模電課件22第六章負(fù)反饋技術(shù)

第六章負(fù)反饋技術(shù)負(fù)反饋是電子電路中常用的技術(shù)。通過將輸出信號(hào)的一部分反饋回輸入端，并與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電路性能的調(diào)整。ffbyfsadswefadsgsa6.1負(fù)反饋的基本概念1定義負(fù)反饋是指將系統(tǒng)的輸出信號(hào)的一部分反向反饋到輸入端，并與輸入信號(hào)進(jìn)行比較。2作用負(fù)反饋可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度、抗干擾能力、動(dòng)態(tài)范圍等。3特點(diǎn)負(fù)反饋會(huì)降低系統(tǒng)的增益，但提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。負(fù)反饋技術(shù)是現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。通過將輸出信號(hào)的一部分反饋到輸入端，并與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，負(fù)反饋可以有效地改善系統(tǒng)的性能。6.1.1負(fù)反饋的定義基本定義負(fù)反饋是指將放大電路輸出信號(hào)的一部分反相后反饋到輸入端，并與輸入信號(hào)疊加，從而改變放大電路的放大倍數(shù)。作用負(fù)反饋可以提高放大電路的穩(wěn)定性、精度、帶寬和抗干擾能力。實(shí)現(xiàn)方式負(fù)反饋的實(shí)現(xiàn)方式主要有串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋兩種。6.1.2負(fù)反饋的作用1提高放大電路的穩(wěn)定性負(fù)反饋可以有效抑制放大電路中各種噪聲和干擾的影響，從而提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。2改善放大電路的線性度負(fù)反饋可以減小放大電路的非線性失真，使輸出信號(hào)更接近于輸入信號(hào)，提高電路的線性度。3降低放大電路的輸出阻抗負(fù)反饋可以降低放大電路的輸出阻抗，使電路能夠更好地驅(qū)動(dòng)負(fù)載，提高電路的輸出功率。4控制放大電路的增益負(fù)反饋可以控制放大電路的增益，使其穩(wěn)定在預(yù)定的范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)過大的增益而導(dǎo)致電路不穩(wěn)定。6.1.3負(fù)反饋的特點(diǎn)負(fù)反饋技術(shù)具有許多顯著的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使其在電子電路中得到了廣泛的應(yīng)用。1穩(wěn)定性提高電路的穩(wěn)定性，減小參數(shù)變化的影響。2線性度改善電路的線性度，降低失真。3抗干擾性增強(qiáng)電路的抗干擾能力，降低噪聲的影響。4頻率特性改善電路的頻率特性，提高帶寬。6.2負(fù)反饋電路的基本結(jié)構(gòu)1反饋信號(hào)負(fù)反饋電路中，反饋信號(hào)從輸出端取樣，并送回輸入端，與輸入信號(hào)相加。2反饋路徑反饋信號(hào)從輸出端到輸入端經(jīng)過的路徑稱為反饋路徑，反饋路徑可以是直接的，也可以是間接的。3反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成反饋路徑的電路部分，它通常由電阻、電容等元件組成，用于調(diào)整反饋信號(hào)的幅度和相位。6.2.1正反饋和負(fù)反饋的區(qū)別1正反饋輸出信號(hào)增強(qiáng)輸入信號(hào)2負(fù)反饋輸出信號(hào)減弱輸入信號(hào)3應(yīng)用正反饋用于振蕩器、鎖相環(huán)4應(yīng)用負(fù)反饋用于放大器、穩(wěn)壓電路正反饋是指系統(tǒng)輸出信號(hào)被反饋到輸入端，并且與輸入信號(hào)同相位，從而增強(qiáng)輸入信號(hào)的作用。負(fù)反饋是指系統(tǒng)輸出信號(hào)被反饋到輸入端，并且與輸入信號(hào)反相位，從而減弱輸入信號(hào)的作用。6.2.2負(fù)反饋電路的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)負(fù)反饋電路通常包含放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)和比較器。放大器放大輸入信號(hào)，反饋網(wǎng)絡(luò)將輸出信號(hào)的一部分反饋到輸入端，比較器比較輸入信號(hào)和反饋信號(hào)，并產(chǎn)生誤差信號(hào)。反饋信號(hào)反饋信號(hào)通常與輸入信號(hào)相位相反，從而減小放大器的增益，提高放大器的穩(wěn)定性。反饋類型反饋類型分為電壓反饋和電流反饋，電壓反饋用于控制輸出電壓，電流反饋用于控制輸出電流。6.2.3負(fù)反饋電路的基本分析1電路模型建立等效電路2反饋深度反饋信號(hào)比例3反饋類型電壓或電流4反饋系數(shù)反饋信號(hào)比例5閉環(huán)增益反饋影響后的增益負(fù)反饋電路的基本分析包含多個(gè)方面，首先要建立等效電路，以便于分析和計(jì)算。然后分析反饋深度，即反饋信號(hào)占輸入信號(hào)的比例，確定反饋的強(qiáng)弱。此外，還要確定反饋類型是電壓反饋還是電流反饋，以及反饋系數(shù)，即反饋信號(hào)與輸出信號(hào)之間的比例關(guān)系。最后分析閉環(huán)增益，即反饋?zhàn)饔孟聦?shí)際的信號(hào)增益。6.3運(yùn)算放大器的負(fù)反饋電路運(yùn)算放大器是一種高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的集成電路。它廣泛應(yīng)用于放大電路、濾波電路、比較電路等各種電子電路中。1基本概念運(yùn)算放大器的工作原理和負(fù)反饋技術(shù)密切相關(guān)。2電路結(jié)構(gòu)運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路主要包括運(yùn)算放大器本身、反饋網(wǎng)絡(luò)和輸入信號(hào)。3分析方法分析運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路，需要掌握虛擬短路和虛短概念。負(fù)反饋可以提高運(yùn)算放大器的穩(wěn)定性、精度和帶寬，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)各種功能。6.3.1運(yùn)算放大器的特性1高增益運(yùn)算放大器具有極高的電壓放大倍數(shù)，通常在10^5到10^8之間，這使其能夠放大微弱的信號(hào)。2高輸入阻抗運(yùn)算放大器具有非常高的輸入阻抗，這意味著它們幾乎不從信號(hào)源中汲取電流，從而最大限度地減少了信號(hào)源的負(fù)載。3低輸出阻抗運(yùn)算放大器具有非常低的輸出阻抗，這意味著它們能夠驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載，包括高阻抗負(fù)載。4高帶寬運(yùn)算放大器可以處理頻率范圍很廣的信號(hào)，使其適用于各種應(yīng)用。5低噪聲運(yùn)算放大器具有非常低的噪聲水平，這對(duì)于需要高精度和靈敏度的應(yīng)用至關(guān)重要。6.3.2運(yùn)算放大器的負(fù)反饋電路基本概念負(fù)反饋是指將放大電路的輸出信號(hào)的一部分反向反饋到輸入端，以控制放大倍數(shù)。運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是一種高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，廣泛應(yīng)用于模擬電路。反饋電路將運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)通過反饋網(wǎng)絡(luò)反饋到輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋電路。類型運(yùn)算放大器的負(fù)反饋電路主要分為電壓負(fù)反饋、電流負(fù)反饋和復(fù)合負(fù)反饋。6.3.3運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路的分析運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路的分析方法主要基于電路的等效模型和節(jié)點(diǎn)方程。通過分析電路的等效模型，可以得到電路的輸入輸出關(guān)系以及各部分的傳遞函數(shù)。節(jié)點(diǎn)方程則可以用來分析電路的穩(wěn)定性和頻率響應(yīng)。1電路模型理想運(yùn)算放大器模型、非理想運(yùn)算放大器模型2節(jié)點(diǎn)方程利用基爾霍夫電流定律列出節(jié)點(diǎn)方程，求解電路的輸入輸出關(guān)系3傳遞函數(shù)分析電路的頻率響應(yīng)和穩(wěn)定性4應(yīng)用分析應(yīng)用分析方法對(duì)具體的負(fù)反饋電路進(jìn)行分析6.4負(fù)反饋電路的應(yīng)用1放大電路的負(fù)反饋負(fù)反饋可提高放大電路的穩(wěn)定性，減少失真，提高信號(hào)處理精度。2功率放大電路的負(fù)反饋負(fù)反饋可提高功率放大電路的效率，減少功耗，提高輸出功率。3穩(wěn)壓電路的負(fù)反饋負(fù)反饋可穩(wěn)定輸出電壓，提高穩(wěn)壓電路的精度，降低負(fù)載變化的影響。4控制電路的負(fù)反饋負(fù)反饋可提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少誤差，提高控制精度。6.4.1放大電路的負(fù)反饋放大電路的負(fù)反饋是將放大器輸出信號(hào)的一部分反向反饋到輸入端，從而改變放大器的增益、頻率響應(yīng)和輸出阻抗等特性。1增益穩(wěn)定減少放大器的增益波動(dòng)2線性度提高減少放大器的失真3帶寬增加擴(kuò)展放大器的頻率響應(yīng)范圍4輸出阻抗降低提高放大器的帶負(fù)載能力負(fù)反饋可有效抑制放大電路的非線性失真和頻率響應(yīng)變化，同時(shí)提高其帶負(fù)載能力。負(fù)反饋技術(shù)在放大電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，是保證放大電路穩(wěn)定、高效工作的重要手段。6.4.2功率放大電路的負(fù)反饋1提高效率減少功耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率2降低失真減小信號(hào)失真，獲得更純凈的輸出3增強(qiáng)穩(wěn)定性抑制放大器振蕩，提高電路穩(wěn)定性負(fù)反饋在功率放大電路中起著至關(guān)重要的作用，它可以提高放大器的效率、降低失真和增強(qiáng)穩(wěn)定性。負(fù)反饋通過將放大器輸出信號(hào)的一部分反饋到輸入端，并與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放大器的控制。這使得放大器能夠以更低的功耗產(chǎn)生更大的輸出功率，同時(shí)還能減少信號(hào)失真，并抑制放大器的不穩(wěn)定性。6.4.3穩(wěn)壓電路的負(fù)反饋穩(wěn)壓電路的工作原理穩(wěn)壓電路利用負(fù)反饋技術(shù)來穩(wěn)定輸出電壓。負(fù)反饋會(huì)將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較，并將誤差信號(hào)反饋到放大器，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。負(fù)反饋的應(yīng)用在穩(wěn)壓電路中，負(fù)反饋可以有效地抑制輸入電壓和負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響，確保輸出電壓穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路的類型常見的穩(wěn)壓電路類型包括線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器使用線性放大器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，而開關(guān)穩(wěn)壓器則使用開關(guān)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。6.4.4控制電路的負(fù)反饋1穩(wěn)定性負(fù)反饋可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。負(fù)反饋可以抑制擾動(dòng)，防止系統(tǒng)發(fā)生振蕩。2精度負(fù)反饋可以提高控制系統(tǒng)的精度。負(fù)反饋可以減小誤差，使系統(tǒng)輸出更加接近設(shè)定值。3響應(yīng)速度負(fù)反饋可以改善控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度。負(fù)反饋可以加快系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。6.5負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)目標(biāo)首先需要明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，包括電路的類型、功能、性能指標(biāo)等。選擇合適的反饋類型根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)選擇合適的反饋類型，例如電壓反饋、電流反饋或混合反饋。選擇合適的反饋元件選擇合適的反饋元件，例如電阻、電容或運(yùn)算放大器。設(shè)計(jì)反饋回路設(shè)計(jì)反饋回路，確保反饋信號(hào)能夠正確地反饋到輸入端。調(diào)試和優(yōu)化對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，使其達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。6.5.1負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì)步驟1確定電路功能明確電路的具體應(yīng)用需求2選擇基本電路選擇合適的放大器或其他電路3設(shè)計(jì)反饋網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所需反饋類型和參數(shù)設(shè)計(jì)4計(jì)算反饋參數(shù)計(jì)算閉環(huán)增益、輸入阻抗等參數(shù)5調(diào)試和測試驗(yàn)證電路性能，調(diào)整參數(shù)負(fù)反饋電路設(shè)計(jì)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，需要根據(jù)具體應(yīng)用場景進(jìn)行調(diào)整。6.5.2負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì)實(shí)例11.確定電路功能明確電路需要實(shí)現(xiàn)的功能。22.選擇合適的運(yùn)算放大器根據(jù)電路功能和性能要求選擇合適的運(yùn)算放大器。33.設(shè)計(jì)反饋網(wǎng)絡(luò)根據(jù)反饋類型和反饋深度設(shè)計(jì)反饋網(wǎng)絡(luò)。44.仿真分析使用仿真軟件進(jìn)行電路仿真和分析。負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì)需要結(jié)合具體應(yīng)用場景，例如放大電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等，根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇合適的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)。6.5.3負(fù)反饋電路的性能指標(biāo)1增益增益是輸出信號(hào)幅度與輸入信號(hào)幅度之比，反映了電路對(duì)信號(hào)的放大能力。2帶寬帶寬是電路能夠正常工作的頻率范圍，反映了電路對(duì)不同頻率信號(hào)的響應(yīng)能力。3失真失真是指輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的差異，反映了電路的線性度和保真度。4穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指電路在不同環(huán)境條件下保持工作狀態(tài)的能力，反映了電路的可靠性和抗干擾能力。5噪聲噪聲是指電路中產(chǎn)生的不需要的信號(hào)，反映了電路的抗噪聲能力。6.6負(fù)反饋技術(shù)的發(fā)展趨勢1電子電路提高信號(hào)質(zhì)量，降低噪聲，提高電路穩(wěn)定性2控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力3通信系統(tǒng)改善信號(hào)傳輸性能，提高抗干擾能力和保密性負(fù)反饋技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域不斷發(fā)展，為未來技術(shù)發(fā)展提供了新的方向。6.6.1負(fù)反饋技術(shù)在電子電路中的應(yīng)用負(fù)反饋技術(shù)在電子電路中有著廣泛的應(yīng)用，它可以提高電路的穩(wěn)定性、精確度和抗干擾能力。1放大電路負(fù)反饋可以提高放大電路的穩(wěn)定性和精確度。2濾波電路負(fù)反饋可以改善濾波電路的性能，使濾波效果更佳。3振蕩電路負(fù)反饋可以控制振蕩電路的頻率和幅度。4電源電路負(fù)反饋可以提高電源電路的穩(wěn)定性和效率。在現(xiàn)代電子設(shè)備中，負(fù)反饋技術(shù)幾乎無處不在，它是電子電路設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。6.6.2負(fù)反饋技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提高系統(tǒng)穩(wěn)定性負(fù)反饋可以改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的敏感性，提高系統(tǒng)抗干擾能力。提高系統(tǒng)精度負(fù)反饋可以減少系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度，使系統(tǒng)輸出更接近期望值。擴(kuò)大系統(tǒng)帶寬負(fù)反饋可以擴(kuò)大系統(tǒng)的頻率響應(yīng)范圍，使系統(tǒng)能夠跟蹤更快的變化。提高系統(tǒng)效率負(fù)反饋可以減少系統(tǒng)能量損耗，提高系統(tǒng)效率，降低系統(tǒng)功耗。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛負(fù)反饋技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動(dòng)化控制，航空航天控制，機(jī)器人控制等。6.6.3負(fù)反饋技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用抑制噪聲負(fù)反饋可以有效地抑制通信系統(tǒng)中的噪聲和干擾，提高信號(hào)的信噪比。穩(wěn)定放大器負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大器的增益，減少非線性失真，提高放大器的線性度和穩(wěn)定性。提高頻率響應(yīng)負(fù)反饋可以改善通信系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，擴(kuò)展帶寬，提高信號(hào)傳輸效率。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益