第6章放大电路中的反馈.ppt

第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈6.1 反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法6.2 负反馈放大电路四种基本组态负反馈放大电路四种基本组态6.3 负反馈放大电路一般分析方法负反馈放大电路一般分析方法6.5 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响教学目标教学目标u 了解反馈的几个基本概念了解反馈的几个基本概念u 掌握反馈的判断方法掌握反馈的判断方法u 掌握反馈四种组态对放大电路性能的影响掌握反馈四种组态对放大电路性能的影响6.1 反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法一、反馈一、反馈将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈电流）的措施称为反馈6.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念A+比较比较环节环节二、反馈的方框图二、反馈的方框图基本放大电路基本放大电路F反馈网络反馈网络 xi 输入信号输入信号(ii 或或 ui)xd 净输入信号净输入信号(id 或或 ud)xo 输出信号输出信号(io 或或 uo)xf 反馈信号反馈信号(if 或或 uf)三、反馈的分类三、反馈的分类1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈正反馈正反馈 反馈使净输入量增加，反馈使净输入量增加，从而使输出量增大。从而使输出量增大。负反馈负反馈 反馈使净输入量减小，反馈使净输入量减小，从而使输出量减小。从而使输出量减小。判断法：瞬时极性法判断法：瞬时极性法2.直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈直流反馈直流反馈 直流信号的反馈。直流信号的反馈。交流反馈交流反馈 交流信号的反馈。交流信号的反馈。6.1.2 反馈的判断反馈的判断判断反馈的步骤：判断反馈的步骤：（1 1）找出反馈网络（电阻）找出反馈网络（电阻）（2 2）是否负反馈？）是否负反馈？（3 3）是交流反馈还是直流反馈）是交流反馈还是直流反馈？（4 4）是交流负反馈！）是交流负反馈！那么是何种类型的负反馈？那么是何种类型的负反馈？（判断反馈组态）（判断反馈组态）例例1：有无反馈的判断：有无反馈的判断没引入反馈没引入反馈引入反馈引入反馈没引入反馈没引入反馈例例2：直流反馈与交流反馈：直流反馈与交流反馈的的判断判断电路电路 直流通路直流通路 交流通路交流通路引入了直流反馈，没有引入交流反馈引入了直流反馈，没有引入交流反馈例例3：反馈反馈极性极性的的判断判断瞬时极性法瞬时极性法负反馈负反馈正反馈正反馈负反馈负反馈集成运放极性传递的规律集成运放极性传递的规律一般情况下，对于一般情况下，对于单级集成运算放大电路单级集成运算放大电路：反馈通路连在反相端与输出端之间，即为负反馈反馈通路连在反相端与输出端之间，即为负反馈反馈通路连在同相端与输出端之间，即为正反馈反馈通路连在同相端与输出端之间，即为正反馈负反馈负反馈例例4：分立元件放大电路分立元件放大电路反馈反馈极性极性的的判断判断 分立元件极性传递分立元件极性传递规律规律 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态一、电压反馈和电流反馈一、电压反馈和电流反馈电压反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。反馈信号取自输出电压的部分或全部。判别法：判别法：使使 uo=0(RL 短路短路)，若若反馈消失则为电压反馈反馈消失则为电压反馈AFRLuo电压电压反馈反馈一、电压反馈和电流反馈一、电压反馈和电流反馈电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取自输出电流。判别法：判别法：使使 io=0(RL 开路开路)，若反馈消失则为电流反馈若反馈消失则为电流反馈电流电流反馈反馈iouoFARLio二、串联反馈和并联反馈二、串联反馈和并联反馈串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号以反馈信号与输入信号以电压的形式在输入端相叠加。电压的形式在输入端相叠加。ud=ui uf特点：特点：信号源内阻越小，信号源内阻越小，反馈效果越明显。反馈效果越明显。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号以反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。电流相加减的形式在输入端出现。id=ii if特点：特点：信号源内阻越大，信号源内阻越大，反馈效果越明显。反馈效果越明显。AFiiifisidRSRSAFuiudufus三、四种基本反馈类型三、四种基本反馈类型AFuiudufusRSRLuoAFuiudufusRSiouoRLio电电压压串串联联负负反反馈馈电电流流串串联联负负反反馈馈FAiiifisidRSRLuoFAiiifisidRSiouoRLio电电压压并并联联负负反反馈馈电电流流并并联联负负反反馈馈四、四种负反馈组态四、四种负反馈组态AF1.电压串联电压串联负负反馈反馈uO 经经 R2 与与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。分压反馈到输入回路，故有反馈。反馈使净输入电压反馈使净输入电压 uD 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，无反馈，故为电压反馈。无反馈，故为电压反馈。uF =uOR1/(R1+R2)也说明是电压反馈。也说明是电压反馈。uD=uI uF 故故为串联反馈。为串联反馈。R1 为为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电压反馈使净输入电压 uD 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，反馈存在，故为电流反馈。反馈存在，故为电流反馈。uF =iOR1，也说明是电流反馈。也说明是电流反馈。uD=uI uF 故故为串联反馈。为串联反馈。2.电流串联负反馈电流串联负反馈 R为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电流反馈使净输入电流 iD 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，无反馈，故为电压反馈。无反馈，故为电压反馈。iD=iI iF，故为并联反馈。，故为并联反馈。3.电压并联电压并联负负反馈反馈4.R1 介于输入回路和输出回路，故有反馈。介于输入回路和输出回路，故有反馈。反馈使净输入电流反馈使净输入电流 iD 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，反馈存在，故为电流反馈。反馈存在，故为电流反馈。iD=iI iF，故为并联反馈。故为并联反馈。电流并联电流并联负负反馈反馈例例1:试判断下列电路中引入的反馈类型。试判断下列电路中引入的反馈类型。结论：结论：电流串连负反馈电流串连负反馈 例例2:试判断下列电路中引入的反馈类型。试判断下列电路中引入的反馈类型。Rf 引入级间电流并联负反馈引入级间电流并联负反馈反馈信号反馈信号与输入信号与输入信号在不同节点为串联在不同节点为串联反馈，在反馈，在同一个节点为并联反馈。同一个节点为并联反馈。反馈取自输出端或输出分压端为电压反反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。馈，反馈取自非输出端为电流反馈。6.1 6.1 选择合适的答案填入空内。选择合适的答案填入空内。（1 1）对于放大电路，所谓开环是指）对于放大电路，所谓开环是指 。A A无信号源无信号源 B B无反馈通路无反馈通路 C C无电源无电源 D D无负载无负载 而所谓闭环是指而所谓闭环是指 。A A考虑信号源内阻考虑信号源内阻 B B存在反馈通路存在反馈通路 C C接入电源接入电源 D D接入负载接入负载（2 2）在输入量不变的情况下，若引入反馈后）在输入量不变的情况下，若引入反馈后 ，则说明引入的反馈是负反馈。则说明引入的反馈是负反馈。A A输入电阻增大输入电阻增大 B B输出量增大输出量增大 C C净输入量增大净输入量增大 D D净输入量减小净输入量减小BBD6.3 6.3 判断下列说法的正误，在括号内填入判断下列说法的正误，在括号内填入“”或或“”来表明判断结果。来表明判断结果。（1 1）只要在放大电路中引入反馈，就一定能使其）只要在放大电路中引入反馈，就一定能使其性能得到改善。（性能得到改善。（）（2 2）放大电路的级数越多，引入的负反馈越强，）放大电路的级数越多，引入的负反馈越强，电路的放大倍数也就越稳定。（电路的放大倍数也就越稳定。（）（3 3）反馈量仅仅决定于输出量。（）反馈量仅仅决定于输出量。（）（4 4）既然电流负反馈稳定输出电流，那么必然稳）既然电流负反馈稳定输出电流，那么必然稳定输出电压。（定输出电压。（）电流串联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈正反馈 前面讨论了放大电路中负反馈的类型及前面讨论了放大电路中负反馈的类型及其判别方法，我们知道放大电路引入负反馈其判别方法，我们知道放大电路引入负反馈会改善放大电路的各项性能指标，那么放大会改善放大电路的各项性能指标，那么放大电路的性能到底在多大程度上得到了改善呢电路的性能到底在多大程度上得到了改善呢？性能的提高和反馈元件或元件参数又有什？性能的提高和反馈元件或元件参数又有什么关系呢？下面就从一个方框图出发，推出么关系呢？下面就从一个方框图出发，推出反馈放大电路各参数之间的一般关系式。反馈放大电路各参数之间的一般关系式。6.3 负反馈放大电路的一般分析方法负反馈放大电路的一般分析方法一、环路增益一、环路增益 A是基本放大电路的开环放大倍数是基本放大电路的开环放大倍数 F是反馈网络的反馈系数是反馈网络的反馈系数A+比较比较环节环节基本放大电路基本放大电路F反馈网络反馈网络F是反馈量是反馈量 与输出量与输出量 之比，叫之比，叫“反馈系数反馈系数”，即即因此因此 AF表示从输入端的净输入量表示从输入端的净输入量 经正向通道经正向通道A和和反向通道反向通道F,沿反馈形成的闭合环路绕行一周后，沿反馈形成的闭合环路绕行一周后，作为反馈量出现在输入端的信号传输系数，通常作为反馈量出现在输入端的信号传输系数，通常叫做叫做“环路增益环路增益”。二、闭环增益的一般表达式二、闭环增益的一般表达式 在在上上图图中中，输输出出量量与与输输入入量量之之比比叫叫做做反反馈馈放放大大电电路路的的“闭闭环环增增益益”，它它和和开开环环增增益益A有着本质的区别。有着本质的区别。这这就就是是反反馈馈放放大大电电路路中中闭闭环环增增益益与与开开环环增益的一般表达式。增益的一般表达式。三、三、反馈深度反馈深度由式由式可得：可得：量量|1AF|是开环增益与闭环增益幅值之比，是开环增益与闭环增益幅值之比，它反映了反馈对放大电路的影响程度。它反映了反馈对放大电路的影响程度。我们把我们把|1AF|叫做叫做“反馈深度反馈深度”。1）如如果果|1AF|1，则则 Af A。这这就就是是负负反反馈馈的的情情况况，因因为为它它表表示示反反馈馈的的引引入入削削弱弱了了输输入量的作用，使闭环增益下降。入量的作用，使闭环增益下降。因为因为 可可见见负负反反馈馈的的作作用用是是使使真真正正加加到到放放大大电电路路输输入端的净输入量减小到无反馈时的入端的净输入量减小到无反馈时的 ，从而使闭环增益下降。，从而使闭环增益下降。2）如如果果|1AF|A。这这是是正正反反馈馈的的情情况况，表表明明反反馈馈的的引引入入加加强强了了输输入入量量的的作作用用，使闭环增益加大。使闭环增益加大。3）当当|1AF|0时时，闭闭环环增增益益Af 。这这意意味味着着即即使使没没有有输输入入量量也也仍仍然然有有输输出出量量。这这种种工工作作状状态态叫叫做做放放大大电电路路的的“自自激激”。在在自自激激时时，放放大大电电路路已已失失去去正正常常的的放放大大功功能能，因因而而一一般般是是必必须须加加以以消消除除的的。但但是是，有有时时又又要要对对自自激激状状态态加以利用。加以利用。4）当）当 时，就变为时，就变为说明此时反馈放大电路的闭环增益只取决于说明此时反馈放大电路的闭环增益只取决于反馈系数。因为反馈网络通常由无源元件组反馈系数。因为反馈网络通常由无源元件组成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不受除输入量以外的干扰因素的影响。受除输入量以外的干扰因素的影响。因为因为 ，所以叫做，所以叫做“深度负反馈深度负反馈”。一、一、提高增益的稳定性提高增益的稳定性Af 的的相对变化量相对变化量A 的相对变化量的相对变化量放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高6.5 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响二、减少非线性失真二、减少非线性失真uf加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大大小小略大略大略大略大略小略小略小略小略小略小略小略小略大略大略大略大uiA接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真三、展宽频带三、展宽频带 fbw无反馈时：无反馈时：fbw=fH fL fH引入反馈后：引入反馈后：fA(f)OAm0.707AmfLfHfbwAf(f)Amf0.707AmffLffHffbwffHf=(1+AF)fHfLf=fL/(1+AF)=(1+AF)fH fHf=(1+AF)fbw fbwf =fHf fLf四、改变输入和输出电阻四、改变输入和输出电阻1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响（1）串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大Rif深度负反馈：深度负反馈：ii A FuiuidufRiAFuid（2）并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小Rif深度负反馈：深度负反馈：ifiidii A FuiRiAFiid2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响（1）电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小AFRoRofA 为负载开路时的源电压放大倍数。为负载开路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：（2）电流负反馈使输出电阻增大电流负反馈使输出电阻增大AFRoRofA 为负载短路时的源电压放大倍数。为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：五、放大电路引入负反馈的一般原则五、放大电路引入负反馈的一般原则1、欲稳定某个量，则引该量的负反馈、欲稳定某个量，则引该量的负反馈稳定直流，稳定直流，引直流反馈；引直流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电流，引电流反馈。稳定输出电流，引电流反馈。2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，欲提高输入电阻，采用串联反馈；采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。要求低内阻输出，采用电压反馈。3、为使反馈效果强，根据信号源及负载、为使反馈效果强，根据信号源及负载 确定反馈类型确定反馈类型信号源为恒压源，信号源为恒压源，采用串联反馈；采用串联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；要求负载能力强，采用电压反馈；要求负载能力强，采用电压反馈；要求恒流源输出，采用电流反馈。要求恒流源输出，采用电流反馈。举例：举例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，）希望加入信号后，ic3的数值基本不受的数值基本不受R6改变的影响。改变的影响。（2）希望接入负载后，输出电压）希望接入负载后，输出电压uO基本稳定。基本稳定。（3）希望输入端向信号源索取的电流小）希望输入端向信号源索取的电流小。f3R（4）希望稳定静态工作点）希望稳定静态工作点。如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？f3R要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？（4）希望稳定静态工作点）希望稳定静态工作点。小小 结结第第 6 章章一、反馈的判断方法一、反馈的判断方法1.有无有无反馈反馈:2.正反馈和负反馈正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。主要看信号有无反向传输通路。采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。对于对于串联负反馈串联负反馈，反馈信号与输入信号，反馈信号与输入信号极性相同极性相同；对于对于并联负反馈并联负反馈，反馈信号与输入信号，反馈信号与输入信号极性相反极性相反。3.四种反馈组态四种反馈组态电压和电流反馈：电压和电流反馈：规则：规则：RL 短路，短路，反馈消失则为电压反馈，反馈消失则为电压反馈，反馈存在为电流反馈。反馈存在为电流反馈。规律：规律：电压反馈取自输出端或输出分压端；电压反馈取自输出端或输出分压端；电流反馈取自非输出端。电流反馈取自非输出端。串联和并联反馈：串联和并联反馈：规则：规则：串联负反馈串联负反馈：uD =uI uF并联负反馈并联负反馈：iD=iI iF反馈信号反馈信号与输入信号与输入信号在不同节点为串联反馈；在不同节点为串联反馈；反馈信号反馈信号与输入信号与输入信号在在同一个节点为并联反馈。同一个节点为并联反馈。规律：规律：