第七章 反馈放大电路.ppt

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1、第七章 反馈放大电路,姚恒 ,Updated: May 9, 2016,7 反馈放大电路,7.1 反馈的基本概念与分类,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,7.5 深度负反馈条件下的近似计算,7.2 负反馈放大电路的四种组态,7.6 负反馈放大电路设计,7.7 负反馈放大电路的频率响应,7.8 负反馈放大电路的稳定性,7.1 反馈的基本概念与分类,7.1.2 直流反馈与交流反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,7.1.1 什么是反馈,7.1.5 电压反馈与电流反馈,7.1.1 什么是反馈,反馈通路信号反向传输的渠道,开环 无反

2、馈通路,闭环 有反馈通路,将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。,判断电路是否存在反馈通路,7.1.1 什么是反馈,反馈通路（本级）,反馈通路（本级）,反馈通路（级间）,7.1.2 直流反馈与交流反馈,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。,直流反馈,交、直流反馈,7.1.2 直流反馈与交流反馈,(a)直流通路 (b)交流通路,7.1.3 正反馈与负反馈,正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。,负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。,从输出端看,从输入端看 （更加重要）,正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。,负反馈：引入反馈后

3、，使净输入量变小了。,净输入量可以是电压，也可以是电流。,7.1.3 正反馈与负反馈,输出影响输入,反馈特征：,积极影响正反馈输出反馈回来的量促使输入朝着原先的方向发展,消极影响负反馈输出反馈回来的量延缓输入朝着原先的方向发展,7.1.3 正反馈与负反馈,判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着 （正斜率或负信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率，用“+”、“-”号表示）。,分情况讨论 运放电路 （第二章） 共射电路 /共集电路（第四章） 差分电路 （第六章）,7.1.3 正反馈与负反馈,第一类：运放电路 （第二章） 判断步骤1：如果输入在同相端，输出端极性与输入端一致如果输

4、入在反相端，输出端极性与输入端相反,7.1.3 正反馈与负反馈,第一类：运放电路 （第二章） 判断步骤2：反馈支路不改变极性，即输出反馈回输入端极性与输出保持一致,反馈通路,反馈通路,7.1.3 正反馈与负反馈,第一类：运放电路 （第二章） 判断步骤3：看反馈支路反馈端是否与输入端在同一端 如果在：输入端与反馈端极性相同 正反馈输入端与反馈端极性不同 负反馈,负反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,第一类：运放电路 （第二章） 判断步骤3：看反馈支路反馈端是否与输入端在同一端 如果不在：输入端与反馈端极性相同 负反馈输入端与反馈端极性不同 正反馈,正反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,第一类：运放电

5、路 （第二章）,负反馈,+,+,+,-,-,输入端,反馈端,7.1.3 正反馈与负反馈,第二类：共射电路/共集电路 （第四章） 补充知识：如何判断共射还是共集电路 方法1：看哪一极交流接地，如射极接地，则为共射电路 方法2：如果没有一端交流接地（如下图），则看输入输出分别在哪一极，如果输入在基极，输出在集电极，则为共射电路,共射电路,7.1.3 正反馈与负反馈,第二类：共射电路/共集电路 （第四章） 判断步骤1：输入端基极极性为正，则集电极极性为负，发射极极性为正 （由P148性质决定）,基极为正,集电极为负,发射极为正,（+）,（-）,（+）,7.1.3 正反馈与负反馈,第二类：共射电路 （

6、第四章） 判断步骤2：看反馈端是在发射极还是在基极 如果在射极：输入端与反馈端极性相同 负反馈输入端与反馈端极性不同 正反馈 如果在基极：输入端与反馈端极性相同 正反馈输入端与反馈端极性不同 负反馈,输入端,反馈端,负反馈,7.1.3 正反馈与负反馈,第三类：差分电路 （第六章） 判断步骤1：输入端基极极性为正，第一级输出端为集电极输出极性为负，第一级输出为第二级输入，再通过反馈电路反馈回输入端，判断反馈端与输入端是否在同一端,基极输入,集电极输出,集电极输出,7.1.3 正反馈与负反馈,第三类：差分电路 （第六章） 判断步骤2：判断反馈端与输入端是否在同一端 如在：同相则为正反馈，反相则为负

7、反馈 如不在：同相则为负反馈，反相则为正反馈,输入端,反馈端,负反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定,串联,串联：输入以电压形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即 vid=vi- vf,并联：输入以电流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即 iid=ii-if,并联,7.1.4 串联反馈与并联反馈,根据反馈的接入方式判定是串联反馈还是并联反馈： 反馈信号Vf与输入信号Vi在输入回路串接，以电压形式叠加，为串联反馈。反馈信号If与输入信号Ii在输入回路并接，以电流形式叠加，为并联反馈。 判断方法：输入信号与反馈信号在不同结点引入（例如输

8、入在三极管b极，反馈在e极，或输入在运放同相端，反馈在反向端）为串联反馈；输入信号与反馈信号在同一结点引入（例如输入和反馈均在三极管b极，或运放的反相端）为并联反馈。,判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,并联反馈,级间反馈通路,xf (if),判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈,7.1.4 串联反馈与并联反馈,串联反馈,级间反馈通路,xf (vf),7.1.5 电压反馈与电流反馈,电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定,电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即xf=Fvo 电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即x

9、f=Fio,并联结构,串联结构,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电压负反馈,RL,电压负反馈稳定输出电压,xf=Fvo ， xid= xixf,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电流负反馈,RL ,电流负反馈稳定输出电流,xf=Fio ， xid= xixf,7.1.5 电压反馈与电流反馈,判断方法1：负载短路法,将负载短路，反馈量仍然存在电流反馈。,将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零电压反馈。,电压反馈,电流反馈,反馈通路,反馈通路,7.1.5 电压反馈与电流反馈,判断方法2：当反馈输入信号与输出信号由同一端引出时（如输出信号从集电极取出，反馈网络的输入端也接在集电极）是电压反馈

10、；反之为电流反馈。,电压反馈,电流反馈,反馈通路,反馈通路,7.1.5 电压反馈与电流反馈,电压反馈,反馈通路,例,7.2.1 电压串联负反馈放大电路,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf,稳定输出电压,特点：,电压控制的电压源,7.2.2 电压并联负反馈放大电路,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-if,稳定输出电压,电流控制的电压源,特点：,7.2.3 电流串联负反馈放大电路,输入以电压形式求和（KVL）： vid=vi- vf,稳定输出电流,电压控制的电流源,特点：,7.2.4 电流并联负反馈放大电路,输入以电流形式求和（KCL）： iid=ii-if,稳定输出

11、电流,电流控制的电流源,特点：,电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性,并联反馈：输入端电流求和（KCL）,特点小结：,从输入端看,从输出端看,反馈组态判断举例（交流）,(+),(-),(+),(+),级间电压串联负反馈,(+),反馈组态判断举例（交流）,电压并联负反馈,(+),(-),(-),(-),直流反馈,交、直流反馈,反馈组态判断举例（交流）,(+),(+),(-),(+),(+),(+),电流串联负反馈,串联负反馈,信号源对反馈效果的影响,vID = vI -vF,则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好

12、。,要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。,信号源对反馈效果的影响,并联负反馈,iID = iI -iF,则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。,要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,1. 闭环增益的一般表达式,2. 反馈深度讨论,3. 环路增益,1. 闭环增益的一般表达式,开环增益,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,闭环增益的一般表达式,即,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,负反馈放大电路中各种信号量的含义,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,2. 反馈深度讨论,一般负反馈,称为反馈深度,深度

13、负反馈,正反馈,自激振荡,一般情况下，A和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，Af、A和F分别用 、 和 表示。,即,7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式,7.4 负反馈对放大电路性能的影响,7.4.2 减小非线性失真,7.4.3 抑制反馈环内噪声,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,7.4.1 提高增益的稳定性,7.4.1 提高增益的稳定性,闭环时,对A求导得,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF,另一方面,在深度负反馈条件下,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf 、A

14、rf 、Agf 、Aif）,7.4.2 减小非线性失真,闭环时增益减小，线性度变好。,只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。,1开环特性 2闭环特性,7.4.3 抑制反馈环内噪声,比原有的信噪比提高了 倍,电压的信噪比,新的信噪比,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈,1. 对输入电阻的影响,开环输入电阻 Ri=vid/ii,因为 vf=Fxo xo=Avid,闭环输入电阻 Rif=vi/ii,所以 vi=vid+vf=(1+AF )vid,闭环输入电阻 Rif=vi/ii,引入串联负反馈后，输入电阻增加了。,7.4.4 对输入电

15、阻和输出电阻的影响,并联负反馈,1. 对输入电阻的影响,闭环输入电阻,引入并联负反馈后，输入电阻减小了。,注意: 反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。,例如,图中R1不在环内,但是,当R1 时，反馈对Rif几乎没有影响。,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,2. 对输出电阻的影响,电压负反馈,2. 对输出电阻的影响,闭环输出电阻,电压负反馈,而 Xid= - Xf= - FvT,忽略反馈网络对iT的分流,所以,引入电压负反馈后，输出电阻减小了。,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,2. 对输出电阻的影响,电流负反馈,闭环输出电阻,引入电流负反馈后，输出电阻增大了。,注意:

16、 反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。,负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。,串联负反馈 ,并联负反馈 ,电压负反馈 ,电流负反馈 ,特别注意表7.4.1的内容,增大输入电阻,减小输入电阻,减小输出电阻，稳定输出电压,增大输出电阻，稳定输出电流,7.4.4 对输入电阻和输出电阻的影响,7.5 深度负反馈条件下的近似计算,1. 深度负反馈的特点,2. 举例,1. 深度负反馈的特点,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式,得,（也常写为 xf xi）,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路

17、“两虚”的概念,输入量近似等于反馈量,（xid 0 ）,1. 深度负反馈的特点,串联负反馈，输入端电压求和,深度负反馈条件下xid= xi - xf 0,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈，输入端电流求和,vid= iid ri 0,2. 举例,电压串联负反馈,反馈系数,实际上该电路就是第2章介绍的同相比例放大电路，该结果与第2章所得结构相同,设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。,解：,根据虚短、虚断,闭环增益 （就是闭环电压增益）,2. 举例 (例7.5.1),电压串联负反馈,设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。,解：,根据虚短、虚断,闭环电压

18、增益,2. 举例 (例7.5.4),电流并联负反馈,设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。,解：,根据虚短、虚断,闭环增益,所以闭环电压增益,注意：若io参考方向不同，将影响闭环增益的结果,又因为,解:（3）,闭环增益,例7.5.5 （3）求大环反馈的闭环增益,电压并联负反馈,根据虚短、虚断,0V,2. 举例,第七章 考试要点,反馈类型判别？ 瞬时极性法：正/负反馈输出端反馈接法：电压/电流反馈输入端反馈接法：串联/并联反馈 会标：xi xf xo会写 Af(闭环增益) F(反馈系数) 和 Ao (开环增益)的公式和关系式不同反馈类型对输入电阻输出电阻的影响深度负反馈特点和典型电路计算,