放大電路1.復(fù)合管第二節(jié)直接耦合功率放大電路優(yōu)點(diǎn)可以獲得很高的電流放大系數(shù)；提高中間級的輸入電路；提高了集成運(yùn)放總的電壓放大倍數(shù)。復(fù)合管的構(gòu)成：+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2VT1bVT2eciC1由兩個或兩個以上三極管組成。復(fù)合管共射電流放大系數(shù)值由圖可見圖1第二節(jié)直接耦合功率放大電路+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2VT1bVT2eciC1則三極管輸入電阻

rbe其中所以顯然，、rbe

均比一個管子1、rbe1提高了很多倍。圖2第二節(jié)直接耦合功率放大電路構(gòu)成復(fù)合管時注意

1.前后兩個三極管連接關(guān)系上，應(yīng)保證前級輸出電流與后級輸入電流實(shí)際方向一致。

2.外加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個管子均為發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，使管子工作在放大區(qū)。復(fù)合管的接法VT1bVT2ecVT2VT1bec(a)NPN型(b)PNP型第二節(jié)直接耦合功率放大電路(c)NPN型cVT1bVT2e(d)PNP型VT2VT1bec結(jié)論

1.兩個同類型的三極管組成復(fù)合管，其類型與原來相同。復(fù)合管的12，復(fù)合管的rbe

=rbe1。

2.兩個不同類型的三極管組成復(fù)合管，其類型與前級三極管相同。復(fù)合管的12，復(fù)合管的rbe

=rbe1

。

3.在集成運(yùn)放中，復(fù)合管不僅用于中間級，也常用于輸入級和輸出級。第二節(jié)直接耦合功率放大電路2.準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級OCL的T2和T4管子類型不同，特性不一致；采用同種類型的T2和T4管電路叫準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級電路。第二節(jié)直接耦合功率放大電路×準(zhǔn)互補(bǔ)工作原理：當(dāng)輸入正弦電壓uI

時uI>0，VT1導(dǎo)通，VT2截止iC1：+VCCVT1RL地uI<0，VT2導(dǎo)通，VT1截止iC2：地RLVT2-VCC當(dāng)uI

為正弦電壓時，iL

與uO

基本上也是正弦波。R1VT1R2+uoRuI+VCCic2VT2ic1iB2iB1iLRL-VCCNPNPNPVD1VD2采用復(fù)合管的OCL電路第二節(jié)直接耦合功率放大電路說明：

1.在上述互補(bǔ)對稱電路工作在射極輸出器狀態(tài)，輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。

2.R1、R、R2、VD1、VD2

支路能夠減小失真，改善波形。交越失真第二節(jié)直接耦合功率放大電路互補(bǔ)對稱電路Rb1Rb2uoRuI+VCCVT2RL-VCCNPNVD1VD2VT1NPNVT3PNPPNPVT4準(zhǔn)互補(bǔ)對稱電路Rb1Rb2uoRuI+VCCVT2RL-VCCVD1VD2VT1VT3VT4Re1Re2改進(jìn)：缺點(diǎn)：由于VT3、VT4

類型不同，互補(bǔ)性差。四、功率放大電路的最大輸出功率和效率最大輸出功率電源消耗的平均功率效率第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路集成電路的特點(diǎn)由于制造工藝上的原因，模擬集成電路與分立元件電路相比有以下特點(diǎn)：

1．電阻和電容的值不宜做得太大，電路結(jié)構(gòu)上采用直接耦合方式。

2．為克服直接耦合電路的溫度漂移，常采用差分放大電路。

3．盡量采用半導(dǎo)體三極管(或場效應(yīng)管)代替電阻、電容和二極管等元件。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路一、集成運(yùn)算放大器的組成和電路符號集成運(yùn)放的內(nèi)部電路通常由偏置電路、輸入級、中間級和輸出級組成?！镙斎霕O是集成運(yùn)放性能指標(biāo)好壞的關(guān)鍵，常采用差分放大電路來減小溫度漂移，并提供運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端?！镏虚g級主要用來放大，常采用帶有源負(fù)載的共發(fā)射極放大電路來提高電壓增益。★輸出極用來提高輸出電壓和電流的幅度，要求輸出功率和帶負(fù)載能力強(qiáng)。常用PNP和NPN管構(gòu)成的互補(bǔ)對稱共集電極放大電路，又稱OCL功率放大電路。并設(shè)有過載保護(hù)措施。

★偏置電路為各級放大電路提供合適的靜態(tài)電流，以便確定合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般用恒流源實(shí)現(xiàn)。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)放組成框圖運(yùn)算放大器電路符號1、反相輸入端，用符號“–”表示。由此輸入的信號，輸出與輸入信號反相；2、同相輸入端，用符號“+”表示。由此輸入的信號，輸出與輸入信號同相；3、輸出端。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路二、集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性把集成運(yùn)放輸出電壓與輸入電壓（即同相端與反相端之間的電壓）之間的關(guān)系曲線稱作電壓傳輸特性

線性區(qū)：飽和區(qū)：

第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路三、集成運(yùn)算放大器的主要性能指標(biāo)1．輸入失調(diào)電壓Uos(或稱輸入補(bǔ)償電壓)理想的運(yùn)算放大器，當(dāng)輸入為零時(指同向和反向輸入端同時接地)，輸出電壓應(yīng)該為零，由于工藝等原因造成元件參數(shù)不對稱，輸出并不為零。通常用失調(diào)電壓來反映這種不對稱程度。當(dāng)輸入端為加入一補(bǔ)償電壓Uos，可使輸出電壓為零，一般為幾個毫伏。越小越好。2、輸入失調(diào)電流Ios(或稱輸入補(bǔ)償電流)放大器兩個輸入端的靜態(tài)基極電流之差，稱為輸入失調(diào)電流，即Ios

=IB1-IB2Ios破壞放大器的平衡，一般是幾十納安。越小越好。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路3、輸入偏置電流IB兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值稱為輸入偏置電流，即IB=(IB1+IB2)/2。一般為幾百納安，越小越好。4、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Auo(Ad)當(dāng)運(yùn)放未接反饋電路時其本身的差模直流電壓放大倍數(shù)，即Auo愈高，所構(gòu)成的運(yùn)放電路愈穩(wěn)定，運(yùn)算精度也愈高。Auo一般為104~107dB或80~140dB.。5、最大輸出電壓Uom(或稱輸出峰一峰電壓)輸出不失真的最大輸出電壓值。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路6、最大共模輸入電壓Uicm由于差動輸入級對共模信號有抑制作用，因此運(yùn)放的輸出基本上不受其影響。抑制共模信號的作用是在一定的共模電壓范圍內(nèi)才有效，如超出此范圍，將使運(yùn)放內(nèi)部管子工作在不正常狀態(tài)(處于飽和或截止)，抑制能力顯著下降，甚至造成器件損壞。7、最大差模輸入電壓UidmUidm是指兩輸入端之間所能承受的最大差模輸入電壓。超過這個電壓值，輸入級某側(cè)晶體管將會出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象，其典型值為幾伏到幾十伏。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)放開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)與開環(huán)共模電壓放大倍數(shù)之比就是集成運(yùn)放的共模抑制比，CMR常用分貝表示。越大越好；8、共模抑制比KCMR9、差模輸入電阻Rid

和輸出電阻RoRid表征兩輸入端對差摸信號呈現(xiàn)的輸入電阻，其值為幾百千歐至數(shù)兆歐。Rid越大對信號源的影響及所引起的動態(tài)誤差越小。Ro是指開環(huán)狀態(tài)下輸出電阻，越小越好。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路幾種專用集成運(yùn)放的特點(diǎn)（1）高速型：轉(zhuǎn)換速度高、過渡過程短，常用于快速數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；（2）高阻型：輸入級采用場效應(yīng)管，輸入阻抗高，適用于測量及采樣保持電路（3）高壓型：可在大電壓幅度下工作，適用于比較高的差模輸入和共模輸入的電壓范圍，具有較大的輸出幅度。（4）低功耗型：靜態(tài)功耗低，能在低的電源電壓下工作，且有良好的電氣特性。適用于對能源要求嚴(yán)格限制的遙感、遙測、生物功能器械及某些化工控制系統(tǒng)。（5）高精度型：具有失調(diào)電壓和失調(diào)電流及其溫漂小、共模抑制比較高等優(yōu)點(diǎn)，也稱為低漂移或低噪聲集成運(yùn)放，適用于精密測量、精密模擬計算、高增益交流放大、自動控制儀表等（6）寬帶型：上限頻率高，可構(gòu)成寬頻帶運(yùn)算電路（7）超高壓、大電流型：有較高的輸出電壓，并能輸出較大電流，可使負(fù)載獲得較大功率，適用于功率放大器。第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路四、使用集成運(yùn)算放大器的一些實(shí)際問題1.集成運(yùn)放類型的選擇及粗測2.集成運(yùn)放使用中可能出現(xiàn)的異常(1)不能調(diào)零調(diào)零電位器故障；電路接線有誤或有虛焊；反饋極性接錯或負(fù)反饋開環(huán)；集成運(yùn)放內(nèi)部損壞；重新接通即可恢復(fù)為輸入信號過大而造成“堵塞”現(xiàn)象原因(2)漂移現(xiàn)象嚴(yán)重存在虛焊點(diǎn)運(yùn)放產(chǎn)生自激振蕩或受強(qiáng)電磁場干擾集成運(yùn)放靠近發(fā)熱元件輸入回路二極管受光照射調(diào)零電位器滑動端接觸不良集成運(yùn)放本身損壞或質(zhì)量不合格原因(3)產(chǎn)生自激振蕩消振措施按規(guī)定部位和參數(shù)接入校正網(wǎng)絡(luò)防止反饋極性接錯避免負(fù)反饋過強(qiáng)合理安排接線，防止雜散電容過大第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路3.集成運(yùn)放的保護(hù)(1)輸入保護(hù)(a)反相輸入保護(hù)(b)同相輸入保護(hù)+V+AR1VD1VD2RFR-VuOuI保護(hù)元件保護(hù)元件uO+AR1RFVD1VD2uI保護(hù)元件輸入保護(hù)第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路(2)電源極性錯接保護(hù)保護(hù)元件：VD1、VD2(3)輸出端錯接保護(hù)保護(hù)元件：穩(wěn)壓管VDZ1、VDZ2+AVD1VD2+AR1VDZ1VDZ2RFuOuI利用穩(wěn)壓管保護(hù)運(yùn)放電源接錯保護(hù)第三節(jié)集成運(yùn)算放大電路×（4）輸出限流保護(hù)保護(hù)元件：VT1、VT2(b)保護(hù)管工作特性正常工作時工作點(diǎn)在

A；工作電流過大，工作點(diǎn)經(jīng)B

移到C

或D

點(diǎn)。(a)電路圖BCDAICUCEO+AVT1VT2VEER2R3R4R1VT4R5VT3+VCCC1C1C2第四節(jié)放大電路中的反饋放大電路的反饋反饋的基本概念及判斷方法負(fù)反饋對放大電路性能的影響深度負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)分析負(fù)反饋方框圖構(gòu)成負(fù)反饋四種組態(tài)輸入/出電阻非線性失真增益頻帶寬度判斷舉例分類及判斷方法一般表達(dá)式分析步驟引入原則第四節(jié)放大電路中的反饋1.反饋定義一、反饋的基本概念所謂反饋，就是在電子系統(tǒng)中把輸出回路的電量（電壓或電流）饋送到輸入回路的過程。在電子電路中，將輸出量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部通過一定的電路形式作用到輸入回路，用來影響其輸入量(輸入電壓或輸入電流)的措施稱為反饋。取樣的輸出量：電壓or電流影響的輸入量：電壓or電流存在一個反向傳輸信號的電路影響效果：增大or減小有無反饋的判斷電壓反饋、電流反饋串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋正反饋、負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的反饋2.反饋舉例反饋通路—信號反向傳輸?shù)那篱_環(huán)—無反饋通路閉環(huán)—有反饋通路反饋通路（反饋網(wǎng)絡(luò)）信號的正向傳輸

有無反饋判斷：若有反饋通路（閉環(huán)）則引入了反饋?第四節(jié)放大電路中的反饋3.直流反饋和交流反饋1Re2—只有直流反饋Re1—既有直流反饋又有交流反饋

直流通路中存在的反饋直流反饋（穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)）

交流通路中存在的反饋交流反饋（改善交流性能）第四節(jié)放大電路中的反饋1.構(gòu)成信號源輸出信號反饋放大電路的輸入信號反饋信號基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）比較環(huán)節(jié)引反饋前引反饋后閉環(huán)有反饋│Xid

│>│Xi│正反饋│Xid│>│Xi│

負(fù)反饋二、負(fù)反饋放大電路的方框圖第四節(jié)放大電路中的反饋2.增益的一般表達(dá)式1）表達(dá)式推導(dǎo)開環(huán)增益反饋系數(shù)已知：且比較環(huán)節(jié)閉環(huán)增益求：第四節(jié)放大電路中的反饋推導(dǎo)過程：即閉環(huán)增益的一般表達(dá)式稱為反饋深度決定的大小關(guān)系（書上為）第四節(jié)放大電路中的反饋2）反饋深度的討論—正反饋與負(fù)反饋稱為反饋深度增益負(fù)反饋稱為深度負(fù)反饋增益正反饋?zhàn)约ふ袷幍谒墓?jié)放大電路中的反饋反饋對凈輸入信號的影響（換一個角度）影響效果：增大or減小正反饋、負(fù)反饋若同相，則引反饋前引反饋后凈輸入信號

Xo

增益

負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的反饋若反相，則凈輸入信號

Xo

增益

正反饋正負(fù)反饋的判斷方法尋找的相位關(guān)系，同相負(fù)反饋，反相正反饋。引反饋前引反饋后第四節(jié)放大電路中的反饋3)正反饋與負(fù)反饋的作用效果某種原因（溫漂）負(fù)反饋正反饋穩(wěn)定不穩(wěn)定第四節(jié)放大電路中的反饋1.分類及判斷方法三、負(fù)反饋的四種組態(tài)電流反饋：將負(fù)載短路，反饋量仍然存在。電壓反饋：將負(fù)載短路，反饋量為零。判斷方法：看輸出端第四節(jié)放大電路中的反饋凈輸入電壓凈輸入電流并聯(lián)反饋：接于相同輸入端。接于不同輸入端。串聯(lián)反饋：判斷方法：看輸入端串聯(lián)并聯(lián)第四節(jié)放大電路中的反饋電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)第四節(jié)放大電路中的反饋2.四種組態(tài)判斷舉例判斷方法匯總有無反饋有反饋通路（閉環(huán)）引入了反饋串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋看輸入端并聯(lián)：反饋量輸入量接于同一輸入端。接于不同的輸入端。串聯(lián)：反饋量輸入量反饋極性（正、負(fù)反饋）瞬時極性法串聯(lián)情況下正負(fù)反饋判斷：Xf與Xi的相位相同為負(fù)反饋；相位相反為正反饋.并聯(lián)情況下正負(fù)反饋判斷:

Xf流出節(jié)點(diǎn)為負(fù)反饋；流進(jìn)節(jié)點(diǎn)為正反饋電壓反饋、電流反饋看輸出端電流反饋：將負(fù)載短路，反饋量仍然存在。電壓反饋：將負(fù)載短路，反饋量為零。iifibufuiube第四節(jié)放大電路中的反饋ib=i-if并聯(lián)反饋ube=ui-uf串聯(lián)反饋第四節(jié)放大電路中的反饋RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：采樣電阻很大第四節(jié)放大電路中的反饋電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf采樣電阻很小第四節(jié)放大電路中的反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋例第四節(jié)放大電路中的反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋例第四節(jié)放大電路中的反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋例第四節(jié)放大電路中的反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋例第四節(jié)放大電路中的反饋判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。

解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進(jìn)行判別。(+)(+)(-)(-)凈輸入量增大正反饋反饋通路交、直流均有信號的正向傳輸不同點(diǎn)串聯(lián)例第四節(jié)放大電路中的反饋交流反饋交、直流反饋判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。例

解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進(jìn)行判別。第四節(jié)放大電路中的反饋(+)(+)(-)(-)凈輸入量減小負(fù)反饋反饋通路ifidii判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。例解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進(jìn)行判別。第四節(jié)放大電路中的反饋級間反饋通路(+)(+)(+)(+)(-)凈輸入量級間負(fù)反饋反饋通路本級反饋通路判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。例

解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進(jìn)行判別。第四節(jié)放大電路中的反饋(+)(-)(-)(+)(+)(+)(+)(+)判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。并判斷反饋的極性和類型（組態(tài)）。例局部反饋電壓并聯(lián)正反饋解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進(jìn)行判別。局部反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋級間反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的反饋分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋RLvOvFvd(vbe)

vO電壓負(fù)反饋的特性

—穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定過程：負(fù)載變化時，輸出電壓穩(wěn)定—輸出電阻↓例第四節(jié)放大電路中的反饋增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋?zhàn)饔谩Ｗⅲ罕倦娐分蠧1、C2也起到隔直作用。分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋例+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C第四節(jié)放大電路中的反饋增加旁路電容C后，Rf只對直流起反饋?zhàn)饔谩?–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1C分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋例第四節(jié)放大電路中的反饋比較方式——串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的兩個電極。有：

此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。

對于三極管來說，反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個加在基極一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極。有：

vd

=vi-vFid=iI-iF對運(yùn)算放大器對三極管

此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系。

對于運(yùn)算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個加在同相輸入端一個加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。第四節(jié)放大電路中的反饋方法一：當(dāng)電路比較簡單時，可直接用微變等效電路分析。+UCCRCRB1RB2RE1RE2CEC2C1uouiUBEIEUBUE例：四、深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析Exit第四節(jié)放大電路中的反饋放大倍數(shù)穩(wěn)定性的比較：=60時,

Ao

=-93=50時,Ao

=-77=60時,AF=-19.4=50時,AF

=-18.6無負(fù)反饋時：有負(fù)反饋時：RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k第四節(jié)放大電路中的反饋性能比較：結(jié)論:

(1)輸入電阻提高了。

(2)放大倍數(shù)減小了，但穩(wěn)定了，即受晶體管的影響減小。無RF有RF放大倍數(shù)-93-19.4輸入電阻1.52k5.9k

輸出電阻5k5k

RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k第四節(jié)放大電路中的反饋方法二：從負(fù)反饋電路的閉環(huán)放大倍數(shù)的公式出發(fā)。先計算Ao和F。計算AF。例：+UCCRCRB1RB2RE1RE2CEC2C1uouiUBEIEUBUE第四節(jié)放大電路中的反饋F-0.1/(5//5)=-0.04RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62k與方法一的計算結(jié)果基本相同。第四節(jié)放大電路中的反饋方法三：放大倍數(shù)的近似計算。例：+UCCRCRB1RB2RE1RE2CEC2C1uouiUBEIEUBUE第四節(jié)放大電路中的反饋若（1+

）RF>>rbe,則與方法一比較：在深度負(fù)反饋下，兩種方法結(jié)果一致。+UCCRCRB1RB2RE1RE2CEC2C1uouiUBEIEUBUE

降低了放大倍數(shù)但使放大器的性能得以改善：第四節(jié)放大電路中的反饋五、負(fù)反饋對放大電路性能的改善在放大器中引入負(fù)反饋

提高增益的穩(wěn)定性減少非線性失真抑制環(huán)內(nèi)噪聲對輸入電阻和輸出電阻的影響擴(kuò)展頻帶均可用自動調(diào)整作用來解釋Exit第四節(jié)放大電路中的反饋1.提高增益的穩(wěn)定性定性理解：在深度負(fù)反饋條件下，即表達(dá)式中約去A

即抵消了增益受各種因素的影響閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性反饋網(wǎng)絡(luò)一般由穩(wěn)定的線性元件組成第四節(jié)放大電路中的反饋定量推導(dǎo)：則閉環(huán)時只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對變化量是開環(huán)的1/(1+AF)例：某種原因

A變化了5％，引入反饋深度為1+AF=10的負(fù)反饋，則閉環(huán)增益AF的變化只有0.5％信號及、在四種反饋?zhàn)钁B(tài)中的具體形式第四節(jié)放大電路中的反饋電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)第四節(jié)放大電路中的反饋2.對輸入電阻和輸出電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋——并聯(lián)負(fù)反饋——電壓負(fù)反饋——電流負(fù)反饋——增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流第四節(jié)放大電路中的反饋（1）串聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻無反饋時：有反饋時：第四節(jié)放大電路中的反饋（2）并聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻無反饋時：有反饋時：第四節(jié)放大電路中的反饋電壓負(fù)反饋→穩(wěn)定輸出電壓（當(dāng)負(fù)載變化時）→恒壓源→輸出電阻小。(3)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小

電流負(fù)反饋→穩(wěn)定輸出電流（當(dāng)負(fù)載變化時）→恒流源→輸出電阻大。(4)電流負(fù)反饋使輸出電阻提高第四節(jié)放大電路中的反饋(1)找出信號放大通路和反饋通路(2)用瞬時極性法判斷正、負(fù)反饋(3)判斷交、直流反饋(4)判斷反饋組態(tài)(5)標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量(6)估算深度負(fù)反饋條件下電路的分析負(fù)反饋放大電路的一般步驟第四節(jié)放大電路中的反饋要穩(wěn)定直流量—引直流負(fù)反饋要穩(wěn)定交流量—引交流負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電壓—引電壓負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電流—引電流負(fù)反饋要增大輸入電阻—引串聯(lián)負(fù)反饋要減小輸入電阻—引并聯(lián)負(fù)反饋為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則本章習(xí)題解析一、填空題2.1在直接耦合放大電路中，如果輸入端沒有信號，在輸出端也會看到有輸出信號，這種現(xiàn)象稱為

。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因主要是

、

和

。2.2在集成運(yùn)算放大電路中，各級之間常采用的耦合方式是

。2.3差動放大電路有

、