反饋的概念及判斷方法

1、.第十六講 反饋的概念及判斷方法； 負反饋的四種基本組第六章 放大電路的反饋教學目的1、掌握反饋的基本概念和類型，判斷放大電路中是否存在反饋，反饋的類型以及它們在電路中的作用2、理解多種負反饋對放大電路性能的影響，會根據(jù)實際要求在電路中引入適當?shù)姆答?、掌握負反饋的一般表達式，會計算深度負反饋條件下的電壓放大倍數(shù)4、了解負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件，會在放大電路中接入校正環(huán)節(jié)以消除振蕩。教學重點和難點1、負反饋組態(tài)的判斷2、深度負反饋條件下電壓放大倍數(shù)的計算3、負反饋放大電路自激振蕩的判斷及消除教學內容第一節(jié)反饋的基本概念及判斷方法一、反饋的基本概念二、反饋的判斷第二節(jié)負反饋放大電路的四種

2、基本組態(tài)一、負反饋放大電路分析要點二、四種負反饋組態(tài)三、反饋組態(tài)的判斷第三節(jié)負反饋放大電路的方框圖及一般表達式一、負反饋放大電路的方框圖表示法二、四種組態(tài)的方框圖三、負反饋放大電路的一般表達式第四節(jié)深度負反饋放大電路倍數(shù)的分析第五節(jié)負反饋對放大電路性能的影響.一、穩(wěn)定放大倍數(shù)二、改變輸入電阻和輸出電阻三、展寬頻帶四、減小非線性失真五、放大電路引入負反饋的一般原則第六節(jié)負反饋放大電路的穩(wěn)定性一、負反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件二、 負反饋放大電路穩(wěn)定性的分析三、負反饋放大電路的穩(wěn)定性的判斷四、負反饋放大電路自激振蕩的消除方法本章討論的問題：1.什么是反饋？什么是直流反饋和交流反饋？什么是正

3、反饋和負反饋？為什么要引入反饋？ 2.如何判斷電路中有無引入反饋？引入的是直流反饋還是交流反饋？是正反饋還是負反饋？ 3.交流負反饋有哪四種組態(tài)？如何判斷？4.交流負反饋放大電路的一般表達式是什么？ 5.放大電路中引入不同組態(tài)的負反饋后，將對性能分別產(chǎn)生什么樣的影響？6.什么是深度負反饋？在深度負反饋下， 如何估算反饋 系數(shù)和放大倍數(shù)？ 7.為什么放大電路以三級為最常見？8.負反饋愈深愈好嗎？什么是自激振蕩？什么樣的負反饋容易產(chǎn)生自激振蕩？如何消除自激振蕩？6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.1反饋的基本概念在放大電路中， 信號的傳輸是從輸入端到輸出端，這個方向稱為正向傳輸。反饋就是將輸出

4、信號取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。反饋信號的傳輸是反向傳輸。所以，放大電路無反饋也稱開環(huán)，放大電路有反饋也稱閉環(huán) 。反饋的示意圖見圖。圖中 Xi 是輸入信號，Xf 是反饋信號，X i稱為凈輸入信號。所以有XiX iXf6.1.2反饋的判斷一、有無反饋的判斷.負反饋 ，加入反饋后，凈輸入信號X i X i，輸出幅度增加。二、反饋極性的判斷正反饋和負反饋的判斷法之一：瞬時極性法在放大電路的輸入端，假設一個輸入信號的電壓極性，可用“+”、“ - ”或“”、“” 表示。按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性， 直至判斷出反饋信號的瞬時電壓極

5、性。如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。三、直流反饋與交流反饋的判斷反饋信號只有交流成分時為交流反饋，反饋信號只有直流成分時為直流反饋，既有交流成分又有直流成分時為交直流反饋。正反饋和負反饋的判斷法之二：正反饋可使輸出幅度增加，負反饋則使輸出幅度減小。在明確串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋后，正反饋和負反饋可用下列規(guī)則來判斷：反饋信號和輸入信號加于輸入回路一點時，瞬時極性相同的為正反饋， 瞬時極性相反的是負反饋； 反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點時， 瞬時極性相同的為負反饋，瞬時極性相反的是正反饋。對三極管來說這兩點是基極和發(fā)射極，對運算放大器來說是同相輸入端和反相輸入端。（動畫

6、 9-1）（動畫 9-2）6.2 負反饋放大電路的四種基本組態(tài)6.2.1負反饋放大電路的分析要點一、電壓反饋和電流反饋電壓反饋，反饋信號的大小與輸出電壓成比例的反饋稱為電壓反饋；電流反饋，反饋信號的大小與輸出電流成比例的反饋稱為電流反饋。電壓反饋與電流反饋的判斷：將輸出電壓短路，若反饋回來的反饋信號為零，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。二、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極，則為并聯(lián)反饋， 此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關系； 反之， 加在放大電路輸入回路的兩個電極， 則為串聯(lián)反饋，此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關系。對于三極管來說

7、，反饋信號與輸入信號同時加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個加在基極，另一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。對于運算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個加在同相輸入端，另一個加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。.例題 1:試判斷圖所示電路的反饋組態(tài)。解 : 根據(jù)瞬時極性法， 見圖中的紅色 “ +、”“-”號，可知經(jīng)電阻 R1 加在基極 B 1 上的是直流并聯(lián)負反饋。 因反饋信號與輸出電流成比例， 故為電流反饋。 結論是直流電流并聯(lián)負反饋。經(jīng) Rf 加在 E1 上的是交流負反饋。反饋信號和輸入信號加在三極管兩個輸入電極，故為串聯(lián)反饋。結論：交流電壓串聯(lián)負反

8、饋。例題 09.1 圖例題 09.2:試判斷圖09.03 所示電路的反饋組態(tài)。解 : 根據(jù)瞬時極性法，見圖中的紅色“ +”、“ - ” 號，可知是負反饋。因反饋信號和輸入信號加在運放兩個輸入端， 故為串聯(lián)反饋。 因反饋信號與輸出電壓成比例， 故為電壓反饋。結論：交、直流串聯(lián)電壓負反饋6.2.2四種負反饋組態(tài)負反饋的類型有四種， 即電壓串聯(lián)負反饋、 電壓并聯(lián)負反饋、 電流串聯(lián)負反饋和電流并聯(lián)負反饋。在此要分析反饋的屬性、求放大倍數(shù)等動態(tài)參數(shù)。一、 電壓串聯(lián)負反饋(a) 分立元件放大電路(b)集成運放放大電路圖 09.05電壓串聯(lián)負反饋(1) 判斷方法對圖 09.05(a) 所示電路，根據(jù)瞬時極性

9、法判斷，經(jīng) Rf 加在發(fā)射極E1 上的反饋電壓為+，.與輸入電壓極性相同， 且加在輸入回路的兩點， 故為串聯(lián)負反饋。 反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋。 后級對前級的這一反饋是交流反饋， 同時 Re1 上還有第一級本身的負反饋，這將在下面分析。對圖 (b)，因輸入信號和反饋信號加在運放的兩個輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時極性判斷是負反饋，且為電壓負反饋。結論是交直流串聯(lián)電壓負反饋。(2) 閉環(huán)放大倍數(shù)對于串聯(lián)電壓負反饋，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以X o VoAvvAvvfVi1Avv FvvX i.X fVf，對于圖 09.05(a)反饋系數(shù) F vv.X oVo.Re1Rf

10、，F(xiàn) vv, Avvf1RfRe1Re1對于圖 09.05(b).R1RfF vv, Avvf1R1R1Rf二、電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋的電路如圖 09.06 所示。因反饋信號與輸入信號在一點相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時極性法判斷，為負反饋，且為電壓負反饋。因為并聯(lián)反饋，在輸入端采用電流相加減。即。圖 09.06 電壓并聯(lián)負反饋I iI fI iAviVo/ I iAvi fVo / I iFivI f/Vo.具有電阻的量綱具有電阻的量綱具有電導的量綱.Avi f.VoAvi.I i1 Avi FivAvif 稱為互阻增益，F(xiàn)iv 稱為互導反饋系數(shù)，Avi Fiv 相乘無量綱。.對于深度負反

11、饋，互阻增益為.1FivVo / Rf1Avif.VoRfFiv而電壓增益為AvvfVoVoAvif1RfViIi R1R1R1FivR1三、 電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電路如圖 09.07 所示。圖 09.07 (a)是基本放大電路將 Ce 去掉而構成，圖 09.07 (b) 是由集成運放構成。對圖 09.07 (a)，反饋電壓從 Re 上取出，根據(jù)瞬時極性和反饋電壓接入方式，可判斷為串聯(lián)負反饋。因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，故為串聯(lián)電流負反饋。(a)(b)圖 09.07 電流串聯(lián)負反饋對圖 09.07(b)的電路，求其互導增益.1.I o RAivf.FviI oRFvi.于是 Ai

12、vf1/R，這里忽略了f的分流作用。電壓增益為R.VoI o.RLAvvfRLAivf RL.RViVi四、電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋的電路如圖 09.08(a)、(b) 所示。對于圖 (a) 電路，反饋節(jié)點與輸入點相同，所以是電流并聯(lián)負反饋。對于圖 (b) 電路，也為電流并聯(lián)負反饋。.(a)(b)圖 09.08并聯(lián)電流負反饋電流反饋系數(shù)是FiiI f /I o，以圖09.08(b)為例I f Rf( I fI o ) R20I fR2I oR2RfFii = I fR2R2I oRf電流放大倍數(shù)Aii f1(1Rf)FiiR2顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的參數(shù)有關，與運放內部參數(shù)無關

13、。電壓放大倍數(shù)為Avvf = VoI o RLAii fRL(1Rf )RLViI i R1R1R2R1例題 09.4：回答下列問題。 求圖 09.09在靜態(tài)時運放的共模輸入電壓; 若要實現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋, Rf 應接向何處 ? 要實現(xiàn)串聯(lián)電壓負反饋, 運放的輸入端極性如何確定？ 求引入電壓串聯(lián)負反饋后的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。.圖 09.09例題 09.4 圖解： 靜態(tài)時運放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時T 1和 T2 的集電極電位。IC1 = IC2 = I C3 /2VR2VCCVEER21515 6 V6 VR1R2246VB3VR2VEE(615) V9 VVE3VB3VBE3(90.7 )V9.7 VI C3V E3V EE9 . 715 mA1 mAR e35 . 3I C1I C20 . 5 mAV C1V C2V CCI C1 R c15 V 可以把差動放大電路看成運放A 的輸入級。輸入信號加在T 1的基極，要實現(xiàn)串聯(lián)反饋，反饋信號必然要加在B 2。所以要實現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋 , Rf 應接向 B 2。 既然是串聯(lián)反饋, 反饋和輸入信號