《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件-6反饋的四種組態(tài)

電子技術(shù)基礎(chǔ)1.放大電路中的反饋任務(wù)目標(biāo)：1.掌握什么是反饋；2.掌握反饋的分類；3.掌握負(fù)反饋的四種組態(tài)。一、什么是反饋放大電路中的反饋，是指將放大電路輸出電量(輸出電壓或輸出電流)的一部分或全部，通過(guò)一定的反饋網(wǎng)絡(luò)，引回到放大器的輸入端，與原輸入信號(hào)疊加后作為輸入信號(hào)去控制輸出，從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過(guò)程。

Xi為輸入信號(hào)Xf為反饋信號(hào)Xid為凈輸入信號(hào)二、反饋的分類1.正反饋和負(fù)反饋正反饋：引入的反饋信號(hào)增強(qiáng)了外加輸入信號(hào)的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)提高。負(fù)反饋：引入的反饋信號(hào)削弱了外加輸入信號(hào)的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)降低。判斷方法：瞬時(shí)極性法判斷方法：瞬時(shí)極性法。+-表示瞬時(shí)極性對(duì)地為正，該點(diǎn)瞬時(shí)信號(hào)的變化為增大。表示瞬時(shí)極性對(duì)地為負(fù)，該點(diǎn)瞬時(shí)信號(hào)的變化為減小。先假定某一瞬間輸入信號(hào)的極性，然后按信號(hào)的放大過(guò)程，逐級(jí)推出輸出信號(hào)的瞬時(shí)極性，最后根據(jù)反饋回輸入端的信號(hào)對(duì)原輸入信號(hào)的作用，判斷出反饋的極性。對(duì)分立元件而言，C與B極性相反，E與B極性相同。對(duì)集成運(yùn)放而言，uO與uN極性相反，uO與uP極性相同。負(fù)反饋正反饋增大++++--uid+-AR2R1R3uiuouF+-uid+-AR2R1R4R3uouiuF+-反饋電壓增強(qiáng)了輸入信號(hào)的作用，反饋電壓削弱了輸入信號(hào)的作用，減小（a）（b）直流反饋：反饋信號(hào)中只包含直流成分。交流反饋：反饋信號(hào)中只包含交流成分。iFiBiI直流負(fù)反饋：可穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)無(wú)影響。2.直流反饋和交流反饋+--減小反饋極性為負(fù)反饋VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-CeusVT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb+-uF+-uBE交流負(fù)反饋：對(duì)放大電路的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生不同的影響，不影響Q點(diǎn)。+-減小++負(fù)反饋輸出端獲取反饋的方式電壓反饋：反饋信號(hào)的取樣對(duì)象是輸出電壓，稱為電壓反饋。電流反饋：反饋信號(hào)的取樣對(duì)象是輸出電流，稱為電流反饋。判別方法將輸出端交流短路，若反饋信號(hào)消失，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋?？梢苑€(wěn)定輸出電壓可以穩(wěn)定輸出電流3.電壓反饋與電流反饋判定方法

反饋信號(hào)采樣點(diǎn)與輸出電壓在相同端點(diǎn)的是電壓反饋。反饋信號(hào)采樣點(diǎn)與輸出電壓在不同端點(diǎn)的是電流反饋。

電壓與電流反饋的判斷iF≠0電流反饋負(fù)反饋iFiBiIiE-+-iF

=RFuB1

–

uE2iB=iI–iF減小VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-CeusuF=0+-uF+-uBE++-+uBE=uI–uF負(fù)反饋減小VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb電壓反饋輸入端引入反饋的方式并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一輸入端串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)不同輸入端反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流的形式進(jìn)行比較反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓的形式進(jìn)行比較4.并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋的判斷判斷方法：將輸入回路的反饋節(jié)點(diǎn)對(duì)地短路，若輸入信號(hào)仍能送入到放大電路中，則為串聯(lián)反饋；若輸入信號(hào)不能再送入到放大電路中，則為并聯(lián)反饋。iFiBiIiB=iI–iF為并聯(lián)負(fù)反饋，Rs不能為零。VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-Ceus+-uF+-uBEuBE=uI–uF為串聯(lián)負(fù)反饋VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb三、負(fù)反饋的四種組態(tài)1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋+-Uf++++-+-+-U'iUiUoR1RFR2U'i+-UiAuuFuu+-Uo+-Uf+-方框圖2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋轉(zhuǎn)移電阻反饋系數(shù)IiIfI'i+-增大+-+-UoR1RFR2UiI'i+-UiAuiFiuUo+-方框圖IfIiR1+-+-UiUoRLRF+-A3.電流串聯(lián)負(fù)反饋+-Uf+-U'i轉(zhuǎn)移電導(dǎo)反饋系數(shù)IoU'i+-UiAiuFui+-Uo+-Uf+-方框圖IoRL+-+-UoR1RFR2UiRLR3+-A4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電流放大倍數(shù)反饋系數(shù)IiIfI'iIoI'i+-UiAiiFiiUo+-方框圖IfIiR1RLIf電壓串聯(lián)負(fù)反饋[例]判斷各電路中反饋的極性和組態(tài)。uf+-ube+-++減小VTRbRe+VCCuo+-+-C2ui（a）C1uf+-ube+-ifioRF+Re3+Re1if=Re3iouf

≈ifRe1RF+Re3+Re1=Re3Re1ioFui=ioufRF+Re3+Re1=Re3Re1-++++減小電流串聯(lián)負(fù)反饋VT1VT3Rc3Rc1Re3Re1uo+-+VCCRFC2ui+-RbVT2Rc2Re2C12.負(fù)反饋放大電路的分析方法任務(wù)目標(biāo)：1.熟悉反饋的方塊圖和一般表達(dá)式；2.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)；3.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。一、反饋的方塊圖和一般表達(dá)式AFX'iXiXfXo+-

反饋放大電路的方框圖AAfF閉環(huán)放大倍數(shù)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)1+AF反饋深度AF回路增益1+AF>

1說(shuō)明引入的反饋為負(fù)反饋。1+AF<1說(shuō)明引入的反饋為正反饋。1+AF>>

11+AF=0放大電路產(chǎn)生自激振蕩，AAf>AAf<只要的值一定，就能保持穩(wěn)定。FAf放大電路失去了放大作用。說(shuō)明引入的反饋為深度負(fù)反饋。二、負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算1.深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)：深度負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)：對(duì)于串聯(lián)負(fù)反饋：并聯(lián)負(fù)反饋：

結(jié)論：根據(jù)負(fù)反饋組態(tài)，選擇適當(dāng)?shù)墓?；再根?jù)放大電路的實(shí)際情況，列出關(guān)系式后，直接估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。凈輸入信號(hào)近似為零，即運(yùn)算放大器同相輸入端與反相輸入端的電位近似相等，兩輸入端間似乎短路但并沒(méi)有真正的短路，稱為“虛短”。閉環(huán)輸入電阻，即閉環(huán)放大電路的輸入電流近似為零，，兩輸入端似乎開(kāi)路但并沒(méi)有真正的開(kāi)路，稱為“虛斷”。1.深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)2.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)注意的含義和量剛Af只有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)可表示為：3.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)所以電路滿足深度負(fù)反饋時(shí),凈輸入信號(hào)iid≈0+-uid+-ufiiduid≈0電路中引入了串聯(lián)負(fù)反饋。i'iifii+-ube電路中引入了并聯(lián)負(fù)反饋。+-A+-uoR1R2R3+-uiVT~RcReRsRF+VCCuo+-+-C1usC2i'i≈0ube≈0（a）（b）+-A+-+-uiuoR1R2RFu-=u+=0V電壓并聯(lián)負(fù)反饋ii≈if[例]

設(shè)各電路均為理想運(yùn)放深度負(fù)反饋放大電路，試估算各電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。iiifiidiid

=

ii-

ifAuuf

=uouiRFR1≈

-uouiRFR1≈-+-u-u+三、舉例分析負(fù)反饋放大電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋ui≈uf+-uid+-ufuid

=

ui

-

ufuf

≈R2

+

R3R3uoAuuf

=

uoui≈1

+

R2R3Fuu

=ufuo≈R2

+

R3R3≈1

+

R2R3Auuf≈Fuu

1+++uid≈0+-A+-uoR1R2R3+-ui+-A+-+-uiuoR1R2RFRLR3+--電流并聯(lián)負(fù)反饋ii≈ifiiifiidiid=ii-ifioif≈RF

+

R3R3-iouiR1≈RF

+

R3R3-ioAuuf

=

uiuo≈RL

（RF

+

R3）R1R3-ioRL

uo

=

iid≈0虛地電流串聯(lián)負(fù)反饋

ui≈uf+-uid+-ufuid=ui-ufiouf≈R3iouo≈R2ioAuuf=uoui≈R2R3Auuf=uoui≈R2R3uf≈R2iouid≈0+-A+-uoR2R3+-ui電流并聯(lián)負(fù)反饋ii≈if[例]試估算各電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)i'iifiiii'=ii-ifus

≈

Rs

iiuo

=-

io

Rc2io-+-if≈-RF

+

Re2Re2ioAuufs=uous≈(RF+Re2)Rc2

Re2Rs≈

Rs

ifVT1VT2Rc2Rc1Re2uo+-+VCCRFC2Rsus+-C1電壓并聯(lián)負(fù)反饋ii

≈

ifi'iifiii'i=ii-ifuo

≈-if

RFus

≈

ii

Rsi'i

≈0-+VTRcReRsRF+VCCuo+-+-C1usC2電流串聯(lián)負(fù)反饋uf+-ube+-ube=ui-ufui

≈

ufuo

=-ioRc3iouf

≈Re1

+

RF+

Re3Re3ioRe1Auuf

=uouiuouf

≈

≈

-(Re1

+

RF+Re3)

Rc3Re1Re3ioube≈0-++++VT1VT3Rc3Rc1Re3Re1uo+-+VCCRFC2ui+-RbVT2Rc2Re2C1電壓并聯(lián)負(fù)反饋ii

≈

if+-+-i‘iifiiii'=ii-ifui

≈

iiR≈

ifR+uo-+-ui+VCCRRRcRcVT1VT3-VEEReVT4VT2Rc3RFRe43.負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響任務(wù)目標(biāo)：1.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性；2.減小非線性失真和抑制干擾；3.理解展寬通頻帶；4.改變輸入電阻和輸出電阻。一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性中頻區(qū)對(duì)變量A求導(dǎo)數(shù)，可得：穩(wěn)定性提高1+AF倍。①估算反饋系數(shù)和反饋深度②估算放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)③如果開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A的相對(duì)變化量為±10%，此時(shí)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Af的相對(duì)變化量等于多少？解：①反饋系數(shù)反饋深度

例：在電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路中，②閉環(huán)放大倍數(shù)③Af的相對(duì)變化量結(jié)論：當(dāng)開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)變化

10%時(shí)，電壓放大倍數(shù)的相對(duì)變化量只有

0.0001%，穩(wěn)定性提高了一萬(wàn)倍。二、減小非線性失真和抑制干擾無(wú)反饋引入負(fù)反饋負(fù)反饋對(duì)同輸入信號(hào)同時(shí)混入的干擾無(wú)作用。大大大大小小小小AAF三、展寬頻帶無(wú)反饋時(shí)的通頻帶為引入負(fù)反饋后通頻帶引入負(fù)反饋后上限頻率引入負(fù)反饋后下限頻率3dB3dBfLfHfbwfLffHffbwf

負(fù)反饋對(duì)通頻帶和放大倍數(shù)的影響f四、改變輸入電阻和輸出電阻1.負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小，串聯(lián)負(fù)反饋只將反饋環(huán)路內(nèi)的輸入電阻增大，圖示電路總輸入電阻：VTRbRe+VCCuo+-+-C2uiC1Rc2.負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響電壓負(fù)