模电课件第四章--负反馈放大电路.ppt

基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F反馈框图：反馈框图：1基本放大基本放大电路电路Ao反馈回电路反馈回电路F+反馈电路的三个环节：反馈电路的三个环节：放大：放大：反馈：反馈：迭加：迭加：反馈框图：反馈框图：2ufud例：例：Rf、RE1组成反馈网组成反馈网络，反馈系数：络，反馈系数：+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf34.2 负反馈的类型及分析方法负反馈的类型及分析方法4.2.1 负反馈的类型负反馈的类型(1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为电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。压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自电压信号，叫如果反馈信号取自电压信号，叫电压反馈电压反馈。如果反馈信号取自电流信号，叫如果反馈信号取自电流信号，叫电流反馈电流反馈。电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。电流负反馈具有稳定输出电流、阻的作用。电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。增大输出电阻的作用。4RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：电压反馈采样的两种形式：5电流反馈采样的两种形式：电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf6(2)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为的不同，可以分为串联反馈串联反馈和和并联反馈并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较的，叫串联反馈。与输入信号电压比较的，叫串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较的，叫并联反馈。与输入信号电流比较的，叫并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。使电路的输入电阻减小。7iifibib=i-if并联反馈并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈串联反馈8(3)交流反馈交流反馈与与直流反馈直流反馈有的反馈只对交流信号起作用，称为交流有的反馈只对交流信号起作用，称为交流反馈。有的反馈只对直流起作用，称为直反馈。有的反馈只对直流起作用，称为直流反馈。有的反馈对交直流均起作用。流反馈。有的反馈对交直流均起作用。在反馈网络中串接隔直电容，可以隔断直流，在反馈网络中串接隔直电容，可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。9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。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2RfC注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。10增加旁路电容增加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfCRE111负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈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稳定静态工作点稳定静态工作点负反馈的分类负反馈的分类124.2.2负反馈的分析方法负反馈的分析方法分析步骤：分析步骤：3、是否负反馈？、是否负反馈？4、是负反馈！那么是何种类型的负反馈、是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）？（判断反馈的组态）1、找出反馈网络（电阻）。、找出反馈网络（电阻）。2、是交流反馈还是直流反馈？、是交流反馈还是直流反馈？13判断负反馈的方法：判断负反馈的方法：瞬时极性法：瞬时极性法：假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。反，则为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。入信号的比较关系。14例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufubeuc1ub2uc2ufube=ui-ufuc1ub2uc2uo+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf15例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。ubeuc1ub2uc2此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfuf16分析中用到了三极管的集电极与基极相位分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。相反这一性质。17我们这里分析的是交流信号，不要与直我们这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。出。并且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用（本题即是）如果反馈对交直流均起作用（本题即是），可以用全量。，可以用全量。瞬时极性法所判断的也是瞬时极性法所判断的也是相位的关系相位的关系。电路中两个信号的相位电路中两个信号的相位不是同相就是反不是同相就是反相相，因此若两个信号都上升，它们一定，因此若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。它们一定反相。18例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。19+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif三极管的静态工作点如何提供？三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？能否在反馈回路加隔直电容？不能！Rf为三极管提供静态电流！20例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE221例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。以稳定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB222例：判断如图电路中例：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。的负反馈作用。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiubeie电流串联反馈电流串联反馈RE2对交流反对交流反馈不起作用馈不起作用对交流信号：对交流信号：ieueube=ui-ueibieRE1：电流串联负反馈。：电流串联负反馈。23判断电路中判断电路中RE1、RE2的直流反馈作用。的直流反馈作用。RE1、RE2对对直流均起作直流均起作用，通过反用，通过反馈稳定静态馈稳定静态工作点。工作点。反馈过程：反馈过程：IERCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEUE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUEIBIE24例：判断如图电路中例：判断如图电路中RE3的负反馈作用。的负反馈作用。+UCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3uiube1ufie3ie3ufube1=uiufuc1uc2ib3ie3电流串联负反馈，对直流不起作用。电流串联负反馈，对直流不起作用。25正、负反馈的判别方法瞬时极性法 首先假设输入信号为某一极性，一般为首先假设输入信号为某一极性，一般为“”，然后按照基本放大器的性质确定输出信号，然后按照基本放大器的性质确定输出信号的极性，最后依照反馈的正负极性和上述定义的极性，最后依照反馈的正负极性和上述定义作出结论。作出结论。负反馈负反馈负反馈负反馈26电压、电流反馈的判别电压、电流反馈的判别输出短路法输出短路法 假设输出端（负载）短路，如果反馈信号也假设输出端（负载）短路，如果反馈信号也变为变为0，即反馈不存在了，则为电压反馈；若反，即反馈不存在了，则为电压反馈；若反馈信号不为馈信号不为0，反馈照样存在，则为电流反馈。，反馈照样存在，则为电流反馈。271 1、电压串联负反馈、电压串联负反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：引入反馈的结果使净输入引入反馈的结果使净输入信号减小了，是信号减小了，是负反馈负反馈。输入信号和反馈信号分别加在放大器的两个输入端，输入信号和反馈信号分别加在放大器的两个输入端，是是串联反馈串联反馈。输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：假设输出短路时，假设输出短路时，uo0，uf0，是，是电压反馈电压反馈。282 2 2 2、电压并联负反馈、电压并联负反馈、电压并联负反馈、电压并联负反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：引入反馈的结果使净输入引入反馈的结果使净输入信号减小了，是信号减小了，是负反馈负反馈。输入信号和反馈信号均加在放大器的反相输入端，输入信号和反馈信号均加在放大器的反相输入端，是是并联反馈并联反馈。输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：假设输出短路时，假设输出短路时，uo0，uf0，是，是电压反馈电压反馈。29电压负反馈的特点是使输出电压电压负反馈的特点是使输出电压电压负反馈的特点是使输出电压电压负反馈的特点是使输出电压u uo o趋于稳定。趋于稳定。趋于稳定。趋于稳定。例如：当例如：当例如：当例如：当u ui i一定时，若由于某种原因使输出电一定时，若由于某种原因使输出电一定时，若由于某种原因使输出电一定时，若由于某种原因使输出电压压压压u uo o下降，则电路进行如下的自动调节过程：下降，则电路进行如下的自动调节过程：下降，则电路进行如下的自动调节过程：下降，则电路进行如下的自动调节过程：输出电压基本稳定输出电压基本稳定输出电压基本稳定输出电压基本稳定303 3 3 3、电流并联负反馈、电流并联负反馈、电流并联负反馈、电流并联负反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：引入反馈的结果使净输入信引入反馈的结果使净输入信号减小了，是号减小了，是负反馈负反馈。输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：假设输出短路时，假设输出短路时，uo0，uf 0，是，是电流反馈电流反馈。输入信号和反馈信号均输入信号和反馈信号均加在放大器的反相输入端，加在放大器的反相输入端，是是并联反馈并联反馈。314 4 4 4、电流串联负反馈、电流串联负反馈、电流串联负反馈、电流串联负反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：引入反馈的结果使净输入引入反馈的结果使净输入信号减小了，是信号减小了，是负反馈负反馈。输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：输出短路法判断：假设输出短路时，假设输出短路时，uo0，uf 0，是，是电流反馈电流反馈。输入信号和反馈信号分输入信号和反馈信号分别加在放大器的两个输入别加在放大器的两个输入端，是端，是串联反馈串联反馈。32电流负反馈的特点是使输出电压电流负反馈的特点是使输出电压电流负反馈的特点是使输出电压电流负反馈的特点是使输出电压i io o趋于稳定。趋于稳定。趋于稳定。趋于稳定。例如：当例如：当例如：当例如：当i ii i一定时，若由于某种原因使输出电一定时，若由于某种原因使输出电一定时，若由于某种原因使输出电一定时，若由于某种原因使输出电压压压压i io o下降，则电路进行如下的自动调节过程：下降，则电路进行如下的自动调节过程：下降，则电路进行如下的自动调节过程：下降，则电路进行如下的自动调节过程：输出电流基本稳定输出电流基本稳定输出电流基本稳定输出电流基本稳定33例1判断下图为何种类型的反馈电路？判断下图为何种类型的反馈电路？结论：电压串联负反馈结论：电压串联负反馈341）令）令uo0uf0电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈2）输入电压和反馈电压分别加在）输入电压和反馈电压分别加在A1的同相和反相两个输入端的同相和反相两个输入端串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈3）反馈电压使净输入电压减小）反馈电压使净输入电压减小负反馈负反馈负反馈负反馈结论：电压串联负反馈结论：电压串联负反馈35例2判断下图为何种类型的反馈电路？判断下图为何种类型的反馈电路？结论：电流并联负反馈结论：电流并联负反馈364.3 4.3 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4.3.1 4.3.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 在放大电路中，我们希望放大倍数是一个稳定在放大电路中，我们希望放大倍数是一个稳定的值。但当环境温度、电源电压、电路元器件参数的值。但当环境温度、电源电压、电路元器件参数发生变化时，都会引起放大倍数的发生变化时，都会引起放大倍数的波动波动。但引入负。但引入负反馈后，可以使放大倍数更加稳定。反馈后，可以使放大倍数更加稳定。满足深度负反馈条件满足深度负反馈条件3738例例某负反馈放大器，其某负反馈放大器，其A A=10=104 4,反馈反馈系数系数F F=0.01=0.01。由于外部条件变化使。由于外部条件变化使A A变化了变化了10%10%，求，求A Af f的相对变化量。的相对变化量。解：解：394.3.2 4.3.2 改善放大电路改善放大电路的非线性失真的非线性失真 由由于于BJTBJT是是一一非非线线性性器器件件，放放大大电电路路在在工工作作中中往往往往会会产产生生非非线线性性失失真真，使使得得输输出出波波形形产产生生畸畸变变，加加入入负反馈后，非线性失真可大大减小。负反馈后，非线性失真可大大减小。请看请看演示演示40改善放大电路的非线性失真改善放大电路的非线性失真演示演示414.3.3 4.3.3 负反馈对通频带的影响负反馈对通频带的影响 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了，如下图所示。带却加宽了，如下图所示。图负反馈对通频带的影响图负反馈对通频带的影响 无反馈时的通频带无反馈时的通频带 f f=f f H Hf fL L f f H H42有反馈时的通频带有反馈时的通频带 f fF F=(1+=(1+AFAF)f fH H 负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的负反馈放大电路扩展通频带有一个重要的特性，即特性，即增益与通频带之积为常数增益与通频带之积为常数：434.3.4 4.3.4 负反馈对输入输出电阻的影响负反馈对输入输出电阻的影响 负反馈对输入电阻的影负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关，而与电压或电流反馈无关。关。1 1 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响44（1 1）串联负反馈使输入电阻增加）串联负反馈使输入电阻增加无反馈时放大电无反馈时放大电路的输入电阻路的输入电阻r ri iU Ud d/I/Ii i45串联电压负反馈串联电压负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈46（2 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放放大大电电路路的的输输入入电电阻阻，即即(无反馈）无反馈）r ri iU Ui i/I/Id d 47并联电压负反馈并联电压负反馈48并联电流负反馈并联电流负反馈492 2对输出电阻的影响对输出电阻的影响 负负反反馈馈对对输输出出电电阻阻的的影影响响，取取决决于于反反馈馈网网络络与与放放大大电电路路输输出出端端的的取取样样方式方式，而与输入端的连接方式无关。，而与输入端的连接方式无关。50(1)(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AXAXd d=-AX=-AXf f=-AU=-AUO OF F51 (2)(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 I Io o=AX=AXd d+U+Uo o/r/ro o AXAXd d=-AX=-AXf f=-AFI=-AFIo o I Io o=-AFI=-AFIo o+U+Uo o/r/ro o （1+AF1+AF）I Io o=U=Uo o/r/ro o r rofof=U=Uo o/I/Io o=（1+AF1+AF）r ro o52综上所述综上所述：(1)(1)放放大大电电路路引引入入负负反反馈馈后后，如如为为串串联联负负反反馈馈则则提提高高输输入入电电阻阻，如如为为并并联联负负反反馈馈则则使使输输入入电电阻阻降低降低。其提高或降低的程度取决于其提高或降低的程度取决于反馈深度反馈深度(1(1十十AF)AF)。(2)(2)放放大大电电路路引引入入负负反反馈馈后后，如如为为电电压压负负反反馈馈则则能能使使输输出出电电阻阻减减小小，如如为为电电流流负负反反馈馈则则使使输输出出电电阻阻增增加加，其其减减小小或或增增加加的的程程度度取取决决于于反反馈馈深深度度(1(1十十AF)AF)。53 为为了了改改善善放放大大电电路路的的某某些些性性能能应应如如何何引引入负反馈呢入负反馈呢?(1)1)想要想要稳定直流量稳定直流量，应该引入直流负反馈。，应该引入直流负反馈。(2)(2)要要改善交流性能改善交流性能，应引入交流负反馈。，应引入交流负反馈。(3)(3)要要稳定输出电压稳定输出电压，应引入电压负反馈；，应引入电压负反馈；要要稳定输出电流稳定输出电流，应引入电流负反馈。，应引入电流负反馈。(4)(4)要要提高输入电阻提高输入电阻，应引入串联负反馈；，应引入串联负反馈；要减小输入电阻，应引入并联负反馈。要减小输入电阻，应引入并联负反馈。54 性能的改善或改变都与反馈深度性能的改善或改变都与反馈深度(1(1十十AF)AF)有关，且均是以有关，且均是以牺牲放大倍数牺牲放大倍数为代价。为代价。反馈深度愈大，对放大电路放大性能的改反馈深度愈大，对放大电路放大性能的改善程度也愈好。但善程度也愈好。但反馈过深容易引起自激振荡反馈过深容易引起自激振荡，使放大电路无法进行放大，性能改善也就失去使放大电路无法进行放大，性能改善也就失去了意义。了意义。55