《电工反馈》PPT课件.ppt

第第17章章 电子电路中的反馈电子电路中的反馈17.1 反馈的基本概念17.2 放大电路中的反馈17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 反馈就是将放大器的输出电量反馈就是将放大器的输出电量(电流或电压电流或电压)，通过一定的，通过一定的网络，回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与网络，回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。效改善的过程。17.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念C1RB2RB1RECEC2RCRLUCCUiICQIEQV.Uo.负反馈稳定工作点电路负反馈稳定工作点电路 我我们们曾曾经经讨讨论论过过的的直直流流负负反反馈馈稳稳定定工工作作点点偏偏置置电电路路，就就是是一一个个很很好好反反馈馈电电路路的的例子。例子。反馈极性的判定多用反馈极性的判定多用瞬时极性法瞬时极性法,其步骤如下：其步骤如下：(1)首首先先在在基基本本放放大大器器输输入入端端设设定定一一个个递递增增(或或递递减减)的的净净输输入入信信号号,对对并并联联反反馈馈,设设定定一一个个电电流流信信号号；对对串串联联反反馈馈,设定一个电压信号。设定一个电压信号。(2)在在上上述述设设定定下下,沿沿信信号号的的传传递递方方向向，推推演演出出反反馈馈信信号的变化极性。号的变化极性。(3)判判定定在在反反馈馈信信号号的的影影响响下下,净净输输入入信信号号的的变变化化极极性性。若若该该极极性性与与前前面面设设定定的的变变化化极极性性相相反反,则则为为负负反反馈馈；若若相相同同,则为正反馈。则为正反馈。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：若反馈环路内若反馈环路内,直流分量可以流通直流分量可以流通,则该反馈环可以产则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静态工作点。生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静态工作点。交流反馈：交流反馈：若反馈环路内若反馈环路内,交流分量可以流通交流分量可以流通,则该反馈环可以产则该反馈环可以产生交流反馈。交流负反馈主要用来改善放大器的性能；生交流反馈。交流负反馈主要用来改善放大器的性能；交流交流正反馈主要用来产生振荡。正反馈主要用来产生振荡。若反馈环路内若反馈环路内,直流分量和交流分量均可以流通直流分量和交流分量均可以流通,则该则该反馈环既可以产生直流反馈反馈环既可以产生直流反馈,又可以产生交流反馈。又可以产生交流反馈。1.电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈（看输出看输出）(1)电压反馈：电压反馈：XfXidUoXiRL 电压反馈示意图电压反馈示意图 基本放大基本放大电路电路反馈电路反馈电路(2)电流反馈：电流反馈：XfXidUoXiRL 电流反馈示意图电流反馈示意图 基本放大基本放大电路电路反馈电路反馈电路17.1.2 反馈类型及其判定反馈类型及其判定电压反馈和电流反馈的判定：电压反馈和电流反馈的判定：方法之一方法之一输出短路法输出短路法。将将反反馈馈放放大大器器的的输输出出端端对对交交流流短短路路,若若其其反反馈馈信信号号随随之之消消失失,则则为为电电压压反反馈馈,否否则则为为电电流流反反馈馈。因因为为输输出出端端对对交交流流短短路路后后,输输出出交交变变电电压压为为零零,若若反反馈馈信信号号随随之之消消失失,则则说说明明反反馈馈信信号号正正比比于于输输出出电电压压,故故为为电电压压反反馈馈；若若反反馈馈信信号号依依然然存存在在,则则说说明明反馈信号不正比于输出电压反馈信号不正比于输出电压,故不是电压反馈故不是电压反馈,而是电流反馈。而是电流反馈。方法之二方法之二按电路结构判定按电路结构判定：在在交交流流通通路路中中,若若放放大大器器的的输输出出端端和和反反馈馈网网络络的的取取样样端端处处在在同同一一个个放放大大器器件件的的同同一一个个电电极极上上,则则为为电电压压反反馈馈；否否则则是是电电流流反馈。反馈。ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2(b)UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2(a)判断练习判断练习电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈2.串联反馈和并联反馈（串联反馈和并联反馈（看输入看输入）(1)串联反馈：串联反馈：(2)并联反馈：并联反馈：XoRsUsUiUf串联反馈示意图串联反馈示意图U基本放大基本放大电路电路反馈电路反馈电路iXoRsIiUsiIIf并联反馈示意图并联反馈示意图 反馈电路反馈电路基本基本放大放大电路电路串联反馈和并联反馈的判定方法：串联反馈和并联反馈的判定方法：对对于于交交变变分分量量而而言言,若若信信号号源源的的输输出出端端和和反反馈馈网网络络的的比比较较端端接接于于同同一一个个放放大大器器件件的的同同一一个个电电极极上上,则则为为并并联联反反馈馈；否否则则,为串联反馈。为串联反馈。(a)Ui.Ui.REUf.Rf反馈反馈反馈输入端反馈输入端信号输入端信号输入端(b)uiR1Ii.Ii.If.Rf反馈反馈信号输入端信号输入端反馈输入端反馈输入端ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2(b)UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2(a)并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈判断练习判断练习21Rb2Rc22Rb1Rc1RbCeV2VlCRfUCCUo(a)电路图电路图Ui1Re2Re 电压负反馈实质上是利用输出电压本身通过反馈网络对放大电路起自动调电压负反馈实质上是利用输出电压本身通过反馈网络对放大电路起自动调整作用，即使输出电压趋向于维持恒定。整作用，即使输出电压趋向于维持恒定。RLUoUFU i Uo在电压串联负反馈电路中，信号源内阻愈小，反馈效果愈好。在电压串联负反馈电路中，信号源内阻愈小，反馈效果愈好。UoUi基基 本本放大电路放大电路iURfUf 电压串联负反馈方框图电压串联负反馈方框图1Re2RcvsRs1.电压串联负反馈电压串联负反馈2.电流并联负反馈电流并联负反馈电流负反馈的作用是输出电流趋于恒定。电流负反馈的作用是输出电流趋于恒定。RLioiFiiDio电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路 UIfRssUiRfFAIiIoRLUo2Ie2ReIiDC1UsoCUCCIfRsUiIiRfUoRLI1Rc1Re2RcIiD1Ce2Re2Ue2Ie2Ic3.电压并联负反馈电压并联负反馈If412RsUsUiRfFA3UoIiIbLRRc RLLR电压并联负反馈放大器电压并联负反馈放大器 Uo314CeIfIiReRLUCCRcRfUiRsClUsC2Ib2静态时：静态时：利用利用VCE的变化，通过反馈电的变化，通过反馈电阻阻Rf回送到输入回路控制回送到输入回路控制IB来来克服克服IC的变化，从而使静电的变化，从而使静电Q稳定。稳定。RC值越大，值越大，Rf越小，越小，稳定性越好。稳定性越好。RL4Io12RsUsIcUi RfUfFr3UoIo IcIcIoiUAgLR Rc RL串联电流负反馈放大电路串联电流负反馈放大电路4.电流串联负反馈电流串联负反馈UoCeRe3CIc21UbeRLRfRcUCCC14UfUioI2Rb1Rb17.6.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响开环电压放大倍数：开环电压放大倍数：闭环电压放大倍数：闭环电压放大倍数：AFXfXid.Xi.Xo.假设输入信号为正弦波，假设输入信号为正弦波，故用相量表示电信号。故用相量表示电信号。一、使闭环电压放大倍数减小一、使闭环电压放大倍数减小 负反馈稳定放大器增益的原理是因为负反馈有自动调节作用。工作环境变化(如温度、湿度)、器件更换或老化、电源电压不稳等诸因素会导致基本放大器的放大倍数不稳定。当反馈很深，即当反馈很深，即|1+AF|1时，时，引入深度负反馈后，闭环增益只决定于反馈网络，而与引入深度负反馈后，闭环增益只决定于反馈网络，而与放大电路本身几乎无关。放大电路本身几乎无关。二、使闭环电压放大倍数稳定度提高二、使闭环电压放大倍数稳定度提高 通常用放大倍数的相对变化量来衡量放大器的稳定性。通常用放大倍数的相对变化量来衡量放大器的稳定性。开环放大倍数相对稳定度为：开环放大倍数相对稳定度为：闭环放大倍数相对稳定度为：闭环放大倍数相对稳定度为：上式表明：引入反馈后，闭环增益的相对变化量是开环时上式表明：引入反馈后，闭环增益的相对变化量是开环时增益相对变化量的增益相对变化量的1/|1+AF|。负反馈减小非线性失真的原理可以用图示简要说明。若输入信号为单一频率的正弦波，由于放大器内部器件(如晶体管)的非线性，使输出信号产生了非线性失真，如下图所示，将输出信号形象地描述为“上长下短”的非正弦波。三、减小非线性失真三、减小非线性失真xo0t0txiio0ubeAXi.Xo.基本放大电路基本放大电路t0 xi0txixf0tio0ubeAFXo.Xi.Xf.Xi.txo0负反馈改善非线性失真的工作原理示意图负反馈改善非线性失真的工作原理示意图xo0t 负反馈能够减少反馈环内的非线性失真，对输入信号的失负反馈能够减少反馈环内的非线性失真，对输入信号的失真不起作用。真不起作用。四、抑制反馈环内的噪声四、抑制反馈环内的噪声利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高(1+AF)倍。五、扩展频带五、扩展频带改善放大器频率响应的示改善放大器频率响应的示意图意图 无反馈放大器的频率响应无反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应增益增益AIAI3 dBAIfAIf3 dBfLffLfH无反馈放大器的带宽无反馈放大器的带宽负反馈放大器的带宽负反馈放大器的带宽fHff(频率)综上所述，负反馈有以下特点：综上所述，负反馈有以下特点：(1)负负反反馈馈使使放放大大器器的的放放大大倍倍数数下下降降，但但增增益益稳稳定定度度提提高高,频频带带展展宽宽，非非线线性性失失真真减减小小，内内部部噪噪声声干干扰扰得得到到抑抑制制，且且所所有有性性能能改改善善的的程程度度均与反馈深度均与反馈深度(1+AF)有关。有关。(2)被被改改善善的的对对象象就就是是被被取取样样的的对对象象。例例如如，反反馈馈取取样样的的是是输输出出电电流流，则则有有关关输输出出电电流流的的性性能能得得到到改改善善；反反之之，取取样样对对象象是是输输出出电电压压，则则有有关关输出电压的性能得到改善。输出电压的性能得到改善。(3)负负反反馈馈只只能能改改善善包包含含在在负负反反馈馈环环节节以以内内的的放放大大器器性性能能，对对反反馈馈环环以以外外的的，与与输输入入信信号号一一起起进进来来的的失失真真、干干扰扰、噪噪声声及及其其它它不不稳稳定定因因素素是无能为力的。是无能为力的。电压并联电压并联电压串联电压串联电流并联电流并联电流串联电流串联Rif输入电阻输入电阻减小减小 增大增大减小减小增大增大Rof输出电阻输出电阻减小减小减小减小增大增大增大增大六、对输入、输出阻抗的影响六、对输入、输出阻抗的影响 RoIofUo.Rof电压负反馈放大电路电压负反馈放大电路.电电压压负负反反馈馈使使放放大大器器输输出出电电阻阻减减少少了了(1+A0F)倍倍。输输出出电电阻阻减减小小，意意味味着着负负载载RL变变化化时，输出电压的稳定度提高了。时，输出电压的稳定度提高了。电压反馈使输出电阻减小电压反馈使输出电阻减小对于电流负反馈，由于反馈信号与输出电流成正比，所以我们采用恒流源等效电路，如图所示。输出电阻Rof为RoIofRof电流负反馈放大电路电流负反馈放大电路.Uo.电电流流负负反反馈馈使使放放大大器器的的输输出出电电阻阻增增大大为为Ro的的(1+AF)倍倍。输输出出电电阻阻增增大大，意意味味着着负载变化时，输出电流稳定。负载变化时，输出电流稳定。电流反馈使输出电阻增大电流反馈使输出电阻增大XoRsUsUiUf串联反馈示意图串联反馈示意图U基本放大基本放大电路电路反馈电路反馈电路id.串联负反馈和并联负反馈对放大器输入电阻的影响 串联负反馈使输入电阻增大。并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小XoRsIiUsidIIf并联反馈示意图并联反馈示意图 反馈电路反馈电路基本基本放大放大电路电路.