電子電路負(fù)反饋課件

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(hào)從輸入端到輸出端的傳輸反向傳輸——信號(hào)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(hào)的正向傳輸信號(hào)的正向傳輸反饋傳輸(通路)（反饋網(wǎng)絡(luò)）基本放大電路A反饋網(wǎng)絡(luò)F放大：迭加：1.什么是放大電路中的負(fù)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(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)凈輸入信號(hào)F稱為反饋系數(shù)17.1.1負(fù)反饋與正反饋負(fù)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。一般負(fù)反饋稱為反饋深度深度負(fù)反饋正反饋?zhàn)约ふ袷?5)在深度負(fù)反饋條件下反饋對(duì)放大電路工作性能的影響例：基本放大器，無反饋，凈輸入量ube=ui，電壓放大倍數(shù)為：2.負(fù)反饋與正反饋負(fù)反饋——輸入量不變時(shí)，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(fù)反饋。正反饋——輸入量不變時(shí)，引入反饋后使凈輸入量增加，放大倍數(shù)增加。17.1.2負(fù)反饋與正反饋的判別方法用“瞬時(shí)極性法”判斷反饋極性：

假設(shè)某一瞬時(shí)，在放大電路的輸入端加入一個(gè)正極性的輸入信號(hào)，按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。負(fù)反饋類型有四種組態(tài):

電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋17.2放大電路中的負(fù)反饋一.電壓串聯(lián)負(fù)反饋根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋從輸入端看，有：ud=ui-uf故為串聯(lián)負(fù)反饋。用“瞬時(shí)極性法”判斷反饋極性：

假設(shè)某一瞬時(shí)，在放大電路的輸入端加入一個(gè)正極性的輸入信號(hào)，按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。反饋電壓：因?yàn)榉答伭颗c輸出電壓成比例，所以稱電壓反饋。二.電壓并聯(lián)負(fù)反饋根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。id=ii-if從輸入端看有：因?yàn)榉答伭颗c輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。

反饋電流：故為并聯(lián)負(fù)反饋。三.電流并聯(lián)負(fù)反饋根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋。又因?yàn)樵谳斎攵擞?id=ii-if

反饋電流：因?yàn)榉答伭颗c輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為并聯(lián)負(fù)反饋。四.電流串聯(lián)負(fù)反饋

反饋電壓：uf=ioRf根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋ud=ui-uf又因?yàn)樵谳斎攵擞幸驗(yàn)榉答伭颗c輸出電流成比例，所以是電流反饋。故為串聯(lián)負(fù)反饋。為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則要穩(wěn)定直流量——引入直流負(fù)反饋要穩(wěn)定交流量——引入交流負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電壓——引入電壓負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電流——引入電流負(fù)反饋要增大輸入電阻——引入串聯(lián)負(fù)反饋要減小輸入電阻——引入并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋對(duì)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(kuò)展頻帶改變輸入電阻和輸出電阻

在放大器中引入負(fù)反饋

降低了放大倍數(shù)

使放大器的性能得以改善：a.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性閉環(huán)時(shí)則只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對(duì)變化量比開環(huán)減小了1+AF倍另一方面:在深度負(fù)反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。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（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(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同而產(chǎn)生的失真。兩個(gè)頻率響應(yīng)指標(biāo)：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍頻程-135°-90°20dB/十倍頻程c.擴(kuò)展放大器的通頻帶放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。

無反饋時(shí)放大器的通頻帶：fbw=fH－fL

fH

有反饋時(shí)放大器的通頻帶：fbwf=fHf－fLf

fHf可以證明：fbwf=(1+AF)fbw020lg|A|（dB）F（Hz）

Am

fL

fH

fLf

fHf

Amf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(luò)FX+doXX如果：,ifXX=則去掉,iX仍有信號(hào)輸出。反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。Xi

+f

基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FX+doXXXdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXXFA=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?yàn)椋?.Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX二.起振條件和穩(wěn)幅原理起振條件：結(jié)果：產(chǎn)生增幅振蕩（略大于）1、被動(dòng)：器件非線性2、主動(dòng)：在反饋網(wǎng)絡(luò)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(shí)，穩(wěn)定振蕩時(shí)，穩(wěn)幅措施：起振過程Xdof基本放大器A反饋網(wǎng)絡(luò)FXX1.放大電路2.正反饋網(wǎng)絡(luò)3.選頻網(wǎng)絡(luò)——只對(duì)一個(gè)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(luò)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17.3.1RC正弦波振蕩電路一.RC

串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性R1C1

串聯(lián)阻抗：R2C2

并聯(lián)阻抗：選頻特性：通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，則有：式中：可見：當(dāng)時(shí)，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)完整的頻率特性曲線：當(dāng)時(shí)，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|二.RC橋式振蕩器的工作原理：在f0處滿足相位條件：因?yàn)椋篈F=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3輸出正弦波頻率：振幅條件：引入負(fù)反饋：選：例題:R=1k

，C=0.1

F，R1=10k

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

=1592Hz起振條件：≥3能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路半導(dǎo)體熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)）起振時(shí)Rt較大使A>3,易起振。當(dāng)uo幅度自激增長(zhǎng)時(shí)，Rt減小，A減小。

當(dāng)uo幅度達(dá)某一值時(shí)，A→3。當(dāng)uo進(jìn)一步增大時(shí)，RT再減小,使A<3。因此uo幅度自動(dòng)穩(wěn)定于某一幅值。能自動(dòng)穩(wěn)幅的振蕩電路

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

和Rf2，

Rf2并聯(lián)二極管K：雙聯(lián)波段開關(guān)，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(xì)調(diào)振蕩頻率。振蕩頻率的調(diào)節(jié)：_+

+

RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振蕩頻率：1.LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性(阻性)LC并聯(lián)諧振特點(diǎn)：諧振時(shí)，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(bǔ)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(dāng)時(shí)，并聯(lián)諧振。諧振時(shí)，電路呈阻性：互感線圈的極性判別1234初級(jí)線圈次級(jí)線圈同名端1234+–+–

在LC振蕩器中，反饋信號(hào)通過互感線圈引出同名端：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: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(diǎn)，假設(shè)在輸入端加入一正極性的信號(hào)，用瞬時(shí)極性法判定反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相，則滿足相位條件；否則不滿足。(+)(-)(+)(+)(+)(+)(+)LC正弦波振蕩器舉例滿足相位平衡條件（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振蕩器舉例振蕩頻率:（–）滿足相位平衡條件仍然由LC并聯(lián)諧振電路構(gòu)成選頻網(wǎng)絡(luò)三.

三點(diǎn)式LC振蕩電路原理：uf與uo反相uf與uo同相電感三點(diǎn)式：電容三點(diǎn)式：uf與uo反相uf與uo同相振蕩頻率：1.電感三點(diǎn)式LC振蕩電路2.電容三點(diǎn)式LC振蕩電路振蕩頻率：例：試判斷下圖所示三點(diǎn)式振蕩電路是否滿足相位平衡條件。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。——振蕩頻率。LC振蕩電路Q——數(shù)百石英晶體振蕩電路Q——10000500000一.

石英晶體2.基本特性1.結(jié)構(gòu)：極板間加電場(chǎng)極板間加機(jī)械力晶體機(jī)械變形晶體產(chǎn)生電場(chǎng)壓電效應(yīng)：交變電壓機(jī)械振動(dòng)交變電壓機(jī)械振動(dòng)的固有頻率與晶片尺寸有關(guān)，穩(wěn)定性高。當(dāng)交變電壓頻率=固有頻率時(shí)，振幅最大

符號(hào)壓電諧振3.石英晶體的等效電路與頻率特性等效電路：（1）串聯(lián)諧振頻率特性：晶體等效純阻且阻值≈0（2）并聯(lián)諧振通常所以X感性0容性二.石英晶體振蕩電路利用石英晶體的高品質(zhì)因數(shù)的特點(diǎn)，構(gòu)成LC振蕩電路。1.并聯(lián)型石英晶體振蕩器

石英晶體工作在fs與f