電子電路負反饋

電子電路負反饋第1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月17.1反饋的基本概念1.開環(huán)與閉環(huán)電路中只有正向傳輸，沒有反向傳輸，稱為開環(huán)狀態(tài)。正向傳輸——信號從輸入端到輸出端的傳輸反向傳輸——信號從輸出端到輸入端的傳輸既有正向傳輸，又有反饋稱為閉環(huán)狀態(tài)。信號的正向傳輸信號的正向傳輸反饋傳輸(通路)（反饋網(wǎng)絡）第2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月基本放大電路A反饋網(wǎng)絡F放大：迭加：1.什么是放大電路中的負反饋A稱為開環(huán)放大倍數(shù)+–

反饋：AF稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo/Xi輸出信號輸入信號反饋信號凈輸入信號F稱為反饋系數(shù)17.1.1負反饋與正反饋負反饋放大器反饋——將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過程。第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一般負反饋稱為反饋深度深度負反饋正反饋自激振蕩(5)在深度負反饋條件下反饋對放大電路工作性能的影響第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月例：基本放大器，無反饋，凈輸入量ube=ui，電壓放大倍數(shù)為：2.負反饋與正反饋負反饋——輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小。引入反饋后，凈輸入量ube=ui-uf，電壓放大倍數(shù)為：可見，凈輸入量減小，放大倍數(shù)減小，所以是負反饋。正反饋——輸入量不變時，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數(shù)增加。第5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月17.1.2負反饋與正反饋的判別方法用“瞬時極性法”判斷反饋極性：

假設某一瞬時，在放大電路的輸入端加入一個正極性的輸入信號，按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。第6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月負反饋類型有四種組態(tài):電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋17.2放大電路中的負反饋第7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一.電壓串聯(lián)負反饋根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負反饋從輸入端看，有：ud=ui-uf故為串聯(lián)負反饋。用“瞬時極性法”判斷反饋極性：

假設某一瞬時，在放大電路的輸入端加入一個正極性的輸入信號，按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，直至判斷出反饋信號的瞬時極性。如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。反饋電壓：因為反饋量與輸出電壓成比例，所以稱電壓反饋。第8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二.電壓并聯(lián)負反饋根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電壓并聯(lián)負反饋。id=ii-if從輸入端看有：因為反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。

反饋電流：故為并聯(lián)負反饋。第9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月三.電流并聯(lián)負反饋根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負反饋。又因為在輸入端有:id=ii-if

反饋電流：因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為并聯(lián)負反饋。第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月四.電流串聯(lián)負反饋

反饋電壓：uf=ioRf根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負反饋ud=ui-uf又因為在輸入端有因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為串聯(lián)負反饋。第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月為改善性能引入負反饋的一般原則要穩(wěn)定直流量——引入直流負反饋要穩(wěn)定交流量——引入交流負反饋要穩(wěn)定輸出電壓——引入電壓負反饋要穩(wěn)定輸出電流——引入電流負反饋要增大輸入電阻——引入串聯(lián)負反饋要減小輸入電阻——引入并聯(lián)負反饋第12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月負反饋對放大電路性能的影響

提高增益的穩(wěn)定性減少非線性失真擴展頻帶改變輸入電阻和輸出電阻

在放大器中引入負反饋

降低了放大倍數(shù)

使放大器的性能得以改善：第13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月a.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性閉環(huán)時則只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍另一方面:在深度負反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡。當反饋網(wǎng)絡由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。第14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月b.改善放大器的非線性失真Auiufuiuoud加反饋前加反饋后AF+–

失真改善uouo第15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）通頻帶：（2）帶寬-增益積：│fbw×Aum│BJT一旦確定，帶寬增益積基本為常數(shù)5.頻率失真——由于放大器對不同頻率信號的放大倍數(shù)不同而產(chǎn)生的失真。兩個頻率響應指標：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍頻程-135°-90°20dB/十倍頻程第16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月c.擴展放大器的通頻帶放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。

無反饋時放大器的通頻帶：fbw=fH－fL

fH有反饋時放大器的通頻帶：fbwf=fHf－fLf

fHf可以證明：fbwf=(1+AF)fbw020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一.產(chǎn)生自激振蕩的條件fidXXX-=改成正反饋只有正反饋電路才能產(chǎn)生自激振蕩。17.3振蕩電路中的正反饋+Xi–f

基本放大器A反饋網(wǎng)絡FX+doXX第18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月如果：,ifXX=則去掉,iX仍有信號輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。Xi+f

基本放大器A反饋網(wǎng)絡FX+doXXXdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡FXX第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月FA=1Xd=Xf所以，自激振蕩條件也可以寫成：自激振蕩的條件：（1）振幅條件：（2）相位條件：pjjnFA2=+n是整數(shù)因為：..Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡FXX第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二.起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：結果：產(chǎn)生增幅振蕩（略大于）1、被動：器件非線性2、主動：在反饋網(wǎng)絡中加入非線性穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，用以調(diào)節(jié)放大電路的增益穩(wěn)幅過程：起振時，穩(wěn)定振蕩時，穩(wěn)幅措施：起振過程Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡FXX第21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡3.選頻網(wǎng)絡——只對一個頻率滿足振蕩條件，從而獲得單一頻率的正弦波輸出。常用的選頻網(wǎng)絡有RC選頻和LC選頻4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)——使電路易于起振又能穩(wěn)定振蕩，波形失真小。三.正弦波振蕩器的一般組成第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月17.3.1RC正弦波振蕩電路一.RC串并聯(lián)網(wǎng)絡的選頻特性R1C1串聯(lián)阻抗：R2C2并聯(lián)阻抗：選頻特性：第23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，則有：式中：可見：當時，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月RC串并聯(lián)網(wǎng)絡完整的頻率特性曲線：當時，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二.RC橋式振蕩器的工作原理：在f0處滿足相位條件：因為：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3輸出正弦波頻率：振幅條件：引入負反饋：選：第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月例題:R=1k

，C=0.1

F，R1=10k

。Rf為多大時才能起振？振蕩頻率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA≥3Rf=2R1=210=20k

=1592Hz起振條件：≥3第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月能自動穩(wěn)幅的振蕩電路半導體熱敏電阻(負溫度系數(shù)）起振時Rt較大使A>3,易起振。當uo幅度自激增長時，Rt減小，A減小。

當uo幅度達某一值時，A→3。當uo進一步增大時，RT再減小,使A<3。因此uo幅度自動穩(wěn)定于某一幅值。第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月能自動穩(wěn)幅的振蕩電路

起振時D1、D2不導通，Rf1+Rf2略大于2R1。隨著uo的增加，D1、D2逐漸導通，Rf2被短接，A自動下降，起到穩(wěn)幅作用。將Rf分為Rf1

和Rf2，

Rf2并聯(lián)二極管第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月K：雙聯(lián)波段開關，切換R，用于粗調(diào)振蕩頻率。C：雙聯(lián)可調(diào)電容，改變C，用于細調(diào)振蕩頻率。振蕩頻率的調(diào)節(jié)：_+

+

RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振蕩頻率：第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月1.LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性(阻性)LC并聯(lián)諧振特點：諧振時，總路電流很小，支路電流很大，電感與電容的無功功率互相補償，電路呈阻性。R為電感和回路中的損耗電阻17.3.2LC正弦波振蕩器當時，并聯(lián)諧振。諧振時，電路呈阻性：第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月互感線圈的極性判別1234初級線圈次級線圈同名端1234+–+–

在LC振蕩器中，反饋信號通過互感線圈引出同名端：第32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月二.變壓器反饋式LC振蕩電路

工作原理：三極管共射放大器。利用互感線圈的同名端：

滿足相位條件。振蕩頻率:第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月判斷是否是滿足相位條件——相位平衡法：斷開反饋到放大器的輸入端點，假設在輸入端加入一正極性的信號，用瞬時極性法判定反饋信號的極性。若反饋信號與輸入信號同相，則滿足相位條件；否則不滿足。(+)(-)(+)第34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例滿足相位平衡條件第35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振蕩器舉例振蕩頻率:（–）滿足相位平衡條件第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月仍然由LC并聯(lián)諧振電路構成選頻網(wǎng)絡三.三點式LC振蕩電路原理：uf與uo反相uf與uo同相電感三點式：電容三點式：uf與uo反相uf與uo同相第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩頻率：1.電感三點式LC振蕩電路第38頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電容三點式LC振蕩電路振蕩頻率：第39頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月例：試判斷下圖所示三點式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。第40頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月Q值越高，選頻特性越好，頻率越穩(wěn)定。3.石英晶體振蕩電路1.頻率穩(wěn)定問題頻率穩(wěn)定度一般由來衡量——頻率偏移量?！袷庮l率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——10000500000第41頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月一.石英晶體2.基本特性1.結構：極板間加電場極板間加機械力