模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 第5章 電子電路中的負(fù)反饋

一、反饋的基本概念二、交流負(fù)反饋的四種組態(tài)三、反饋的判斷一、反饋的基本概念1.什么是反饋

電子電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，影響輸入量，稱為反饋。要研究哪些問題？怎樣引回是從輸出電壓還是輸出電流引出反饋影響輸入電壓還是輸入電流多少怎樣引出

反饋放大電路可用方框圖表示。2.正反饋和負(fù)反饋

從反饋的結(jié)果來判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋；引入反饋后其變化是增大？還是減??？引入反饋后其變化是增大？還是減??？

或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負(fù)反饋，否則為正反饋。3.直流反饋和交流反饋

直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。交流負(fù)反饋直流負(fù)反饋4.局部反饋和級(jí)間反饋

只對(duì)多級(jí)放大電路中某一級(jí)起反饋?zhàn)饔玫姆Q為局部反饋，將多級(jí)放大電路的輸出量引回到其輸入級(jí)的輸入回路的稱為級(jí)間反饋。通過R3引入的是局部反饋通過R4引入的是級(jí)間反饋通常，重點(diǎn)研究級(jí)間反饋或稱總體反饋。二、反饋的判斷

1.有無反饋的判斷

“找聯(lián)系”：找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，若有則有反饋，否則無反饋。引入反饋了嗎？將輸出電壓全部反饋回去無反饋

有無反饋的判斷：“找聯(lián)系”：是找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，不僅是輸出端與輸入端的聯(lián)系！既在輸入回路又在輸出回路，因而引入了反饋。2.直流反饋和交流反饋的判斷僅有直流反饋僅有交流反饋

“看通路”，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。設(shè)以下電路中所有電容對(duì)交流信號(hào)均可視為短路。

直流反饋和交流反饋的判斷:交、直流反饋共存僅有直流反饋3.

正、負(fù)反饋（反饋極性）的判斷“看反饋的結(jié)果”，即凈輸入量是被增大還是被減小。瞬時(shí)極性法：給定的瞬時(shí)極性，并以此為依據(jù)分析電路中各電流、電位的極性從而得到的極性；的極性→的極性→、、的疊加關(guān)系－－正反饋－－負(fù)反饋例題.

正、負(fù)反饋的判斷反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量,而與輸入量無關(guān)。

在判斷集成運(yùn)放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時(shí)，凈輸入電壓指的是集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位差，凈輸入電流指的是同相輸入端或反相輸入端的電流。反饋量反饋電流反饋量僅決定于輸出量凈輸入電流減小，引入了負(fù)反饋凈輸入電流增大，引入了正反饋4.電壓反饋和電流反饋的判斷電路引入了電壓負(fù)反饋

令輸出電壓為0，若反饋量隨之為0，則為電壓反饋；若反饋量依然存在，則為電流反饋。

電壓反饋和電流反饋的判斷:僅受基極電流的控制電路引入了電流負(fù)反饋反饋電流5.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷

在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式疊加，為串聯(lián)反饋；以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。引入了并聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋負(fù)反饋的類型有：AF+–判別圖示電路的反饋類型17ui+–R1R2uoRF+–+–+RLud+–uf+–

凈輸入信號(hào)反饋電壓uf與ui在輸入端以電壓形式作比較，兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋首先用電位的瞬時(shí)極性判別反饋的正、負(fù)。AF+–ufuduiuo電壓串聯(lián)負(fù)反饋方框圖判別圖示電路的反饋類型2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋AF+–uiuoifidiiuoR1R2RF+–ui+–+–+RLidif

ii-

凈輸入電流反饋電流取自輸出電壓，并與之成正比，故為電壓反饋。

if與ii在輸入端以電流形式作比較，兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋。電壓并聯(lián)負(fù)反饋方框圖19

為負(fù)反饋；反饋電壓與輸出電流成比，故為電流反饋；判別圖示電路的反饋類型3.電流串聯(lián)負(fù)反饋AF+–ufuduiio電流串聯(lián)負(fù)反饋方框圖uf與ui

在輸入端串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。R2uoR+–+–+RLud+–

uf+–ioui+–20圖中判別圖示電路的反饋類型4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋方框圖AF+–uiioidiiififRFiRuRRui+–+–+RL

ioR1iiidR2-分立元件放大電路中反饋的分析

圖示電路有無引入反饋？是直流反饋還是交流反饋？是正反饋還是負(fù)反饋？若為交流負(fù)反饋，其組態(tài)為哪種？3.若在第三級(jí)的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻，則反饋的性質(zhì)有何變化？+__+++_uF

1.若第三級(jí)從射極輸出，則電路引入了哪種組態(tài)的交流負(fù)反饋？

2.若在第三級(jí)的射極加旁路電容，則反饋的性質(zhì)有何變化？引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋RAAF+–5.2負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式一、負(fù)反饋放大電路的方框圖

分別為輸入信號(hào)、輸出信號(hào)和反饋信號(hào)；開環(huán)放大倍數(shù)-----無反饋時(shí)放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；AF+–所以：閉環(huán)放大倍數(shù)：反饋系數(shù)：AF+–反饋深度:(說明反饋強(qiáng)弱的一個(gè)重要的物理量)1)若,則,即引入負(fù)反饋；

2)若,則,即引入正反饋；

3)負(fù)反饋時(shí),若,則AF+–二、負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式——深度負(fù)反饋27反饋放大電路的基本方程+–AF+–AF

同相，所以

AF是正實(shí)數(shù)

負(fù)反饋時(shí),例：|A|=300，|F|=0.01。加入負(fù)反饋無負(fù)反饋FufAuiuo大小接近正弦波uouiA+–uiduf---引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加無負(fù)反饋f|Am|0.707|Am|Of′2|Amf|f2|Af|,|Af|0.707|Amf|33uiubeib++––在同樣的

ib下，ui=ube+uf

>ube，所以

rif

提高。無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：uf+–34if無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：iiibube+–35

電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。

電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。36四種負(fù)反饋對(duì)ri和ro的影響riro減低增高增高增高增高減低減低減低串聯(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(shí)現(xiàn)

(a)

穩(wěn)定輸出電壓；(b)

穩(wěn)定輸出電流；

(c)

提高輸入電阻；(d)

降低輸出電阻；

(e)提高輸出電阻；(f)降低輸入電阻；

(g)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；(h)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)值。應(yīng)引入哪種類型的負(fù)反饋？返回371.要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋；2.要改善動(dòng)態(tài)性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋；3.要穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；4.要穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；5.要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；6.要減小輸入電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋；7.要提高輸出電阻，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；8.要減小輸出電阻，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；一、深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)凈輸入量可忽略不計(jì)5.4負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算AF+–二、深度負(fù)反饋條件下電壓放大倍數(shù)的估算1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路Rif很小為什么?為什么?2.電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路（續(xù)）3.電流串聯(lián)負(fù)反饋電流4.電流并聯(lián)負(fù)反饋電路為什么?為什么?Rif很小深度負(fù)反饋條件下四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)

討論一

求解在深度負(fù)反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。+__+++_uF比較兩電路

討論二

求解在深度負(fù)反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。

1.第三級(jí)從射極輸出；

2.若在第三級(jí)的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻。R5.理想運(yùn)放情況下負(fù)反饋放大電路的估算因?yàn)閡o為有限值，Aod＝∞，所以u(píng)N－uP＝0，即因?yàn)閞id＝∞，所以

理想運(yùn)放參數(shù)特點(diǎn)：Aod＝∞，rid＝∞，ro＝0。電路特征：反饋網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)，如圖。uN＝uP-------虛短路iN＝iP＝0-----虛斷路求解放大倍數(shù)的基本出發(fā)點(diǎn)

討論三

利用“虛短”、“虛斷”求解電路。為深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋虛短例1：估算圖示電路的電壓放大倍數(shù)。解：uf虛斷虛地為深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋解：（1）判別反饋組態(tài)

電壓并聯(lián)負(fù)反饋。（2）

例2：在深度負(fù)反饋條件，試求電壓放大倍數(shù)。（1）判別反饋組態(tài)

電流串聯(lián)負(fù)反饋。（2）例3：

在深度負(fù)反饋條件，試求電壓放大倍數(shù)。5.6負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性

對(duì)于多級(jí)放大電路，如果引入過深的負(fù)反饋，可能引起自激振蕩。一、產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：在中頻段，

放大電路沒有輸入信號(hào)，但仍有一定頻率和幅度的輸出信號(hào)，這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。在高、低頻段，放大倍數(shù)和反饋系數(shù)的模和相角都隨頻率變化，使。幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB/十倍頻-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO

單管阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng)可見，在低、高頻段，放大電路分別產(chǎn)生了0

~+90

和0

~-90

的附加相移。

兩級(jí)放大電路將產(chǎn)生0

~

180

附加相移；三級(jí)放大電路將產(chǎn)生0

~

270

的附加相移。對(duì)于多級(jí)放大電路，如果某個(gè)頻率的信號(hào)產(chǎn)生的附加相移為180o，而反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻，則：滿足自激振蕩的相位條件，如果同時(shí)滿足自激振蕩的幅值條件，放大電路將產(chǎn)生自激振蕩。-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO

但三級(jí)放大電路，在深度負(fù)反饋條件下，對(duì)于某個(gè)頻率的信號(hào)，既滿足相位條件，也滿足幅度條件，可以產(chǎn)生自激振蕩。結(jié)論：

單級(jí)放大電路不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩；

兩級(jí)放大電路當(dāng)頻率趨于無窮大或趨于零時(shí)，雖然滿足相位條件，但不滿足幅度條件，所以也不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩；

2、自激振蕩的條件AF+–1、判斷方法利用負(fù)反饋放大電路回路增益的波特圖，分析是否同時(shí)滿足自激振蕩的幅度和相位條件。二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷滿足自激振蕩的幅度條件頻率為f0,滿足自激振蕩的相位條件頻率為f

∏

。(1)因?yàn)榇嬖趂

∏

，且

f∏＜

f0

，則電路不穩(wěn)定。判斷方法:（2）雖然存在

f∏

，但f∏

＞

f0

，則電路穩(wěn)定，不產(chǎn)生自激振蕩。判斷方法小結(jié)如下：

1）若不存在f∏，則電路穩(wěn)定2）若存在f

∏，且

f∏

＜

f0，則電路不穩(wěn)定，必然產(chǎn)生自激振蕩。3）若存在f∏，但f

∏＞

f0

，則電路穩(wěn)定，不產(chǎn)生自激振蕩。2、穩(wěn)定裕度

當(dāng)環(huán)境溫度、電路參數(shù)及電源電壓等在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，為保證放大電路也能滿足穩(wěn)定條件，要求放大電路要有一定的穩(wěn)定裕度。（1）幅值裕度Gm

對(duì)于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大電路，Gm為負(fù)值。Gm值愈負(fù)，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求Gm≤-10dB。（2）相位裕度

m當(dāng)f=f0時(shí)，負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定

對(duì)于穩(wěn)定的負(fù)反饋放大電路，

m為正值。

m值愈大，負(fù)反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求

m≥45

例1：已知負(fù)反饋放大電路的波特圖，判斷電路的穩(wěn)定性f/HZf/HZf∏60402000-90°-180°

AF

(a)產(chǎn)生自激

由波特圖中的相頻特性可見，當(dāng)f=f∏時(shí)，相位移

AF=-180o，滿足相位條件；結(jié)論：當(dāng)f=f∏

時(shí)，電路同時(shí)滿足自激振蕩的相位條件和幅度條件，將產(chǎn)生自激振蕩。

此頻率對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)幅頻特性位于橫坐標(biāo)軸之上，即：f∏f/HZf/HZ604020OO-90°-180°

AFf0f0(b)不產(chǎn)生自激f∏f∏

結(jié)論：該負(fù)反饋放大電路不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，能夠穩(wěn)定工作。

由負(fù)反饋放大電路的波特圖可見，當(dāng)f=f∏，相位移

AF=-180o時(shí)例2：已知負(fù)反饋放大電路的波特圖，判斷電路的穩(wěn)定性三、負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法

為保證放大電路穩(wěn)定工作，對(duì)于三級(jí)或三級(jí)以上的負(fù)反饋放大電路，需采取適當(dāng)措施破壞自激振蕩的幅度條件和相位條件。最簡單的方法是減小反饋系數(shù)或反饋深度，使得在滿足相位條件時(shí)不滿足幅度條件。

但是，由于反饋深度下降，不利于放大電路其他性能的改善，因此通常采用接入電容或RC元件組成校正網(wǎng)絡(luò)，以消除自激振蕩。消除自激振蕩的方法1.簡單滯后補(bǔ)償常用的方法為滯后補(bǔ)償方法。

設(shè)放大電路為直接耦合方式，反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)。

在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償電容。補(bǔ)償電容1.簡單滯后補(bǔ)償（續(xù)）最大附加相移為-135°

具有45°的相位裕度，故電路穩(wěn)定補(bǔ)償前補(bǔ)償后

滯后補(bǔ)償法是以頻帶變窄為代價(jià)來消除自激振蕩的。2.

RC

滯