曲师大模电课件21.ppt

7.6 负反馈放大电路设计负反馈放大电路设计7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤7.6.2 设计举例设计举例7.6.1 设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤1.1.选定需要的反馈类型选定需要的反馈类型2.2.确定反馈系数的大小确定反馈系数的大小3.3.适当选择反馈网络中的电阻阻值适当选择反馈网络中的电阻阻值4.4.通过仿真分析，检验设计是否满足要求通过仿真分析，检验设计是否满足要求信号源性质信号源性质对输出信号的要求对输出信号的要求对输入、输出电阻的要求对输入、输出电阻的要求对信号变换的要求（对信号变换的要求（V-VV-V、V-IV-I、I-VI-V、I-II-I ）深度负反馈时深度负反馈时尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应尽量减小反馈网络对基本放大电路的负载效应7.6.2 设计举例设计举例例例7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为的变化范围为05V，内阻内阻Rs=500。要求要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电流。设计后仿真检验发光二极管的电流。解解:驱动电路需要将电压驱动电路需要将电压vs s转换为电流转换为电流io1o1已知已知LED的光强度的光强度流过流过LED的电流的电流io1o1线线性性电压信号电压信号vs s线线性性选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路光电隔离器光电隔离器解解:选用电流串联负反馈电路选用电流串联负反馈电路所以所以 Rf=1k又因为根据又因为根据虚断虚断有有深度负反馈时深度负反馈时7.6.2 设计举例设计举例例例7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为的变化范围为05V，内阻内阻Rs=500。要求要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电流。设计后仿真检验发光二极管的电流。解解:仿真电路仿真电路io1与与vs的呈线性关系，的呈线性关系，io1=10-3vs，放大电路满足设计要求。放大电路满足设计要求。end7.6.2 设计举例设计举例例例7.6.2 设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设设计一个带负反馈的光电隔离器的驱动电路。设vs的变化范围为的变化范围为05V，内阻内阻Rs=500。要求要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知运放的已知运放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。设计后仿真检验发光二极管的电流。设计后仿真检验发光二极管的电流。7.7 负反馈放大电路的频率响应负反馈放大电路的频率响应7.7.2 增益一带宽积增益一带宽积7.7.1 频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式7.7.1 频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应基本放大电路的高频响应比开环时增加了比开环时增加了 为为基基本本放放大大电电路通带增益路通带增益根据闭环增益表达式有根据闭环增益表达式有（设反馈网络为纯阻网络）（设反馈网络为纯阻网络）通带通带闭环增益闭环增益其中其中同理可得同理可得闭环上限频率闭环上限频率比开环时减小了比开环时减小了闭环下限频率闭环下限频率引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了7.7.1 频率响应的一般表达式频率响应的一般表达式例例7.7.1的波特图的波特图 7.7.2 增益一带宽积增益一带宽积放大电路的增益放大电路的增益-带宽积为常数带宽积为常数 闭环增益闭环增益-带宽积带宽积开环增益开环增益-带宽积带宽积end上节回顾上节回顾1、深度负反馈的讨论、深度负反馈的讨论2、负反馈对放大电路性能的、负反馈对放大电路性能的影响影响3、各种反馈组态的近似计算、各种反馈组态的近似计算4、负反馈放大电路的设计步骤、负反馈放大电路的设计步骤5、负反馈放大电路的频率响应、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负反馈放大电路的稳定性*7.8.2 频率补偿频率补偿7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件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定频频率率的的信信号号输输出。出。2.产生原因产生原因 在在高高频频区区或或低低频频区区产产生生的的附附加加相相移移达达到到180180，使使中中频频区区的的负负反反馈馈在在高高频频区区或或低低频频区区变变成成了了正正反反馈馈，当当满满足足了了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。一定的幅值条件时，便产生自激振荡。7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件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又又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）注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（-1-1-1-1）不包含在内）不包含在内）不包含在内）不包含在内闭环增益闭环增益7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件4.稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件或或 当反馈网络为纯电阻网络时，当反馈网络为纯电阻网络时，f=0。其中其中 Gm幅幅 值值 裕裕 度度，一一 般般 要要 求求 Gm -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45（保保证证可可靠靠稳稳定定，留有余地）留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时写成等式，且幅值用分贝数表示时7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件用波特图表示用波特图表示或或Gm -10dB 或或 m 45 4.稳定工作条件稳定工作条件7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件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环路增益的幅频响应写为环路增益的幅频响应写为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利用波特图分析利用波特图分析关键作出关键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水平线水平线的交点为的交点为即该点满足即该点满足7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件(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 反反馈馈深深度度越越深深，越容易自激。越容易自激。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，表明反馈深度越深反馈深度越深7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件自激振荡及稳定工作的条件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。*7.8.2 频率补偿频率补偿不作要求不作要求end例例电电路路如如图图所所示示，近近似似计计算算它它的的电电压增益。压增益。闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益解：解：忽忽略略基基极极直直流流偏偏置置电电路路后后的的交交流流通路如下图所示。通路如下图所示。电路为电路为电流串联负反馈电流串联负反馈则反馈系数为则反馈系数为注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论 在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下，利利用用虚虚短短和和虚断虚断可知可知例例求：求：(1)大环阻态；大环阻态；(2)二、三级局部阻态；二、三级局部阻态；闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用在深度负反馈条件下，利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知解：解：(1)电压并联负反馈电压并联负反馈则反馈系数为则反馈系数为(3)深深度度负负反反馈馈下下大大环环的的闭闭环电压增益环电压增益。(2)T2 电流串联负反馈电流串联负反馈T2和和T3级间电流串联正反馈级间电流串联正反馈(3)例例求：求：(1)判断反馈阻态；判断反馈阻态；在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下，利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知解：解：(1)电压串联负反馈电压串联负反馈 (2)深深度度负负反反馈馈下下大大环环的闭环电压增益的闭环电压增益。(2)例例求：求：(1)判断反馈阻态；判断反馈阻态；闭环电压增益闭环电压增益在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下，利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知解：解：(1)电压串联负反馈电压串联负反馈则反馈系数为则反馈系数为 (2)深深度度负负反反馈馈下下大大环环的闭环电压增益的闭环电压增益。(2)end