模电第07章反馈放大电路(康华光).ppt
第七章第七章反馈放大电路反馈放大电路 重点：重点：1.理解反馈的类型及其判断方法；理解反馈的类型及其判断方法；2.理解负反馈对放大电路的影响；理解负反馈对放大电路的影响；3.掌握负反馈放大电路的分析方法。掌握负反馈放大电路的分析方法。17.1反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类一一.什么是反馈什么是反馈将放大电路输出端的信号将放大电路输出端的信号将放大电路输出端的信号将放大电路输出端的信号(电压或电流电压或电流电压或电流电压或电流)的一部分的一部分的一部分的一部分或全部通过某种电路引回到输入端。或全部通过某种电路引回到输入端。或全部通过某种电路引回到输入端。或全部通过某种电路引回到输入端。开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数闭环放大倍数闭环放大倍数基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F .Xi.Xd.Xo反馈反馈信号信号 .Xf净输入信号净输入信号 反馈对放大电路的各项反馈对放大电路的各项指标均有影响指标均有影响,且不同的反且不同的反馈对放大电路的影响亦不馈对放大电路的影响亦不同同,故必须学会判断反馈。故必须学会判断反馈。2基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F xi xd xo反馈反馈信号信号 xf名词解释名词解释:(1)输入信号输入信号xixi=vi或或ii(2)输出信号输出信号xoxo=vo或或 ioBJT电路中电路中io一般为一般为ie或或ic(3)反馈信号反馈信号xfxf=vf 或或if(4)净输入信号净输入信号xdxd=vd 或或idBJT电路中净输入信号电路中净输入信号=“vbe”或或“ib”(共射、共集电共射、共集电路路)运放中净输入信号运放中净输入信号=“v+-v-”或或“i-”、“i+”3二二.反馈的分类和判断方法反馈的分类和判断方法1.找出反馈网路找出反馈网路连接输出、输入回路的元件或网路连接输出、输入回路的元件或网路输入回路输入回路:输入信号、净输入信号等组成的回路输入信号、净输入信号等组成的回路输出回路输出回路:输出信号、负载等组成的回路输出信号、负载等组成的回路反馈网络反馈网络RB1RCRB2RERL+VCC+vi+voRS+vS RE为反馈元件为反馈元件输入回路输入回路输出回路输出回路-+rirovovpvn+-inipA(vp-vn)输入回路输入回路输输出出回回路路42.交流反馈、直流反馈交流反馈、直流反馈交流反馈：交流反馈：对交流信号起反馈作用对交流信号起反馈作用直流反馈：直流反馈：对直流信号起反馈作用对直流信号起反馈作用判断方法：画直流通路和小信号电路判断方法：画直流通路和小信号电路在直流通路中起反馈作用在直流通路中起反馈作用直流反馈直流反馈在小信号电路中起反馈作用在小信号电路中起反馈作用交流反馈交流反馈RCRb1Rb2Re1Re2CeC2C1+VCCvoviRS+vS -+vi -rbeRCRLRb1Rb2iiibic+vo -ibRe1小信号电路小信号电路Re1:交直流反馈交直流反馈Re2:直流反馈直流反馈53.电压反馈、电流反馈电压反馈、电流反馈电压反馈：电压反馈：反馈信号取自输出电压信号反馈信号取自输出电压信号vo 电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号反馈信号取自输出电流信号io判断方法判断方法1：若若vf(或或if)vo 电压反馈电压反馈 vf(或或if)io 电流反馈电流反馈判断方法判断方法2：看输出端：看输出端反馈网路反馈网路电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈网路反馈网路vo电流反馈电流反馈反馈网路反馈网路+vo-RLR0-+反馈网路反馈网路电压反馈电压反馈voRL-+64.串联反馈、并联反馈串联反馈、并联反馈串联反馈串联反馈:反馈信号反馈信号xf 与与输入信号输入信号xi 串联串联并联反馈并联反馈:反馈信号反馈信号xf 与输入信号与输入信号xi 并联并联判断方法判断方法1：在输入回路在输入回路,若出现若出现id=ii if 并联反馈并联反馈在输入回路在输入回路,若出现若出现vd=vi vf 串联反馈串联反馈判断方法判断方法2：看输入端：看输入端输入端包括：输入端包括：基极和发射极基极和发射极(BJT)栅极和源极栅极和源极(FET)同相端和反相端同相端和反相端(运放运放)并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈反馈网路反馈网路反馈网路反馈网路vovi放大放大电路电路75.正反馈、负反馈正反馈、负反馈正反馈正反馈：反馈信号反馈信号xf 加强净输入信号加强净输入信号xd负反馈负反馈：反馈信号反馈信号xf 削弱净输入信号削弱净输入信号xd 判断方法判断方法1：若若xd=xi-xf 负反馈负反馈若若xd=xi+xf 正反馈正反馈判断方法判断方法2：瞬时极性法：瞬时极性法vovi放大放大电路电路并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈输入输入“+”正反馈正反馈负反馈负反馈负反馈负反馈正反馈正反馈+-+-8注意信号极性的传输变化关系：注意信号极性的传输变化关系：BJT分立电路分立电路:输入输入+-+输入输入+vo-+输入输入+-vo-+输入输入+场效应管判断同上。场效应管判断同上。运算放大电路运算放大电路:97.2 反馈的组态与判断反馈的组态与判断一一.反馈组态反馈组态 根据放大电路中反馈是电压还是电流反馈、串联还根据放大电路中反馈是电压还是电流反馈、串联还是并联反馈、正还是负反馈是并联反馈、正还是负反馈,组合起来有组合起来有8种反馈组态：种反馈组态：电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈 电压串联正反馈电压串联正反馈 电压并联电压并联正正反馈反馈 电流串联电流串联正正反馈反馈 电流并联电流并联正正反馈反馈 再根据放大电路中反馈是交流还是直流反馈划分再根据放大电路中反馈是交流还是直流反馈划分,组组合起来共有有合起来共有有16种反馈组态。种反馈组态。10二二.反馈判断举例反馈判断举例+VCCRCC2C1Rfvivo电压、电压、并联、并联、负反馈负反馈+-例例1：判断：判断Rf的反馈组态。的反馈组态。电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈iibif书上方法：书上方法：if=(vo-vi)/Rf电压反馈电压反馈ib=ii+if 并联反馈并联反馈vi0时时vo0if实际方向与参考方向实际方向与参考方向相反相反,ib被削弱被削弱,负反馈负反馈11增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECvovi+T1T2RfRE1C电压、电压、串联、串联、负反馈负反馈+例例2：判断：判断Rf是何种反馈。是何种反馈。12+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECvovi+T1T2RfRE1例例4：判断如图电路中：判断如图电路中 Rf 的反馈类型。的反馈类型。+-电压串联正反馈。电压串联正反馈。14解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。例例7:试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。17R2_+R1RPViRRL电流、并联、负反馈电流、并联、负反馈例例8：判断运放电路的反馈组态。：判断运放电路的反馈组态。18电流电流、并联、负反馈并联、负反馈电流电流、串联、负反馈串联、负反馈_+RLR1RPvi_+RLR1RPvi例例9：判断运放电路的反馈组态。：判断运放电路的反馈组态。19电压、并联、负反馈电压、并联、负反馈电压、串联、负反馈电压、串联、负反馈vo_+RFR1RPviRL_+RFR1RPvivoRL例例10：判断运放电路的反馈组态。：判断运放电路的反馈组态。20电流、串联、正反馈电流、串联、正反馈RF_+RF1vivo1vo_+RF2RLR例例12：判断：判断RF引入的反馈组态。引入的反馈组态。227.37.4 负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响一一.负反馈对使增益下降负反馈对使增益下降开环增益开环增益:A=xo/xd反馈系数反馈系数:F=xf/xo负反馈负反馈xd=xi xf 正反馈正反馈xd=xi+xf闭环增益闭环增益:Af=xo/xi负反馈使增益负反馈使增益Af下降。下降。其中负反馈其中负反馈:基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F xi xd xo反馈反馈信号信号 xf23Af的含义的含义(2)电压并联负反馈电压并联负反馈:其中：其中：ii=id+if开环增益开环增益:Ar=vo/id反馈系数反馈系数:Fg=if/vo闭环增益闭环增益:其中：其中：vi=vd+vf开环增益开环增益:Av=vo/vd反馈系数反馈系数:Fv=vf/vo闭环增益闭环增益:(1)电压串联负反馈电压串联负反馈:(3)电流串联负反馈电流串联负反馈:其中：其中：vi=vd+vf开环增益开环增益:Ag=io/vd反馈系数反馈系数:Fr=vf/io闭环增益闭环增益:(4)电流并联负反馈电流并联负反馈:其中：其中：ii=id+if开环增益开环增益:Ai=io/id反馈系数反馈系数:Fi=if/io闭环增益闭环增益:24二二.负反馈提高增益的稳定性负反馈提高增益的稳定性设某放大器开环增益设某放大器开环增益:A有负反馈时增益有负反馈时增益(闭环增益闭环增益):设当温度变化设当温度变化t=dt 时时:开环增益变化量开环增益变化量:A=dA闭环增益闭环增益Af 的变化量：的变化量：Af=dAf 无负反馈时增益无负反馈时增益A 的相对变化率：的相对变化率：d A/A有负反馈时增益有负反馈时增益Af 的相对变化率的相对变化率：d Af/Af dA闭环增益相对变化量比开环缩小了闭环增益相对变化量比开环缩小了1+AF,稳定性提高。稳定性提高。1xf xi负反馈时净输入负反馈时净输入:xd=xi xf 0基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F xi xd xo反馈反馈信号信号 xf361、串联负反馈、串联负反馈 输入端电压存在求和形式输入端电压存在求和形式,即即:虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断2、并联负反馈、并联负反馈 输入端电流求和形式输入端电流求和形式,即即:id=ii-if 0vd=id ri 0净输入电流净输入电流结论：结论：在分析计算在分析计算深度负反馈放大电路时，可认为深度负反馈放大电路时，可认为vd0，id0在运放深度负反馈电路中：在运放深度负反馈电路中：v+=v-(vd=v+-v-),i+=i-=0 在在BJT深度负反馈电路中：深度负反馈电路中：ve=vb(vbe0),ib0净输入电压净输入电压 vd=vi-vf 0AF+vf-+vd-viidAFif+vd-iiid开环输开环输入电阻入电阻37四、四、深度负反馈时动态深度负反馈时动态指标的估算指标的估算 在深度负反馈条件下：在深度负反馈条件下：1.闭环增益闭环增益(不一定是电压增益不一定是电压增益)3.闭环输出电阻闭环输出电阻电压负反馈：电压负反馈：电流负反馈：电流负反馈：Rof=(1+AF)Ro 2.闭环输入电阻闭环输入电阻串联负反馈：串联负反馈：Rif=(1+AF)Ri 并联负反馈：并联负反馈：基本放大基本放大电路电路A反馈电路反馈电路F xi xo38反馈系数反馈系数 实际上该电路就是实际上该电路就是第第2章介绍的同相比例章介绍的同相比例放大电路放大电路,该结果与第该结果与第2章所得结果相同。章所得结果相同。解解:这是这是电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环电压增益闭环电压增益:例例1R3+vi_RfR1+_vo+-+vf_设电路满足深度负反馈条件设电路满足深度负反馈条件,求闭环电压增益求闭环电压增益Avf=vo/vi 、输入电阻、输入电阻Rif 、输出电阻、输出电阻Rof 。反馈反馈环输入电阻环输入电阻:Rif输入电阻输入电阻:RifR3+Rif输出电阻输出电阻:Rof0RifRifRof39反馈系数反馈系数:闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解解:这是电流并联负反馈电路这是电流并联负反馈电路例例3设电路满足深度负反馈条件设电路满足深度负反馈条件,求闭环电压增益求闭环电压增益Avf=vo/vs 、输入电阻、输入电阻Rif 、输出电阻、输出电阻Rof 。输入电阻输入电阻:Rif0反馈反馈环输出电阻环输出电阻:Rof输出电阻输出电阻:Rof=Rof/RC2=RC2 RifRofRof41本章小结本章小结1将将电子系统输出回路的电量电子系统输出回路的电量(电压或电流电压或电流)，以一定的，以一定的方式送回到输入回路的过程称为反馈。方式送回到输入回路的过程称为反馈。2电路中常用的负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电路中常用的负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈和电流并联负反馈。电压并联负反馈，电流串联负反馈和电流并联负反馈。可以通过观察法，输出短路法和瞬时极性法等方法判断可以通过观察法，输出短路法和瞬时极性法等方法判断电路反馈类型。电路反馈类型。3负反馈可以全面改善放大电路的性能，包括：提高放负反馈可以全面改善放大电路的性能，包括：提高放大倍数的稳定性，减小非线性失真，抑制噪声，扩展频大倍数的稳定性，减小非线性失真，抑制噪声，扩展频带，改变输入、输出电阻等。带，改变输入、输出电阻等。4在深负反馈条件下，可用在深负反馈条件下，可用Af=1/F或或“虚短虚短”“虚断虚断”法估算电路的闭环增益。法估算电路的闭环增益。5负反馈电路的反馈深度如果过大，将有可能产生自激负反馈电路的反馈深度如果过大，将有可能产生自激振荡。可以采用频率补偿技术消除自激振荡。但这样会振荡。可以采用频率补偿技术消除自激振荡。但这样会使电路的频带变窄。使电路的频带变窄。46第七章第七章反馈放大电路反馈放大电路结结 束束47
