電子線路高教第四電子課件五

5.2負反饋對放大器性能的影響5.4深度負反饋*5.3負反饋放大器的性能分析5.1反饋放大器的基本概念第5章放大器中的負反饋5.5負反饋放大器的穩(wěn)定性5.1反饋放大器的基本概念反饋放大器的組成將放大器輸出信號的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)回送到電路輸入端，并對輸入信號進行調(diào)整，所形成的閉合回路即反饋放大器。反饋放大器組成框圖基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)kfxoxixixf凈輸入信號

輸入信號反饋信號輸出信號第5章放大器中的負反饋反饋放大器增益一般表達式基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)kfxoxixixf開環(huán)增益反饋系數(shù)閉環(huán)增益反饋深度環(huán)路增益反饋深度

F(或環(huán)路增益T)是衡量反饋強弱的一項重要指標(biāo)。其值直接影響電路性能。第5章放大器中的負反饋反饋極性由于凈輸入信號若

xf

削弱了xi，使

xi<xi負反饋若

xf

增強了xi，使

xi>xi正反饋說明負反饋具有自動調(diào)整作用，可改善放大器性能。

例：某原因正反饋使放大器工作不穩(wěn)定，多用于振蕩器中。負反饋的自動調(diào)整作用是以犧牲增益為代價的。第5章放大器中的負反饋四種類型負反饋放大器

根據(jù)輸出端連接方式電壓反饋AkfRL+-voxixfxi在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號取自負載上輸出電壓的反饋稱為電壓反饋。輸出量xo=voxixfxiAkfRLio在輸出端，凡反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接，反饋信號取自負載中輸出電流的反饋稱為電流反饋。電流反饋輸出量xo=io第5章放大器中的負反饋

根據(jù)輸入端連接方式串聯(lián)反饋在輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器串接，反饋信號以電壓vf

的形式出現(xiàn)，并在輸入端進行電壓比較，即

vi=vi

-

vf

。在輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器并接，反饋信號以電流if

的形式出現(xiàn)，并在輸入端進行電流比較，即

ii

=ii

-

if

。并聯(lián)反饋AkfRS+-vs+-vivfvi+-+-xoAkfRSiSiiifiixo第5章放大器中的負反饋四種類型負反饋放大器增益表達式AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voArkfgRL+-voRSiSiiifii電壓串聯(lián)負反饋開環(huán)電壓增益電壓反饋系數(shù)閉環(huán)電壓增益電壓并聯(lián)負反饋開環(huán)互阻增益互導(dǎo)反饋系數(shù)閉環(huán)互阻增益第5章放大器中的負反饋AgkfrRLioRS+-vs+-vivfvi+-+-RSiSiiifiiAikfiRLio電流串聯(lián)負反饋開環(huán)互導(dǎo)增益互阻反饋系數(shù)閉環(huán)互導(dǎo)增益電流并聯(lián)負反饋開環(huán)電流增益電流反饋系數(shù)閉環(huán)互阻增益注意：不同反饋類型對應(yīng)不同輸入、輸出電量，因此不同類型反饋電路的

A、kf、Af

含義不同。第5章放大器中的負反饋Akfxoxixfxi反饋極性與類型的判別判斷是否為反饋電路看電路輸出與輸入之間是否接有元件，若有則為反饋電路，該元件即為反饋元件。例1Rf

為反饋元件。RE為反饋元件。第5章放大器中的負反饋viVCCRCRfvoviVCCRCvo+-+-RERB1RB2例2

判斷反饋類型—采用短路法假設(shè)輸出端交流短路，若反饋信號消失，則為電壓反饋；反之為電流反饋。判斷電壓與電流反饋判斷串聯(lián)與并聯(lián)反饋假設(shè)輸入端交流短路，若反饋作用消失，則為并聯(lián)反饋；反之為串聯(lián)反饋。AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voiiiiioRSiSifAikfiRL第5章放大器中的負反饋

判斷反饋極性—采用瞬時極性法Akfxoxixfxi設(shè)vi

瞬時極性為用正負號表示電路中各點電壓的瞬時極性，或用箭頭表示各節(jié)點電流瞬時流向的方法稱瞬時極性法。

比較xf與xi的極性(

xi=

xi

-

xf)若xf與xi同相，使xi減小的，為負反饋；若xf

與xi

反相，使xi增大的，為正反饋。經(jīng)A判斷vo？？經(jīng)kf判斷

xf？？第5章放大器中的負反饋說明用瞬時極性法比較xf與xi極性時：若是并聯(lián)反饋：則需根據(jù)電壓的瞬時極性，標(biāo)出相關(guān)支路的電流流向，然后用電流進行比較(ii=

ii

-

if)。若是串聯(lián)反饋：則直接用電壓進行比較(vi=

vi

-

vf)。按交、直流性質(zhì)分：直流反饋：交流反饋：反饋信號為直流量，用于穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點。反饋信號為交流量，用于改善放大器動態(tài)性能。多級放大器中的反饋：局部反饋：越級反饋：反饋由本級輸出信號產(chǎn)生，可忽略。

輸出信號跨越一個以上放大級向輸入端傳送的稱為級間(或越級)反饋。

第5章放大器中的負反饋例1判斷電路的反饋極性和反饋類型。

假設(shè)輸出端交流短路，Rf

引入的反饋消失電壓反饋。

假設(shè)輸入端交流短路，Rf

的反饋作用消失并聯(lián)反饋。

分析：→則

vc

為○-

假設(shè)vi

瞬時極性為○+○+○-→形成的if

方向如圖示。iiifib因凈輸入電流ib=ii

-

if<ii負反饋。

結(jié)論：Rf

引入電壓并聯(lián)負反饋。第5章放大器中的負反饋viVCCRCRfvo+-+-例

2判斷圖示電路的反饋極性和反饋類型。

假設(shè)輸出端交流短路，RE

上的反饋依然存在電流反饋。

假設(shè)輸入端交流短路，RE

上的反饋沒有消失串聯(lián)反饋。

分析：

假設(shè)vi

瞬時極性為○+因凈輸入電壓vbe=vi

-

vf<vi負反饋。

結(jié)論：RE

引入電流串聯(lián)負反饋。○+→則ve(即vf)極性為○+○+第5章放大器中的負反饋viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viRCvo+-+-RERB1RB2例3判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。

-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo○+○-○-電流并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)正反饋○+○-○-○-○+○-電壓并聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋○+○+○+第5章放大器中的負反饋viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RST1T2T3例4判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。

viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf○+○-○-○+○+○+電流串聯(lián)負反饋○+電流并聯(lián)負反饋第5章放大器中的負反饋例4判斷下列電路的反饋極性和反饋類型。

○+○+○+○+○-電壓并聯(lián)正反饋○-○+電壓串聯(lián)負反饋第5章放大器中的負反饋viVCCRD1vo+-+-RS1RG2RD2RS2RfRG1viVCCRD1vo+-+-RS1RG2RD2RS2RfRG1降低增益5.2負反饋對放大器性能的影響反饋越深，電路增益越小。由得知：注：當(dāng)取源增益時，上式依然成立，即減小增益靈敏度(或提高增益穩(wěn)定性)

定義由得(2)(1)得(1)(2)反饋越深，增益靈敏度越小。第5章放大器中的負反饋改變輸入、輸出電阻輸入電阻串聯(lián)反饋+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-viiixo基放輸入電阻環(huán)路增益反饋電路輸入電阻：引入串聯(lián)反饋，反饋越深，輸入電阻越大。結(jié)論第5章放大器中的負反饋并聯(lián)反饋反饋電路輸入電阻：引入并聯(lián)反饋，反饋越深，輸入電阻越小。結(jié)論AkfRiRsisifii+-viiixo基放輸入電阻環(huán)路增益第5章放大器中的負反饋輸出三電阻電壓三反饋Ro：考三慮反三饋網(wǎng)三絡(luò)負三載效三應(yīng)后三，基三放輸三出電三阻。Ast：負三載開三路時三，基三本放三大器三源增三益。i+-v基放RoxfxsAstxs反饋網(wǎng)絡(luò)+-令xs=0由定義得Rof電路模型：由圖得引入電壓反饋，反饋越深，輸出電阻越小，vo

越穩(wěn)定。結(jié)論基放RoxfxsAstxs反饋網(wǎng)絡(luò)+-RLxsvo+-第三5三章三放大三器中三的負三反饋電流三反饋Ro：考三慮反三饋網(wǎng)三絡(luò)負三載效三應(yīng)后三，基三放輸三出電三阻。Asn：負三載短三路時三，基三本放三大器三源增三益。由定三義得Rof電路三模型三：由圖得引入電流反饋，反饋越深，輸出電阻越大，io

越穩(wěn)定。結(jié)論基放RoxsxfxsioAsnxsRL反饋網(wǎng)絡(luò)令xs=0i+-v基放RoxfxsAsnxs反饋網(wǎng)絡(luò)第三5三章三放大三器中三的負三反饋減小三頻率三失真(或擴三展通三頻帶)由于三負反三饋降三低了三電路三增益三靈敏三度，三因此三放大三器可三在更三寬的三通頻三帶范三圍內(nèi)三維持三增益三不變?nèi)?。單極三點系三統(tǒng)引三入負三反饋三后，三反饋三越深三，上三限角三頻率三越大三,增三益越三小，三但其三增益三帶寬三積維三持不三變。設(shè)基放為單極點系統(tǒng)：則若反饋網(wǎng)絡(luò)反饋系數(shù)為：則閉環(huán)系統(tǒng)：其中三：注意三：通頻三帶的三擴展三是以三降低三增益三為代三價的三。第三5三章三放大三器中三的負三反饋減小三非線三性失三真基本放大器vovivfvi例如三：一三基本三放大三器，引入三負反三饋反饋網(wǎng)絡(luò)注意三：負三反饋三只能三減小三反饋三環(huán)內(nèi)三的失三真，三若輸三入信三號本三身產(chǎn)生三失真三，反三饋電三路無三能為三力。輸入三正弦三信號三時，三輸出三產(chǎn)生三失真三。vo失真減小三。第三5三章三放大三器中三的負三反饋噪聲三性能三不變同減三小非三線性三失真三一樣三，引三入負三反饋三可減三小噪三聲。注意三：負反三饋在三減小三噪聲三的同三時，三有用三信號三以同三樣的三倍數(shù)三在減三小，三其信三噪比三不變?nèi)?。因此三，引三入負三反饋三放大三器噪三聲性三能不三變。綜上三所述三，負三反饋三對放三大器三性能三影響三主要三表現(xiàn)三為：降低三增益減小三增益三靈敏三度(或提三高增三益穩(wěn)三定性)改變?nèi)娐啡斎肴⑤斎鲭娙铚p小三頻率三失真(或擴三展通三頻帶)減小三非線三性失三真噪聲三性能三不變第三5三章三放大三器中三的負三反饋在電三路輸三出端基本三放大三器引三入負三反饋三的原三則若要求電路vo

穩(wěn)定或Ro

小應(yīng)引入電壓負反饋。若要求電路io

穩(wěn)定或Ro

大應(yīng)引入電流負反饋。在電三路輸三入端若要求Ri

大或從信號源索取的電流小引入串聯(lián)負反饋。若要求Ri

小或從信號源索取的電流大引入并聯(lián)負反饋。反饋三效果三與信三號源三內(nèi)阻RS的關(guān)三系若電路采用RS較小的電壓源激勵應(yīng)引入串聯(lián)負反饋若電路采用RS較大的電流源激勵應(yīng)引入并聯(lián)負反饋第三5三章三放大三器中三的負三反饋反饋三效果三與RS關(guān)系三的說三明：串聯(lián)三負反三饋采用三電壓三源激三勵時三，若RS三0則由于vS恒定三，則vf的變?nèi)咳咳D(zhuǎn)化三為vi的變?nèi)咳巳龝r反三饋效三果最三強。采用三電流三源激三勵時三，若RS三由于iS恒定三，vi固定三不變?nèi)?，結(jié)三果導(dǎo)三致反三饋作三用消三失。+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-vixo(電壓源激勵)is+-AkfRiRs+-vfvi+-vixo(電流源激勵)則恒定第三5三章三放大三器中三的負三反饋iiiiifAkfRixoRsvs+-vi+-(電壓源激勵)ifiiiiAkfRixoisRs(電流源激勵)并聯(lián)三負反三饋采用三電壓三源激三勵時三，若RS三0則由于iS恒定三，則if的變?nèi)咳咳D(zhuǎn)化三為ii的變?nèi)咳巳龝r反三饋效三果最三強。采用三電流三源激三勵時三，若RS三由于vi固定三不變?nèi)?，結(jié)三果導(dǎo)三致反三饋作三用消三失。則恒定第三5三章三放大三器中三的負三反饋深度三負反三饋條三件5.三4三深度三負反三饋當(dāng)電三路滿三足深三度負三反饋三條件時：將T>>三1或F>>三1稱為三深度三負反三饋條三件。串聯(lián)三反饋三電路三輸入三電阻三：并聯(lián)三反饋三電路三輸入三電阻三：電壓三反饋三電路三輸出三電阻三：電流三反饋三電路三輸出三電阻三：增益：或第三5三章三放大三器中三的負三反饋深度三負反三饋條三件下Avf的估算根據(jù)三反饋三類型三確定kf含義三，并三計算kf分析三步驟三：若并三聯(lián)反三饋：三將輸三入端三交流三短路若串三聯(lián)反三饋：三將輸三入端三交流三開路則反三饋系三數(shù)確定Afs(=xo/xs)含義三，并三計算Afs=三1/kf將Afs轉(zhuǎn)換三成Avfs=vo/vskf=xf/xo計算三此時xo產(chǎn)生三的xf第三5三章三放大三器中三的負三反饋例三1圖示三電路三，試三在深三度負三反饋三條件三下估三算Avfs。該電三路為三電壓三串聯(lián)三負反三饋放三大器三。解：將輸三入端三交流三開路三，即三將三T1管射三極斷三開：則因此第三5三章三放大三器中三的負三反饋vsRC1vo+-+-RE1RLRC2RfRST1T2+-vf例三2圖示三電路三，試三在深三度負三反饋三條件三下估三算Avfs。該電三路為三電流三并聯(lián)三負反三饋放三大器三。解：將輸三入端三交流三短路三，即三將T1管基三極交三流接三地：則因此第三5三章三放大三器中三的負三反饋isRC1vo+-RLRC2RfRST1T2ifRE2io例三3圖示三電路三，試三在深三度負三反饋三條件三下估三算Avfs。該電三路為三電壓三并聯(lián)三負反三饋。(1)解：將反三相輸三入端三交流三接地三：則因此該電三路為三電壓三串聯(lián)三負反三饋。(2)解：將反三相輸三入端三交流三開路三：則因此-+AR1Rf+-vsvoif(圖1)-+AR1Rf+-vsvo-+vf(圖2)第三5三章三放大三器中三的負三反饋5.三5三負反三饋放三大器三的穩(wěn)三定性實際三上，三放大三器在三中頻三區(qū)施三加負三反饋三時，三有可三能因Akf在高三頻區(qū)三的附三加相三移使三負反三饋變?nèi)秊檎答伻?，引三起電三路自三激。判別三穩(wěn)定三性的三準(zhǔn)則反饋三放大三器頻三率特三性：若在三某一三頻率三上T(j)三=-1放大三器自三激自激振幅條件自激相位條件說明自激三時，三即使xi=三0，三但由三于xi=xf，因三此反三饋電三路在三無輸三入時三，仍三有信三號輸三出。第三5三章三放大三器中三的負三反饋不自三激條三件當(dāng)或時，或當(dāng)時，或注意三：只要三設(shè)法三破壞三自激三的振三幅條三件或三相位三條件三，放三大器三就不三會產(chǎn)三生自三激。穩(wěn)定三裕量要保三證負三反饋三放大三器穩(wěn)三定工三作，三還需使它遠離三自激三狀態(tài)三，遠三離程三度可三用穩(wěn)三定裕三量表三示。當(dāng)時，相位裕量當(dāng)時，增益裕量g—增益三交界三角頻三率；—相位三交界三角頻三率。第三5三章三放大三器中三的負三反饋相位三裕量三圖解三分析三法假設(shè)放大三器施三加的三是電三阻性三反饋三，kf為實三數(shù)：得由在A()或T()波特三圖上三找g在A()三波特三圖上三，作三1三/kf(d三B)三的三水平三線，三交點三即g。在T()波特三圖上三，與三水平三軸[T()=三0三dB]的交三點，三即g。根據(jù)g在相三頻曲三線上三找T(g)判斷三相位三裕量若放大器穩(wěn)定工作若放大器工作不穩(wěn)定注：三1/kf(d三B)的水三平線三稱增三益線三。第三5三章三放大三器中三的負三反饋例三1已知A(j)波特三圖，三判斷三電路三是否三自激三。(1/kf)dBgT(g)(1)在A()波特三圖上三作1/kf(d三B)的水三平線三。分析三：(2)找三出交三點，三即g。(3)在T()波特三圖上三，找三出T(g)。(4)由三于>三45，因此三電路三穩(wěn)定三工作三，不三自激三。A()/dBOT()O-180-90第三5三章三放大三器中三的負三反饋例三2已知T(j)波特三圖，三判斷三電路三是否三自激三。T(g)(1)由T()三波特三圖與三橫軸三的交三點，三找出g。分析三：(2)由g在T()波特三圖上三，找三出T(g)。T()/dBOT()O-180og(3)由三于<三0，因此三電路三自激三。第三5三章三放大三器中三的負三反饋利用三幅頻三特性三漸近三波特三圖判三別穩(wěn)三定性一無三零三三極系三統(tǒng)波三特圖三如下三，分析g落在三何處三系統(tǒng)三穩(wěn)定三。Op20.1p110p3A()-90p1p3-180-270p2p1A

()/dB204060Op3-20dB/10倍頻-40dB/10倍頻-60dB/10倍頻80放大三器必三穩(wěn)定三工作三?；騡落在P1與P2之間三，只要g落在三斜率三為：三(-20三dB/10倍頻三)的三下降三段內(nèi)三，g則>三45三p2=三10p1，p3=三10p2第三5三章三放大三器中三的負三反饋Op20.1p110p3A()-90p1p3-180-270p2p1A

()/dB204060Op3-20dB/10倍頻-40dB/10倍頻-60dB/10倍頻80p2=三10p1，將p3靠近p2。由于三|T(p2)|則g落在p1與p2之間三時，三放大三器依三然穩(wěn)三定工三作。第三5三章三放大三器中三的負三反饋結(jié)論三：在多三極點三的低三通系三統(tǒng)中三，若p3三10p2，則只三要g落在三斜率三為(-20三d三B/三10三倍三頻)的下三降段三內(nèi)，或g落在p1與p2之間三，放三大器三必穩(wěn)三定工三作。將p2靠近p1，由于三|T(p2)|三上三述結(jié)三論不三成立三。Op20.1p110p3A()-90p1p3-180-270p2p1A

()/dB204060Op3-20dB/10倍頻-40dB/10倍頻-60dB/10倍頻80第三5三章三放大三器中三的負三反饋集成三運放三的相三位補三償技三術(shù)解決三方法三：采三用相三位補三償技三術(shù)。在中三頻區(qū)三，反三饋系三數(shù)kf越大三，反三饋越三深，三電路三性能三越好三。在高三頻區(qū)三，kf越大三，相三位裕三量越三小，三放大三器工三作越三不穩(wěn)三定。在中三頻增三益AI基本三不變?nèi)那叭嵯氯?，設(shè)三法拉三長p1與p2之間三的間三距，三或加三長斜三率為三“-20三d三B/三10三倍三頻”三線段三的長三度，三使得kf增大三時，三仍能三獲得三所需三的相三位裕三量。相位三補償三基本三思想三：第三5三章三放大三器中三的負三反饋滯后三補償三技術(shù)簡單三電容三補償—降三低p1補償三方法三：將三補償三電容C并接三在集三成運三放產(chǎn)三生第三一個三極點三角頻三率的三節(jié)點三上，三使p1降低三到d。AdiRCCp1降低三到d三反饋三增益三線下三移三三穩(wěn)定三工作三允許三的kf增大三。p2p1A

()/dBOp3AvdId20lg(1/kf)第三5三章三放大三器中三的負三反饋p2p1A

()/dBOp3AvdId20lg(1/kfv)d與kf之間三的關(guān)三系：由圖十倍頻整理三得kfv三d三反饋三電路三穩(wěn)定三性三，但H。kfv=三1時，全補償(C

用CS

表示)d0此時三，kfv無論三取何三值，三電路三均可三穩(wěn)定三工作三。第三5三章三放大三器中三的負三反饋例三1一集三成運三放AvdI=三105，fp1=三20三0三Hz三，fp2=三2三MH三z，fp3=三20三M三Hz三，產(chǎn)三生fp1節(jié)點三上等三效電三路R1=三20三0三k三，接三成同三相放三大器三，采三用簡三單電三容補三償。三試求三：fp2fp1Avd

(f

)/dBfOfp310020406080解：(1)求未三補償三前，三同相三放大三器提三供的三最小三增益？根據(jù)三題意三，可三畫出三運放三的幅三頻漸三近波三特圖三。未補三償前三，為三保證三穩(wěn)定三工作三：1kfvAvfm三in=三1041kfv(dB)80dB即第三5三章三