模電第07章反饋放大電路(康華光).ppt

1、第七章 反饋放大電路 重點(diǎn)： 1.理解反饋的類型及其判斷方法； 2.理解負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響； 3.掌握負(fù)反饋放大電路的分析方法。,（1-2）,7.1反饋的基本概念與分類 一 .什么是反饋 將放大電路輸出端的信號(hào)(電壓或電流)的一部分或全部通過(guò)某種電路引回到輸入端。,開環(huán)放大倍數(shù),反饋系數(shù),閉環(huán)放大倍數(shù),基本放大 電路Ao,. Xi,. Xd,. Xo,反饋信號(hào) . Xf,凈輸入信號(hào),反饋對(duì)放大電路的各項(xiàng)指標(biāo)均有影響,且不同的反饋對(duì)放大電路的影響亦不同,故必須學(xué)會(huì)判斷反饋。,（1-3）,名詞解釋: (1)輸入信號(hào)xi xi=vi或ii (2)輸出信號(hào)xo xo=vo或 io BJT電路中io

2、一般為ie或ic (3)反饋信號(hào)xf xf=vf 或if (4)凈輸入信號(hào)xd xd=vd 或id BJT電路中凈輸入信號(hào)= “vbe”或“ib”(共射、共集電路) 運(yùn)放中凈輸入信號(hào)= “v+-v-”或“i-”、“i+”,（1-4）,二.反饋的分類和判斷方法 1.找出反饋網(wǎng)路 連接輸出、輸入回路的元件或網(wǎng)路 輸入回路:輸入信號(hào)、凈輸入信號(hào)等組成的回路 輸出回路:輸出信號(hào)、負(fù)載等組成的回路,RE為反饋元件,輸入回路,輸出回路,輸入回路,輸出回路,（1-5）,2. 交流反饋、直流反饋 交流反饋：對(duì)交流信號(hào)起反饋?zhàn)饔?直流反饋：對(duì)直流信號(hào)起反饋?zhàn)饔?判斷方法：畫直流通路和小信號(hào)電路 在直流通路中起反

3、饋?zhàn)饔弥绷鞣答?在小信號(hào)電路中起反饋?zhàn)饔媒涣鞣答?小信號(hào)電路,Re1:交直流反饋 Re2:直流反饋,（1-6）,3. 電壓反饋、電流反饋 電壓反饋：反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)vo 電流反饋：反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)io 判斷方法1： 若vf (或if)vo 電壓反饋 vf (或if)io 電流反饋 判斷方法2：看輸出端,電壓反饋,電流反饋,電流反饋,電壓反饋,（1-7）,4.串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋 串聯(lián)反饋: 反饋信號(hào)xf 與輸入信號(hào)xi 串聯(lián) 并聯(lián)反饋: 反饋信號(hào)xf 與輸入信號(hào)xi 并聯(lián) 判斷方法1： 在輸入回路,若出現(xiàn)id=ii if 并聯(lián)反饋 在輸入回路,若出現(xiàn)vd=vi vf 串聯(lián)反饋 判

4、斷方法2：看輸入端 輸入端包括： 基極和發(fā)射極(BJT) 柵極和源極(FET) 同相端和反相端(運(yùn)放),并聯(lián)反饋,串聯(lián)反饋,（1-8）,5.正反饋、負(fù)反饋 正反饋：反饋信號(hào)xf 加強(qiáng)凈輸入信號(hào)xd 負(fù)反饋：反饋信號(hào)xf 削弱凈輸入信號(hào)xd 判斷方法1： 若xd=xi - xf 負(fù)反饋 若xd=xi + xf 正反饋 判斷方法2：瞬時(shí)極性法,輸入“+”,正反饋,負(fù)反饋,負(fù)反饋,正反饋,+,-,+,-,（1-9）,注意信號(hào)極性的傳輸變化關(guān)系： BJT分立電路:,輸入+,-,+,輸入+,+,輸入+,-,輸入+,+,場(chǎng)效應(yīng)管判斷同上。 運(yùn)算放大電路:,（1-10）,7.2 反饋的組態(tài)與判斷 一 . 反

5、饋組態(tài) 根據(jù)放大電路中反饋是電壓還是電流反饋、串聯(lián)還是并聯(lián)反饋、正還是負(fù)反饋, 組合起來(lái)有8種反饋組態(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 電壓串聯(lián)正反饋 電壓并聯(lián)正反饋 電流串聯(lián)正反饋 電流并聯(lián)正反饋 再根據(jù)放大電路中反饋是交流還是直流反饋劃分, 組合起來(lái)共有有16種反饋組態(tài)。,（1-11）,二 . 反饋判斷舉例,電壓、,并聯(lián)、,負(fù)反饋,+,-,例1：判斷Rf的反饋組態(tài)。,書上方法： if=(vo-vi)/Rf電壓反饋 ib=ii +if 并聯(lián)反饋 vi0時(shí)vo0 if實(shí)際方向與參考方向相反, ib被削弱 ,負(fù)反饋,（1-12）,增加隔直電容C后，Rf只對(duì)交流起

6、反饋?zhàn)饔谩?電壓、,串聯(lián)、,負(fù)反饋,+,+,例2：判斷Rf是何種反饋。,（1-13）,例3：判斷如圖電路中RE1、RE2的反饋類型。,RE1：交流、電流串聯(lián)負(fù)反饋。,RE1, RE2 :對(duì)直流均起作用, 通過(guò)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。,+,+,（1-14）,例4：判斷如圖電路中 Rf 的反饋類型。,+,+,-,電壓串聯(lián)正反饋。,（1-15）,(+),(-),(+),(+),電壓、串聯(lián)、負(fù)反饋,(+),級(jí)間反饋,例5：判斷下圖電路的反饋組態(tài)。,（1-16）,例6:試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。,解:電壓串聯(lián)負(fù)反饋。,(-),(-),(+),(+),（1-17）,解:電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,例7:試判斷下列電路

7、中的反饋組態(tài)。,（1-18）,電流、并聯(lián)、負(fù)反饋,例8：判斷運(yùn)放電路的反饋組態(tài)。,（1-19）,電流、并聯(lián)、負(fù)反饋,電流、串聯(lián)、負(fù)反饋,例9：判斷運(yùn)放電路的反饋組態(tài)。,（1-20）,電壓、并聯(lián)、負(fù)反饋,電壓、串聯(lián)、負(fù)反饋,例10：判斷運(yùn)放電路的反饋組態(tài)。,（1-21）,電壓、串聯(lián)、正反饋,例11：判斷RF引入的反饋組態(tài)。,（1-22）,電流、串聯(lián)、正反饋,例12：判斷RF引入的反饋組態(tài)。,（1-23）,7.37.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響 一 .負(fù)反饋對(duì)使增益下降,開環(huán)增益: A= xo/xd 反饋系數(shù): F=xf /xo 負(fù)反饋xd=xi xf 正反饋xd=xi +xf 閉環(huán)增益: Af=

8、xo/xi,負(fù)反饋使增益Af下降。,其中負(fù)反饋:,（1-24）,Af的含義,（1-25）,二 .負(fù)反饋提高增益的穩(wěn)定性 設(shè)某放大器開環(huán)增益: A 有負(fù)反饋時(shí)增益(閉環(huán)增益):,設(shè)當(dāng)溫度變化t =dt 時(shí): 開環(huán)增益變化量: A=dA 閉環(huán)增益Af 的變化量：Af= dAf,無(wú)負(fù)反饋時(shí)增益A 的相對(duì)變化率：d A/A 有負(fù)反饋時(shí)增益Af 的相對(duì)變化率：d Af /Af, dA,閉環(huán)增益相對(duì)變化量比開環(huán)縮小了1+AF, 穩(wěn)定性提高。, d A/A,（1-26）,+ vf _,例1,20C時(shí)開環(huán)電壓增益A104, 當(dāng)溫度變化到40C時(shí) A11000。設(shè)R110k, R2100k。 求(1)20C時(shí)的

9、閉環(huán)電壓增益Avf; (2)40C時(shí)的Avf 及其變化率。,解：,40C時(shí)的A 的變化率:,40C時(shí)的Avf :,40C時(shí)的Avf 的變化率:,（1-27）,三.負(fù)反饋能改善輸出波形的非線性失真,加負(fù)反饋后,加負(fù)反饋前,非線性失真,改善,負(fù)反饋是利用失真的波形來(lái)改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。,（1-28）,四.負(fù)反饋能抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲(干擾信號(hào)),(1)增加一為無(wú)噪聲的前置級(jí)(差放), vn1被抑制;,改進(jìn),噪聲,(2)采用負(fù)反饋,使vn經(jīng)過(guò)AF差放后,在差放輸出端產(chǎn)生一大小與vn相等、方向相反的信號(hào),使vn被削弱,輸出噪聲減少。,（1-29）,五.負(fù)反饋對(duì)輸入電阻和輸

10、出電阻的影響,串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加,并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小,輸入電阻：,輸出電阻：,電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小,電流負(fù)反饋使輸出電阻增加,Rif =(1+AoF )Ri,Rof =(1+AoF )Ro,Ri開環(huán)輸入電阻 Ro開環(huán)輸出電阻 Ao開環(huán)增益 F反饋系數(shù),（1-30）,無(wú)反饋時(shí)輸入電阻：,有串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)： 凈輸入id=ii , vd=vi vf 開環(huán)增益A= xo/vd 反饋系數(shù)F=vf /xo ,負(fù)反饋對(duì)輸入電阻影響的證明,有并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)： 凈輸入vd=vi , id=ii if 開環(huán)增益A= xo/id 反饋系數(shù)F=if /xo,（1-31）,負(fù)反饋對(duì)輸出電阻影響的證明,開環(huán)輸

11、出電阻Ro,(1)電壓負(fù)反饋對(duì)輸出電阻影響,而Xid=-Xf=-FvT,有電壓負(fù)反饋時(shí)忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)iT的分流,所以,（1-32）,(2)電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻影響,閉環(huán)輸出電阻,開環(huán)輸出電阻Ro,有電壓負(fù)反饋時(shí),而Xid=-Xf=-FiT,所以,（1-33）,六、負(fù)反饋對(duì)通頻帶的影響,引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加,寬帶積不變。,無(wú)負(fù)反饋時(shí)通頻帶：,有負(fù)反饋時(shí)通頻帶：,BW = f2 f1,BWf =f2 f1,寬帶積：,AoBW,寬帶積：,AF BWf,= AoBW,=(1+AoF )BW,（1-34）,七 .為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則,要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),引直流負(fù)反饋,要穩(wěn)定交流量,引

12、交流負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電壓, 減小輸出電阻,引電壓負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電流, 增大輸出電阻,引電流負(fù)反饋,要增大輸入電阻,引串聯(lián)負(fù)反饋,要減小輸入電阻,引并聯(lián)負(fù)反饋,注意： 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價(jià)的，且僅對(duì)環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。,（1-35）,稱為反饋深度,7.5 深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算 一、反饋深度 設(shè)輸入信號(hào)為正弦量。當(dāng)放大電路采用負(fù)反饋時(shí),閉環(huán)增益:,深度負(fù)反饋,正反饋,電路產(chǎn)生自激振蕩,二、反饋深度對(duì)放大器的影響,一般負(fù)反饋,（1-36）,三、深度負(fù)反饋時(shí)電路的近似計(jì)算依據(jù),當(dāng)放大電路采用負(fù)反饋時(shí),閉環(huán)增益:,則,深度負(fù)反饋時(shí)：(1+AF )1,xf xi,負(fù)反

13、饋時(shí)凈輸入:,xd=xi xf 0,（1-37）,1、串聯(lián)負(fù)反饋 輸入端電壓存在求和形式 , 即:,虛短,虛斷,虛短,虛斷,2、并聯(lián)負(fù)反饋 輸入端電流求和形式, 即:,id= ii - if 0,vd= id ri 0,凈輸入電流,結(jié)論：在分析計(jì)算深度負(fù)反饋放大電路時(shí)，可認(rèn)為 vd0， id0 在運(yùn)放深度負(fù)反饋電路中：v+=v- (vd=v+-v-), i+=i-=0 在BJT深度負(fù)反饋電路中： ve=vb (vbe0), ib0,凈輸入電壓 vd= vi - vf 0,開環(huán)輸入電阻,（1-38）,四、深度負(fù)反饋時(shí)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的估算 在深度負(fù)反饋條件下： 1.閉環(huán)增益(不一定是電壓增益),3.閉環(huán)

14、輸出電阻 電壓負(fù)反饋：,電流負(fù)反饋：,Rof =(1+AF )Ro ,2.閉環(huán)輸入電阻 串聯(lián)負(fù)反饋：,Rif =(1+AF )Ri ,并聯(lián)負(fù)反饋：,（1-39）,反饋系數(shù),實(shí)際上該電路就是第2章介紹的同相比例放大電路,該結(jié)果與第2章所得結(jié)果相同。,解:這是電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路 根據(jù)虛短、虛斷,閉環(huán)電壓增益:,例1,設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件,求閉環(huán)電壓增益 Avf =vo/vi 、輸入電阻Rif 、輸出電阻Rof 。,反饋環(huán)輸入電阻:Rif 輸入電阻: RifR3+Rif 輸出電阻: Rof0,（1-40）,設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件,求閉環(huán)電壓增益 Avf =vo/vi 、輸入電阻Rif 、輸出電

15、阻Rof 。,閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：,例2,反饋環(huán)輸入電阻:Rif 輸入電阻: RifRif /Rb1Rb1 輸出電阻: RofRC2/0=0,+ vf -,解:這是電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。 反饋系數(shù):,（1-41）,反饋系數(shù):,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,解:這是電流并聯(lián)負(fù)反饋電路,例3,設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件,求閉環(huán)電壓增益 Avf =vo/vs 、輸入電阻Rif 、輸出電阻Rof 。,輸入電阻: Rif0 反饋環(huán)輸出電阻:Rof 輸出電阻:Rof=Rof/RC2=RC2,（1-42）,閉環(huán)電壓增益：,解：這是電流并聯(lián)負(fù)反饋電路。利用虛短和虛斷可知 vi=ii R1 ii=if,例4,設(shè)電路滿足深度

16、負(fù)反饋條件,求閉環(huán)電壓增益 Avf =vo/vi 、輸入電阻Rif 、輸出電阻Rof 。,反饋環(huán)輸入電阻:Rif 0 輸入電阻: RifR1+0R1 輸出電阻: Rof,（1-43）,閉環(huán)增益:,閉環(huán)電壓增益,解：這是電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路,反饋系數(shù):,設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件,求閉環(huán)電壓增益 Avf =vo/vs 、輸入電阻Rif 、輸出電阻Rof 。,例5,輸入電阻:Rif0 反饋環(huán)輸出電阻:Rof0 輸出電阻: Rof=Rof /RC=0,（1-44）,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,解：,反饋系數(shù):,由第四章知,該電路指標(biāo):,例6,設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件,求電壓增益Avf =vo/vi 、輸入電阻Rif,、輸出電阻Rof 。,反饋環(huán)輸入電阻:Rif 輸入電阻:RifRb1/Rb2 反饋環(huán)輸出電阻:Rof 輸出電阻: RofRc,Rif=Rb1/Rb2/rbe+(1+)Re RofRc,（1-45）,解：利用虛短和虛斷可知 v+=v- = vf=vi 閉環(huán)電壓增益:,例7,+ -,設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件,求閉環(huán)電壓增益 Avf =vo/vi 、輸入電阻Rif 、輸出電阻Rof 。,輸入電阻: Rif 輸出電阻: Rof,（1-46）,本章小結(jié) 1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(guò)程稱為