模电负反馈放大电路的稳定性优秀PPT.ppt
模电课件负反馈放大电路的稳定性你现在浏览的是第一页，共24页6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件1.自激振荡现象自激振荡现象 在在不不加加任任何何输输入入信信号号的的情情况况下下，放放大大电电路路仍仍会会产产生生一一定频率的信号输出。定频率的信号输出。你现在浏览的是第二页，共24页 由于存在由于存在RC回路，回路，在高频区或低频区产生在高频区或低频区产生附加相移附加相移 AF，当，当 AF达到达到180，使中频区，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。在许多情况下反馈电路是由电阻构成的，在许多情况下反馈电路是由电阻构成的，所以所以 F=0 ，AF=A+F=A。2.产生原因产生原因你现在浏览的是第三页，共24页6.5.1 6.5.1 负反馈放大电路的自激条件负反馈放大电路的自激条件你现在浏览的是第四页，共24页6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件3.自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度即即得自激振荡条件得自激振荡条件幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）闭环增益闭环增益你现在浏览的是第五页，共24页6.5.2 6.5.2 负反馈放大电路的自激负反馈放大电路的自激1.1.波特图的绘制波特图的绘制2.2.放大电路自激的判断放大电路自激的判断3.3.环路增益波特图的引入环路增益波特图的引入4.4.判断自激的条件判断自激的条件你现在浏览的是第六页，共24页1.1.波特图的绘制波特图的绘制 有效地判断放大电路是否能自激的方法，可用波特有效地判断放大电路是否能自激的方法，可用波特图。图。例：有一个三极点直接耦合开环放大电路的频率特性例：有一个三极点直接耦合开环放大电路的频率特性方程式如下方程式如下:你现在浏览的是第七页，共24页 图图6.23 6.23 以以20lg|Av|为为Y坐标的坐标的波特图波特图 （动画动画6-56-5）根据给定的频率根据给定的频率特性方程，放大电路特性方程，放大电路在高频段有三个在高频段有三个极点极点频率频率fp1、fp2和和fp3。105代表中频电压放大代表中频电压放大倍数（倍数（100dB），于），于是可画出幅度频率特是可画出幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线和相位频率特性曲线。总的相频特性曲线。总的相频特性曲线是用每个极点性曲线是用每个极点频率的相频特性曲线频率的相频特性曲线合成而得到的。合成而得到的。相频特性曲线的相频特性曲线的Y坐标是附加相移坐标是附加相移 A。当当 A=180 时时，即图中，即图中的的S点对应的频率称为点对应的频率称为临界频率临界频率fc。当。当f=fc时时反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号同相，负反馈变成了同相，负反馈变成了正反馈，只要信号幅正反馈，只要信号幅度满足要求，即可自度满足要求，即可自激。激。你现在浏览的是第八页，共24页6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析一般一般与频率无关，与频率无关，则则的幅频响应是一条水平线的幅频响应是一条水平线水平线水平线的交点为的交点为即该点满足即该点满足对于幅度条件对于幅度条件 你现在浏览的是第九页，共24页你现在浏览的是第十页，共24页6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件(2)作作水平线水平线判断稳定性方法判断稳定性方法(1)作出作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图在水平线在水平线的交点作垂线交相频响应曲线的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3)判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕度 m 45 若该点若该点满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于P点点若若P点在点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。水平线之下，稳定；否则不稳定。或或你现在浏览的是第十一页，共24页设反馈系数设反馈系数F1=10-4，闭环波特图与开环的波闭环波特图与开环的波特图交特图交P点，对应的附点，对应的附加相移加相移 A=90，不满，不满足相位条件，不自激。足相位条件，不自激。你现在浏览的是第十二页，共24页 进一步加大负反进一步加大负反馈量，馈量，设反馈系数设反馈系数F2=10-3，闭环波特图，闭环波特图与开环的波特图交与开环的波特图交P点，对应的附加相点，对应的附加相移移 A=135，不满足，不满足相位条件，不自激。相位条件，不自激。此时此时 A虽不是虽不是180，但已接近正反，但已接近正反馈的范畴，因此当信号馈的范畴，因此当信号频率接近频率接近106Hz时，即时，即P点时，放大倍数就点时，放大倍数就有所提高。有所提高。你现在浏览的是第十三页，共24页 再进一步加大反再进一步加大反馈量，馈量，设反馈系数设反馈系数F3=10-2，闭环波特图，闭环波特图与开环波特图交与开环波特图交P点，点，对应的附加相移对应的附加相移 A=180。当放大电路的当放大电路的工作频率提高到对应工作频率提高到对应P点处的频率时，满足点处的频率时，满足自激的自激的相位条件相位条件。此时放大电路此时放大电路有有 40 dB 的的 增增 益，益，AF=102 10-2=1，正好满足放大电路正好满足放大电路自激的自激的幅度条件幅度条件，放大电路产生自激。放大电路产生自激。此时此时F是可取得的最大是可取得的最大反馈系数。反馈系数。你现在浏览的是第十四页，共24页6.5.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析基本放大电基本放大电基本放大基本放大越大，水平线越大，水平线下移，越下移，越容易自激容易自激越大，表明越大，表明反反馈馈深深度度越越深深,越容易自激。越容易自激。P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。你现在浏览的是第十五页，共24页图图6.246.24 环路增益波特图环路增益波特图环路增益波特图环路增益波特图(动画动画6-6)你现在浏览的是第十六页，共24页4.稳定裕度稳定裕度:相位裕度相位裕度 m45 幅度裕度幅度裕度|Gm|10 dB你现在浏览的是第十七页，共24页4.4.判断自激的条件判断自激的条件 根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况，如根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况，如图图6.256.25所示。所示。临界频率临界频率fc(180)大于切割频率大于切割频率f 0 则电路稳定。则电路稳定。(a)稳定稳定:fcf0,Gm0dB (b)自激自激:fc0dB (c)临界状态临界状态:fc=f0,Gm=0dB 图图6.25 6.25 判断自激的实用方法判断自激的实用方法你现在浏览的是第十八页，共24页消除自激的条件1、当 使2、当 使 在靠近主极点的地方加电容你现在浏览的是第十九页，共24页你现在浏览的是第二十页，共24页你现在浏览的是第二十一页，共24页你现在浏览的是第二十二页，共24页例例6.56.5：有一负反馈放大电路的频率特性表达式：有一负反馈放大电路的频率特性表达式 如下如下:1.1.试判断放大电路是否可能自激试判断放大电路是否可能自激,2.2.如果自激使用电容补偿消除之。如果自激使用电容补偿消除之。解解：先作出幅频特性曲线和相频特性曲线，先作出幅频特性曲线和相频特性曲线，如图如图6.24所示所示。你现在浏览的是第二十三页，共24页 图图6.26 6.26 利用电容补偿消除自激振荡利用电容补偿消除自激振荡（动画动画6-76-7）加电容补偿，改变极加电容补偿，改变极点频率点频率fp1的位置至的位置至102 Hz处，从新的相频特性曲处，从新的相频特性曲线可知，在线可知，在f 0处有处有45 的相位裕量。因此负反的相位裕量。因此负反馈放大电路稳定，可消馈放大电路稳定，可消除原来的自激。此时反除原来的自激。此时反馈系数馈系数F=0.1。由由 A=180 可确可确定临界自激线，所以反定临界自激线，所以反馈量使闭环增益在馈量使闭环增益在60dB以下时均可产生自激。以下时均可产生自激。你现在浏览的是第二十四页，共24页
