電子電路中的反饋

電子電路中的反饋第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一.反饋的概念及分類1.反饋：將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的一部分或全部通過某種電路引回到輸入端。4.2反饋的基本概念AF+–

—輸入信號—輸出信號—反饋信號

—凈輸入信號第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月凈輸入信號：

Xd<Xi,此時,反饋信號削弱了凈輸入信號,

電路為負反饋。

若Xd>Xi，即反饋信號起了增強凈輸入信號的作用則為正反饋。2.反饋的分類第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二.

負反饋與正反饋的判別方法利用瞬時極性法判別負反饋與正反饋的步驟：2.若電路中某點的瞬時電位高于參考點(對交流為電壓的正半周)，則該點電位的瞬時極性為正(用

表示)；反之為負(用表示)。－4.若反饋信號與輸入信號加在同一輸入端上，兩者極性相反時，凈輸入電壓減小,為負反饋；反之，極性相同為正反饋。

3.若反饋信號與輸入信號加在不同輸入端上，兩者極性相同時，凈輸入電壓減小,為負反饋；反之，極性相反為正反饋。

1.設接“地”參考點的電位為零。第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月+–uf+–ud差值電壓ud=ui–

ufuf減小了凈輸入電壓(差值電壓)

——負反饋

uoRFuiR2R1+–++

–

+–例：uoRFuiR2R1+–++

–

+–例：差值電壓ud=ui+

ufuf增大了凈輸入電壓

——正反饋

－–+uf–+ud

－第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三.負反饋的分類(1)根據反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋。(2)根據反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.串聯(lián)電壓負反饋+–uf+–ud差值電壓ud=ui–

ufuf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

—負反饋反饋電壓取自輸出電壓—電壓反饋反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較

—串聯(lián)反饋

uoRFuiR2R1+–++

–

+–RL第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.并聯(lián)電壓負反饋－

差值電流id=i1–

ifif削弱了凈輸入電流(差值電流)

—負反饋反饋電流取自輸出電壓—電壓反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較

—并聯(lián)反饋uoRFuiR2R1+–++

–

+–RLi1if

id第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3.串聯(lián)電流負反饋+–uf–+ud差值電壓ud=ui–

ufuf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

—負反饋反饋電壓取自輸出電流—電流反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較—串聯(lián)反饋

uf=RiououiR2RL+–++

–

ioR+–第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月4.并聯(lián)電流負反饋差值電流id=i1–

ifif削弱了凈輸入電流(差值電流)—負反饋反饋電流取自輸出電流—電流反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較

—并聯(lián)反饋－

RFR1uiR2RL+–++

–

ioRuRi1ifid第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四.負反饋對放大電路工作性能的影響反饋放大電路的基本方程閉環(huán)放大倍數+–AF第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.降低放大倍數負反饋使放大倍數下降。則有：同相，所以

AF是正實數負反饋時，|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負反饋作用愈強，Af也就愈小。第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.提高放大倍數的穩(wěn)定性放大倍數下降至1/(1+|AF|)倍,其穩(wěn)定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，稱為深度負反饋，此時：第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3.對放大電路輸入電阻的影響(1)串聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻提高(2)并聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻降低4.對放大電路輸出電阻的影響(1)電壓負反饋使電路的輸出電阻降低(2)電流負反饋使電路的輸出電阻提高電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用。電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四種負反饋對ri和ro的影響串聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電流思考題：為了分別實現：(1)穩(wěn)定輸出電壓；(2)穩(wěn)定輸出電流；(3)提高輸入電阻；(4)降低輸出電阻。應引入哪種類型的負反饋？riro減低增高增高增高增高減低減低減低第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5有源濾波器有源濾波器：含有運算放大器的濾波器。優(yōu)點：體積小、效率高、頻率特性好。一、功能和分類

按頻率范圍的不同，濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等。第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、.有源低通濾波器uiuoRFuCCR++

–

R1+–++––第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三.有源高通濾波器uiuoRFCR++

–

R1+–+–第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)運放處于開環(huán)狀態(tài)1.基本電壓比較器uiuoOURURuouiR2++

–

R1+–++––當u+>u–

時，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

時，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR時，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

時，uo=–

Uo

(sat)可見，在ui=UR處輸出電壓uo發(fā)生躍變。參考電壓4.6電壓比較器第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月ui>UR，uo=+Uo

(sat)ui

<UR，uo=–Uo

(sat)URuouiR2++

–

R1+–++––uiuoURR2++

–

R1+–++––

–Uo(sat)

+Uo(sat)uiuoOUR輸入信號接在反相端輸入信號接在同相端電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOUR第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輸出帶限幅的電壓比較器設穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向導通壓降則ui

<

UR，uo

=UZ

ui>UR，uo

=–UZUZ–UZ電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURui<UR時，uo'

=+Uo

(sat)

ui

>UR

時，uo'

=–

Uo

(sat)

uo'RDZURuouiR2++

–

R1+–++––第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3.過零電壓比較器利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲║RuouiR2++

–

R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOUR=0tuiOtuo+Uo(sat)–Uo(sat)O第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩電路中的正反饋一.自激振蕩放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號的現象。

開關合在“1”為無反饋放大電路。開關合在“2”為有反饋放大電路開關合在“2”時,去掉ui

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。自激振蕩狀態(tài)1SA2F第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、自激振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數

相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過調整放大倍數A或反饋系數F達到)。自激振蕩的條件第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、.正弦波振蕩電路的類型

正弦波振蕩電路用來產生一定頻率和幅值的正弦交流信號。它的頻率范圍很廣。常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月四、正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(2)反饋網絡:必須是正反饋，反饋信號即是

放大電路的輸入信號(3)選頻網絡:保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿足

自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使電路能從

AuF

>1，過渡到

AuF

=1，從而達到穩(wěn)幅振蕩。第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一.RC正弦波振蕩電路RC選頻網絡正反饋網絡放大電路用正反饋信號uf作為輸入信號選出單一頻率的信號1、電路結構uf–+R++∞RFR1CRC–uO–+同相比例電路選頻網絡第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2、RC串并聯(lián)選頻網絡的選頻特性傳輸系數：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析可知：僅當=o時，U2

U1=13達最大值，且u2與u1同相,即網絡具有選頻特性,fO

決定于RC。u1u2F=U2/U1第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月振蕩頻率的調整++∞RFRCC–uO–+KKR1R2R3R3R2R1改變開關K的位置可改變選頻網絡的電阻，實現頻率粗調；改變電容C的大小可實現頻率的細調。振蕩頻率第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3、起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件

AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件

AuF

>1，因為|F|=1/3，則考慮到起振條件

AuF

>1,一般應選取RF略大2R1。如果這個比值取得過大，會引起振蕩波形嚴重失真。由運放構成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運放內部的晶體管進入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過在外部引入負反饋來達到穩(wěn)幅的目的。第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負溫度系數，利用它的非線性可以自動穩(wěn)幅。在起振時，由于uO

很小，流過RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即

AuF

>1。隨著振蕩幅度的不斷加強，uO增大，流過RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時，穩(wěn)定于

AuF

=1，

振蕩穩(wěn)定。半導體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月熱敏電阻具有負溫度系數，利用它的非線性可以自動穩(wěn)幅。半導體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+穩(wěn)幅過程：思考