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第17章_电子电路中的反馈本讲稿第一页，共五十六页第第17章章 电子电路中的反馈电子电路中的反馈17.117.1 反馈的基本概念反馈的基本概念反馈的基本概念反馈的基本概念17.217.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈17.317.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈本讲稿第二页，共五十六页第第17章章 电子电路中的反馈电子电路中的反馈本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1 1.能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型;2.2.了解负反馈对放大电路工作性能的影响；了解负反馈对放大电路工作性能的影响；了解负反馈对放大电路工作性能的影响；了解负反馈对放大电路工作性能的影响；3.3.了解正弦波振荡电路自激振荡的条件；了解正弦波振荡电路自激振荡的条件；了解正弦波振荡电路自激振荡的条件；了解正弦波振荡电路自激振荡的条件；4.4.了解了解了解了解RCRC振荡电路和振荡电路和振荡电路和振荡电路和LCLC振荡电路的工作原理。振荡电路的工作原理。振荡电路的工作原理。振荡电路的工作原理。本讲稿第三页，共五十六页RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+17.1.1 负反馈与正反馈负反馈与正反馈反馈：反馈：反馈：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)的的的的 一部分或全部通过某种电路引回到输入端。一部分或全部通过某种电路引回到输入端。17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念esRB+UCCC1C2RE ERLui+uo+RS通过通过通过通过R RE E将输出电流将输出电流将输出电流将输出电流反馈到输入反馈到输入反馈到输入反馈到输入通过通过通过通过R RE E将输出电压将输出电压将输出电压将输出电压反馈到输入反馈到输入反馈到输入反馈到输入本讲稿第四页，共五十六页(b)带反馈带反馈(a)不带反馈不带反馈A电子电路方框图电子电路方框图+A 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号净输入信号：净输入信号：F反馈电路反馈电路比较环节比较环节 输入信号输入信号基本放大电路基本放大电路 若若三者同相，则三者同相，则Xd=Xi-Xf,即即Xd Xi ，即反馈信号起了增强净输入信号的作用，即反馈信号起了增强净输入信号的作用则为正反馈。则为正反馈。本讲稿第五页，共五十六页17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法负反馈与正反馈的判别方法利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤：利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤：2.若若电路中某点的瞬时电位高于参考点电路中某点的瞬时电位高于参考点(对交流对交流为电压的正半周为电压的正半周)，则该点电位的瞬时极性为正，则该点电位的瞬时极性为正(用用 表示表示)；反之为负反之为负(用用 表示表示)。4.若反馈信号与输入信号加在同一输入端若反馈信号与输入信号加在同一输入端若反馈信号与输入信号加在同一输入端若反馈信号与输入信号加在同一输入端(或同一电或同一电或同一电或同一电极极极极)上，上，上，上，两者极性两者极性两者极性两者极性相反相反相反相反时时时时，净输入电流减小净输入电流减小净输入电流减小净输入电流减小,为为为为负反馈负反馈负反馈负反馈；反之，极性；反之，极性；反之，极性；反之，极性相同为正反馈。相同为正反馈。相同为正反馈。相同为正反馈。3.3.若反馈信号与输入信号加在不同输入端若反馈信号与输入信号加在不同输入端若反馈信号与输入信号加在不同输入端若反馈信号与输入信号加在不同输入端(或两个电或两个电或两个电或两个电极极极极)上，上，上，上，两者极性两者极性两者极性两者极性相同相同时时时时，净输入电压减小净输入电压减小,为为为为负反馈负反馈；反之，极性；反之，极性；反之，极性；反之，极性相反为正反馈。相反为正反馈。1 1.设接设接设接设接“地地地地”参考点的电位为零。参考点的电位为零。参考点的电位为零。参考点的电位为零。本讲稿第六页，共五十六页+uf+ud设输入电压设输入电压 ui 为正，为正，差值电压差值电压 ud=ui uf各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图uf 减小了净输入电压减小了净输入电压(差差值电压值电压)负反馈负反馈 uoRFuiR2R1+例例1：uoRFuiR2R1+例例2：设输入电压设输入电压 ui 为正，为正，差值电压差值电压 ud=ui+uf各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图uf 增大了净输入电压增大了净输入电压 正反馈正反馈+uf+ud 在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。振荡，使放大器不能正常工作。本讲稿第七页，共五十六页例例例例3 3：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+设输入电压设输入电压 ui 为正，为正，差值电压差值电压差值电压差值电压 u ube=u ui uf f各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图u uf f 减小了净输入电压减小了净输入电压减小了净输入电压减小了净输入电压 负反馈负反馈负反馈负反馈 RBRERLuiuo+交流通路交流通路交流通路交流通路+uf+ubeie交、直流分量的信号均交、直流分量的信号均可通过可通过 RE，所以，所以RE引入引入的是交、直流反馈。的是交、直流反馈。如果有发射极旁路电容，如果有发射极旁路电容，RE中仅有直流分量的信号中仅有直流分量的信号通过通过，这时，这时RE引入的则是引入的则是直流反馈。直流反馈。引入交流引入交流负反馈的负反馈的目的：目的：改改善放大电善放大电路的性能路的性能引入直流引入直流 负反馈的负反馈的目的：目的：稳稳定静态工定静态工作点作点本讲稿第八页，共五十六页17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈17.7.1 负反馈的分类负反馈的分类 (1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压，叫如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈电压反馈。如果。如果反馈信号取自输出电流，叫反馈信号取自输出电流，叫电流反馈电流反馈。(2)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为形式作比较，称为串联反馈串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为电流形式作比较，称为并联反馈并联反馈。本讲稿第九页，共五十六页1.串联电压负反馈串联电压负反馈+uf+ud 设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正，为正，为正，为正，差值电压差值电压 u ud d=ui i ufuf f 削弱了净输入电压削弱了净输入电压削弱了净输入电压削弱了净输入电压(差差差差值电压值电压值电压值电压)负反馈负反馈负反馈负反馈反馈电压反馈电压反馈电压反馈电压取自输出电压取自输出电压取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈 AF+ufuduiuO(b)方框图方框图(a)(a)电路电路电路电路uoRFuiR2R1+RL各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图本讲稿第十页，共五十六页2.并联电压负反馈并联电压负反馈 设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正，为正，为正，为正，差值电流差值电流差值电流差值电流 i id d=i i1 1 i if各电流的实际方向如图各电流的实际方向如图i if f 削弱了净输入电流削弱了净输入电流(差差值电流值电流)负反馈负反馈反馈电流反馈电流取自输出电压取自输出电压取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈并联反馈并联反馈并联反馈uoRFuiR2R1+RLi1if idAF+ifidiiuO(b)方框图方框图(a)(a)电路电路电路电路本讲稿第十一页，共五十六页3.串联电流负反馈串联电流负反馈+uf+ud设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正，为正，为正，为正，差值电压差值电压差值电压差值电压 u ud d=u ui u uf f各电压的实际方向如图各电压的实际方向如图u uf 削弱了净输入电压削弱了净输入电压削弱了净输入电压削弱了净输入电压(差值电压差值电压差值电压差值电压)负反馈负反馈反馈电压反馈电压反馈电压反馈电压取自输出电流取自输出电流 电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈 u uf f=Rio o 特点特点:输出电流输出电流 io与负载电阻与负载电阻RL无关无关 同相输同相输入恒流源电路或入恒流源电路或电压电压电流变换电流变换电路。电路。uouiR2RL+ioR+(a)(a)电路电路电路电路AF+ufuduiiO(b)方框图方框图本讲稿第十二页，共五十六页4.并联电流负反馈并联电流负反馈设输入电压设输入电压设输入电压设输入电压 u ui i 为正，为正，为正，为正，差值电流差值电流差值电流差值电流 i id d=i i1 1 i if f各电流的实际方向如图各电流的实际方向如图i if f 削弱了净输入电流削弱了净输入电流削弱了净输入电流削弱了净输入电流(差值差值差值差值电流电流电流电流)负反馈负反馈负反馈负反馈反馈电流反馈电流反馈电流反馈电流取取取取自输出电流自输出电流自输出电流自输出电流电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈并联反馈(a)(a)电路电路电路电路AF+ifidiiiO(b)方框图方框图RFR1uiR2RL+ioRuRi1ifid本讲稿第十三页，共五十六页4.并联电流负反馈并联电流负反馈i1ifid特点：特点：输出电流输出电流输出电流输出电流 i io o 与负载电阻与负载电阻与负载电阻与负载电阻R RL L无关无关无关无关 反相输入恒流源电路反相输入恒流源电路反相输入恒流源电路反相输入恒流源电路设输入电压设输入电压 ui 为正，为正，差值电流差值电流 id=i1 if各电流的实际方向如图各电流的实际方向如图if 削弱了净输入电流削弱了净输入电流(差值电流差值电流)负反馈负反馈(a)电路电路RFR1uiR2RL+ioRuR取取自输出电流自输出电流电流反馈电流反馈反馈电流反馈电流本讲稿第十四页，共五十六页运算放大器电路反馈类型的判别方法：运算放大器电路反馈类型的判别方法：运算放大器电路反馈类型的判别方法：运算放大器电路反馈类型的判别方法：1.1.反馈电路直接从输出端引出的，反馈电路直接从输出端引出的，反馈电路直接从输出端引出的，反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；是电压反馈；从负载电阻从负载电阻从负载电阻从负载电阻R RL L的靠近的靠近的靠近的靠近“地地地地”端引出的，端引出的，端引出的，端引出的，是电流反馈；是电流反馈；是电流反馈；是电流反馈；2.2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端输入信号和反馈信号分别加在两个输入端输入信号和反馈信号分别加在两个输入端输入信号和反馈信号分别加在两个输入端(同相和反同相和反同相和反同相和反相相相相)上的，上的，上的，上的，是串联反馈是串联反馈；加在同一个输入端；加在同一个输入端；加在同一个输入端；加在同一个输入端(同相或反同相或反同相或反同相或反相相相相)上的，上的，上的，上的，是并联反馈是并联反馈；3.对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，时，是负反馈；是负反馈；是负反馈；是负反馈；极性相反时，极性相反时，是正反馈是正反馈是正反馈是正反馈；4.对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，电流之差时，是负反馈；是负反馈；是负反馈；是负反馈；否则否则否则否则是正反馈。是正反馈。是正反馈。是正反馈。本讲稿第十五页，共五十六页例例例例1 1：试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器A2 2输出端输出端引至引至A1 1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。uf+解：解：解：解：因反馈电路直接从运算放大器因反馈电路直接从运算放大器因反馈电路直接从运算放大器因反馈电路直接从运算放大器A A2 2的输出端引出，所以的输出端引出，所以的输出端引出，所以的输出端引出，所以是电压反馈；是电压反馈；是电压反馈；是电压反馈；因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所以输入端上，所以是串联反馈；是串联反馈；是串联反馈；是串联反馈；因输入信号和反馈信号的极性相同因输入信号和反馈信号的极性相同因输入信号和反馈信号的极性相同因输入信号和反馈信号的极性相同,所以是所以是所以是所以是负反馈。负反馈。负反馈。负反馈。串联电压负反馈串联电压负反馈 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；uo1uiR+uo+RLA A1 1A A2 2本讲稿第十六页，共五十六页例例例例2 2：试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器A2A2输出端引至输出端引至输出端引至输出端引至A1A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。解：解：解：解：因反馈电路是从运算放大器因反馈电路是从运算放大器因反馈电路是从运算放大器因反馈电路是从运算放大器A A2 2的负载电阻的负载电阻R RL的靠近的靠近的靠近的靠近“地地地地”端引出的，所以端引出的，所以端引出的，所以端引出的，所以是电流反馈；是电流反馈；因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以以以以是并联反馈是并联反馈是并联反馈是并联反馈;因净输入电流因净输入电流因净输入电流因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，所以等于输入电流和反馈电流之差，所以等于输入电流和反馈电流之差，所以等于输入电流和反馈电流之差，所以是是是是负反馈。负反馈。负反馈。负反馈。并联电流负反馈并联电流负反馈 i1ifiduo1uiR+uo+RLA A1 1A A2 2本讲稿第十七页，共五十六页例例例例3 3：判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。解解解解:RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈；对交流不起作用，引入的是直流反馈；R RE1E1对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。直流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo本讲稿第十八页，共五十六页例例例例3 3：判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。解解：R RE1E1、R RF F引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。+T2 2集电极的集电极的集电极的集电极的 反馈到反馈到反馈到反馈到T T1 1的发射极，提高了的发射极，提高了E E1 1的交的交的交的交流电位，使流电位，使流电位，使流电位，使Ube1be1减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；减小，故为负反馈；反馈从反馈从反馈从反馈从T T2 2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到到T1的发射极，是串联反馈。的发射极，是串联反馈。的发射极，是串联反馈。的发射极，是串联反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo本讲稿第十九页，共五十六页例例4：如果如果RF不接在不接在T2 的集电极，而是接的集电极，而是接C2与与RL 之间，之间，两者有何不同两者有何不同？解：解：因电容因电容C2的隔直流作用，这时的隔直流作用，这时RE1、RF仅引入仅引入 交流反馈。交流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo本讲稿第二十页，共五十六页例例5：如果如果RF的另一端的另一端不接在不接在T1 的发射极，而是接在它的的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈基极，两者有何不同，是否会变成正反馈？解：解：T T2 2集电极的集电极的 反馈到反馈到T1 1的基极，提高了的基极，提高了B B1的交流的交流电位，使电位，使U Ube1be1增大，故为正反馈；增大，故为正反馈；增大，故为正反馈；增大，故为正反馈；这时这时这时这时R RE1E1、R RF F引入越级正反馈。引入越级正反馈。+RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo本讲稿第二十一页，共五十六页17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响负反馈对放大电路工作性能的影响反馈放大电路的基本方程反馈放大电路的基本方程反馈放大电路的基本方程反馈放大电路的基本方程反馈系数反馈系数净输入信号净输入信号开环开环放大倍数放大倍数闭环闭环放大倍数放大倍数+AF本讲稿第二十四页，共五十六页1.1.降低放大倍数降低放大倍数降低放大倍数降低放大倍数 负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。则有：则有：同相，所以同相，所以 AF 是正实数是正实数负反馈时，负反馈时，|1+|1+AFAF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，A Af也就愈小。也就愈小。也就愈小。也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。本讲稿第二十五页，共五十六页2.2.提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。放大倍数下降至放大倍数下降至1/(1+|AF|)倍倍,其稳定性提高其稳定性提高1+|AF|倍。倍。若若|AF|1，称为，称为深度负反馈深度负反馈，此时：，此时：在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。电路的参数有关。本讲稿第二十六页，共五十六页例例：|A|=300，|F|=0.01。本讲稿第二十七页，共五十六页3.3.改善波形失真改善波形失真改善波形失真改善波形失真 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。只能减小失真，而不能完全消除失真。只能减小失真，而不能完全消除失真。只能减小失真，而不能完全消除失真。加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuiuo大大小小略小略小略小略小略大略大略大略大接近正弦波接近正弦波uouiA+uid略大略大略大略大略小略小略小略小uf本讲稿第二十八页，共五十六页4.4.展宽通频带展宽通频带展宽通频带展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加无负反馈无负反馈有负反馈有负反馈f|AO|0.707|Auo|Of2|Afo|f2|Af|,|Af|0.707|Afo|BWBWBWBWf f负反馈展宽通频带负反馈展宽通频带负反馈展宽通频带负反馈展宽通频带本讲稿第二十九页，共五十六页uiubeib+5.对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响在同样的在同样的 ib下下，ui=ube+uf ube，所以所以 rif 提高。提高。(1)(1)串联负反馈串联负反馈无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：uf+使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高本讲稿第三十页，共五十六页if无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：在同样的在同样的在同样的在同样的ube下，下，下，下，i ii i =i ib b+i if f i ib b，所以所以所以所以 rif 降低降低降低降低。(2)并联负反馈并联负反馈并联负反馈并联负反馈使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低iiibube+本讲稿第三十一页，共五十六页 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。输出特性，故输出电阻降低。电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。流输出特性，故输出电阻提高。(1)(1)电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低(2)(2)电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高6.6.对放大电路输出电阻的影响对放大电路输出电阻的影响对放大电路输出电阻的影响对放大电路输出电阻的影响本讲稿第三十二页，共五十六页四种负反馈对四种负反馈对 ri 和和 ro 的影响的影响串联电压串联电压串联电流串联电流并联电压并联电压并联电流并联电流思考题：为了分别实现：思考题：为了分别实现：(1)稳定输出电压；稳定输出电压；(2)稳定输出电流；稳定输出电流；(3)提高输入电阻；提高输入电阻；(4)降低输出电阻。降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？应引入哪种类型的负反馈？riro减低减低增高增高增高增高增高增高增高增高减低减低减低减低减低减低本讲稿第三十三页，共五十六页17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈17.3.1 自激振荡自激振荡 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。和幅值的交流信号的现象。和幅值的交流信号的现象。和幅值的交流信号的现象。开关合在开关合在开关合在开关合在“1”“1”为为为为无反馈放大电路。无反馈放大电路。无反馈放大电路。无反馈放大电路。开关合在开关合在开关合在开关合在“2”“2”为为为为有反馈放大电路有反馈放大电路有反馈放大电路有反馈放大电路 开关合在开关合在开关合在开关合在“2”“2”时时时时,去掉去掉去掉去掉u ui 仍有稳定的输出。反馈信仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。号代替了放大电路的输入信号。自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态1 SA2F本讲稿第三十四页，共五十六页 自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件(1)(1)幅度条件：幅度条件：幅度条件：幅度条件：(2)(2)相位条件：相位条件：相位条件：相位条件：n n是整数是整数是整数是整数 相位条件相位条件相位条件相位条件意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是正反馈正反馈正反馈正反馈；幅度条件幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量的反馈量的反馈量的反馈量(可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数A A 或反馈系数或反馈系数或反馈系数或反馈系数F F 达到达到达到达到)。自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件本讲稿第三十五页，共五十六页17.3.2 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。交流电能是从电源的直流电能转换而来的。常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器LC振荡电路振荡电路:输出功率大、频率高。输出功率大、频率高。RC振荡电路振荡电路:输出功率小、频率低。输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：应用：应用：应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。本讲稿第三十六页，共五十六页正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成(1)(1)放大电路放大电路放大电路放大电路:放大信号放大信号放大信号放大信号(2)反馈网络反馈网络反馈网络反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号放大电路的输入信号 (3)(3)选频网络选频网络选频网络选频网络:保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满足即使电路只在某一特定频率下满足即使电路只在某一特定频率下满足即使电路只在某一特定频率下满足 自激振荡条件自激振荡条件自激振荡条件自激振荡条件 (4)(4)稳幅环节稳幅环节稳幅环节稳幅环节:使电路能从使电路能从A Au uF 1 1，过渡到，过渡到，过渡到，过渡到 A AuF =1=1，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。本讲稿第三十七页，共五十六页1.1.RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路RC选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络放大电路放大电路放大电路放大电路 用正反馈信号用正反馈信号用正反馈信号用正反馈信号u uf f作作作作为输入信号为输入信号为输入信号为输入信号 选出单一频率选出单一频率选出单一频率选出单一频率的信号的信号的信号的信号(1)(1)电路结构电路结构电路结构电路结构uf+R+RFR1 C RCuO+同相比例电路同相比例电路选频网络选频网络本讲稿第三十八页，共五十六页(2)(2)RCRC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性传输系数：传输系数：传输系数：传输系数：。RCRC。+。式中式中式中式中 ：分析可知：仅当分析可知：仅当分析可知：仅当分析可知：仅当 =o时，时，时，时，U U2 2 U U1 1=1=1 3 3达最大值，且达最大值，且达最大值，且达最大值，且 u u2 2 与与与与 u u1 1 同相同相同相同相,即网络具有选频特性即网络具有选频特性即网络具有选频特性即网络具有选频特性,fOO 决定于决定于决定于决定于RC。本讲稿第三十九页，共五十六页幅频特性幅频特性1 3ffO相频特性相频特性fO (f)u1u2u2 与与 u1 波形波形u1,u2本讲稿第四十页，共五十六页(3)工作原理工作原理 输出电压输出电压 uO 经正反馈经正反馈(兼选频兼选频)网络分压后，取网络分压后，取uf 作为同作为同相比例电路的输入信号相比例电路的输入信号 ui。1)起振过程起振过程本讲稿第四十一页，共五十六页2)稳定振荡稳定振荡 A=0，仅在，仅在 f 0处处 F=0,满足相位平衡条件，所以满足相位平衡条件，所以振荡频率振荡频率 f 0=1 2 RC。改变改变R、C可改变振荡频率可改变振荡频率 由运算放大器构成的由运算放大器构成的RC振荡电路的振荡频率一般振荡电路的振荡频率一般不超过不超过1MHz。3)振荡频率振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率由相位平衡条件决定。本讲稿第四十二页，共五十六页振荡频率的调整振荡频率的调整+RFR CCuOO+KKR R1 1R R2 2R R3 3R R3 3R R2 2R R1 1 改变开关改变开关K的位置可改变选频网的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调；络的电阻，实现频率粗调；改变电容改变电容C 的大小可实现频率的的大小可实现频率的细调。细调。振荡频率振荡频率本讲稿第四十三页，共五十六页4)4)起振及稳定振荡的条件起振及稳定振荡的条件起振及稳定振荡的条件起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件稳定振荡条件稳定振荡条件稳定振荡条件A Au uF F =1=1，|F F|=1/3|=1/3，则，则，则，则起振条件起振条件 A Au uF F 1 1，因为，因为，因为，因为|F F|=1/3|=1/3，则，则，则，则 考虑到起振条件考虑到起振条件AuF 1,一般应选取一般应选取 RF略大略大2R1。如果这。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的由运放构成的RCRC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。反馈来达到稳幅的目的。本讲稿第四十四页，共五十六页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(1)热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可系数，利用它的非线性可以自动稳幅。以自动稳幅。在起振时，由于在起振时，由于在起振时，由于在起振时，由于 u uOO 很很很很小，流过小，流过小，流过小，流过RF F的电流也很小，的电流也很小，的电流也很小，的电流也很小，于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使R RF F 22R R1 1；即；即；即；即 A Au uF F 1。随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强，u uOO增大，流过增大，流过增大，流过增大，流过R RF 的电流也的电流也增大，增大，R RF F受热而降低其阻受热而降低其阻受热而降低其阻受热而降低其阻值，使得值，使得值，使得值，使得Au u下降，直到下降，直到下降，直到下降，直到RF F=2=2R R1时，稳定于时，稳定于时，稳定于时，稳定于 A AuF F =1=1，振荡振荡振荡振荡稳定。稳定。稳定。稳定。半导体半导体热敏电阻热敏电阻 R+RFR1 C RCuOO+本讲稿第四十五页，共五十六页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(1)热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可系数，利用它的非线性可以自动稳幅。以自动稳幅。以自动稳幅。以自动稳幅。半导体半导体热敏电阻热敏电阻 R+RFR1 C RCuOO+稳幅过程：稳幅过程：稳幅过程：稳幅过程：思考：思考：思考：思考：若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？uOOtRFAu本讲稿第四十六页，共五十六页I ID DU UD D带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(2)(2)振荡幅度较小时振荡幅度较小时正向电阻大正向电阻大振荡幅度较大时振荡幅度较大时正向电阻小正向电阻小 利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。R+RF2R1 C RCuOO+D1D2RF1uf f+稳幅环节稳幅环节本讲稿第四十七页，共五十六页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(2)(2)图示电路中，图示电路中，图示电路中，图示电路中，R RF F分为两部分。在分为两部分。在分为两部分。在分为两部分。在R RF1F1上正上正上正上正反并联两个二极管，它们反并联两个二极管，它们反并联两个二极管，它们反并联两个二极管，它们在输出电压在输出电压在输出电压在输出电压u uOO的的的的正负半周内分别导通。在正负半周内分别导通。在正负半周内分别导通。在正负半周内分别导通。在起振之初，起振之初，起振之初，起振之初，由于由于由于由于u uOO幅值很小，尚不足以使幅值很小，尚不足以使幅值很小，尚不足以使幅值很小，尚不足以使二极管导通，正向二极管导通，正向二极管导通，正向二极管导通，正向二极管近于开路二极管近于开路二极管近于开路二极管近于开路,此此此此时，时，时，时，R RF 2 R R1 1。而后，。而后，随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到逐渐减小，直到R RF=2=2 R1 1，振荡稳定。，振荡稳定。，振荡稳定。，振荡稳定。R+RF2R1 C RCuOO+D1D2RF1uf f+本讲稿第四十八页，共五十六页2.2.LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路 LC LC 振荡电路振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以的选频电路由电感和电容构成，可以的选频电路由电感和电容构成，可以的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡产生高频振荡产生高频振荡产生高频振荡(几百千赫以上几百千赫以上)。由于高频运放价格较。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对 LCLC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。振荡电路的结构和工