模拟电子技术第六章放大电路的反馈.ppt

第六章第六章 放大电路得反馈放大电路得反馈6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法6.2 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6.3 6.3 负反馈放大电路的表示方法负反馈放大电路的表示方法6.4 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析6.5 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6.6 6.6 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性电子信息工程学院电子信息工程学院6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法基本概念基本概念一、反馈一、反馈（Feedback）1.所所谓谓“反反馈馈”就就是是把把放放大大器器中中放放大大了了的的输输出出信信号号Xo,取取出出其其一一部部分分或或全全部部,通通过过反反馈馈网网络络形形成成反反馈馈信信号号Xf,和和原原来来的的输输入入信信号号Xi进进行行比比较较（矢矢量量求求和和）,共共同同加加到到基基本本放放大大器器的的输输入入端端,构构成成Xi。Xi中中包包含含有有输输出出信信号号Xo的的成成分分。把把输输出出量量（一一部部分分或或者者全全部部）回回送送到到放放大大器器的的输入端称为输入端称为反馈反馈。具有反馈的放大器具有反馈的放大器,称为称为反馈放大器反馈放大器。反馈放大电路方框图 电子信息工程学院电子信息工程学院 2.通通常常将将连连接接输输入入回回路路与与输输出出回回路路的的反反馈馈元元件件，称称为为反反馈馈网网络络(Feedback Network)；把把没没有有引引入入反反馈馈的的放放大大电电路路，称称为为基基本本放放大大电电路路；而而把把引引入入反反馈馈的的放放大大电电路路称称为为反反馈馈放放大大电电路路或或闭闭环环放放大大电电路路。3.由由方方框框图图可可知知，基基本本放放大大电电路路的的放放大大倍倍数数，也也称称为为开开环环增增益益(Open Loop Gain)为为 4.反馈网络的反馈网络的反馈系数反馈系数（Feedback Factor）5.反馈放大电路的闭环放大倍数，即反馈放大电路的闭环放大倍数，即闭环增益闭环增益（Closed Loop Gain）为为 Xi 称为净称为净输入量基输入量基本放大电路本放大电路的输入信号的输入信号Xf 称为反馈称为反馈量反馈网量反馈网络的输出信络的输出信号号电子信息工程学院电子信息工程学院6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法基本概念基本概念二、正反馈二、正反馈（Positive Feedback）与负反馈与负反馈（Negative Feedback）正反馈正反馈，使使 加强，使放大倍数增加加强，使放大倍数增加负反馈负反馈，使使 减小，使放大倍数降低减小，使放大倍数降低电子信息工程学院电子信息工程学院6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法基本概念基本概念三、直流反馈与交流反馈三、直流反馈与交流反馈hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈若反馈信号中只包含直流成份若反馈信号中只包含直流成份直流反馈直流反馈若反馈信号中只包含交流成份若反馈信号中只包含交流成份交流反馈交流反馈四、内部反馈与外部反馈四、内部反馈与外部反馈五、本级反馈与级间反馈五、本级反馈与级间反馈 电子信息工程学院电子信息工程学院补充：集成电路的表示方式补充：集成电路的表示方式 由于由于Aod高达几十万倍，所以集成运高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压放工作在线性区时的最大输入电压(uPuN)的数值仅为几十一百多微伏。的数值仅为几十一百多微伏。在线性区：在线性区：uOAod(uPuN)Aod是开环差模放大倍数。是开环差模放大倍数。(uPuN)的数值大于一定值时，的数值大于一定值时，集成运放集成运放的输出不是的输出不是UOM,就是就是UOM，即集成运，即集成运放工作在非线性区。放工作在非线性区。电子信息工程学院电子信息工程学院6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法反馈的判断方法反馈的判断方法一、有无反馈的判断一、有无反馈的判断反馈与反馈通路反馈与反馈通路（1）我我们们判判断断一一个个电电路路是是否否有有反反馈馈，是是通通过过分分析析它它是是否否存存在在反反馈馈通通路路而而进进行行的的，而而反反馈馈通通路路是是跨跨接接在在输输出出和和输输入入间间的的网络。网络。（2）若电路中不存在反馈）若电路中不存在反馈开环开环反馈通路反馈通路（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输（3）若电路中存在反馈）若电路中存在反馈闭环闭环电子信息工程学院电子信息工程学院6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法反馈的判断方法反馈的判断方法二、反馈极性的判断二、反馈极性的判断 判断电路中反馈的正、负极性用判断电路中反馈的正、负极性用瞬时极性法瞬时极性法：（1）按按中中频频段段考考虑虑，即即不不考考虑虑电电路路中中所所有有的的电电容容对对相相位位的的影响。影响。（2）用用正正、负负号号（+、-）或或箭箭头头（、）表表示示电电路路中中各各关关键键点点对对“地地”的的电电位位的的瞬瞬时时极极性性（或或瞬瞬时时变变化化），这这种种表表示要符合放大器的基本原理。示要符合放大器的基本原理。共射极放大器：集电极与基极电位反相；共射极放大器：集电极与基极电位反相；共基极放大器：集电极与发射极电位同相；共基极放大器：集电极与发射极电位同相；共集极放大器：发射极与基极电位同相；共集极放大器：发射极与基极电位同相；集成运放电路：看集成运放电路：看xf是加在同相端还是反相端是加在同相端还是反相端（3）要要逐逐级级进进行行。最最后后看看反反馈馈到到输输入入端端的的信信号号的的瞬瞬时时极极性性，若若与与原原输输入入信信号号的的位位相相相相同同，则则为为正正反反馈馈，若若与与原原输输入入信信号的位相相反，则为负反馈。号的位相相反，则为负反馈。电子信息工程学院电子信息工程学院电子信息工程学院电子信息工程学院(+)(+)(-)(-)(-)反馈通路反馈通路负反馈 负反馈(+)(+)(-)(-)(-)净输入量净输入量反馈通路反馈通路正反馈与负反馈判断举例正反馈与负反馈判断举例电子信息工程学院电子信息工程学院(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量正反馈正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路正反馈与负反馈判断举例正反馈与负反馈判断举例(-)电子信息工程学院电子信息工程学院(-)电子信息工程学院电子信息工程学院6.1 6.1 反馈得基本概念及判断方法反馈得基本概念及判断方法反馈的判断方法反馈的判断方法三、直流反馈与交流反馈的判断三、直流反馈与交流反馈的判断交、直流反馈判断举例交、直流反馈判断举例电子信息工程学院电子信息工程学院(+)(+)(+)(+)交流负反馈交流负反馈(+)交交流流正正反反馈馈交、直流反馈判断举例交、直流反馈判断举例交流负反馈交流负反馈(-)(+)(-)(+)(+)电子信息工程学院电子信息工程学院反馈判断：反馈判断：习题习题6.4，6.56.26.2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6.2.1 6.2.1 分析要点分析要点6.2.2 6.2.2 四种基本组态四种基本组态6.2.3 6.2.3 反馈组态的判断反馈组态的判断电子信息工程学院电子信息工程学院6.2.1 6.2.1 分析要点分析要点1.类型类型由此可组成四种组态：由此可组成四种组态：输入端：反馈信号在输入端的联接分为输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。输出端：反馈信号在输出端分为取输出端：反馈信号在输出端分为取电压电压和取和取电流电流两种方式。两种方式。电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联电子信息工程学院电子信息工程学院四种反馈组态四种反馈组态一、电压串联负反馈一、电压串联负反馈瞬时极性如图：反馈电压为：瞬时极性如图：反馈电压为：集成运放同相输入端和反相输入集成运放同相输入端和反相输入端的端的电流电流iPiN0，为，为虚断虚断；集成运放同相输入端和反相输入集成运放同相输入端和反相输入端的端的电压电压uPuN，为，为虚短虚短；所以：所以：uIuPuNuF表明电路引入电压串联负反馈后，只要表明电路引入电压串联负反馈后，只要R1和和R2确定，确定，uO仅仅取决于仅仅取决于uI，与负载无关。可以看成，与负载无关。可以看成uI控制控制uO的电压源，输出内阻很小。的电压源，输出内阻很小。电子信息工程学院电子信息工程学院补充：集成电路的表示方式补充：集成电路的表示方式(第四章，第四章，4.1)4.1)集成运放同相输入端和反相输入端的集成运放同相输入端和反相输入端的电流电流iPiN0，为，为虚断虚断；集成运放同相输入端和反相输入端的集成运放同相输入端和反相输入端的电压电压uPuN，为，为虚短虚短；电子信息工程学院电子信息工程学院四种反馈组态四种反馈组态二、电流串联负反馈二、电流串联负反馈所以：所以：uIuPuNuF表明电路引入电流串联负反馈后，只要表明电路引入电流串联负反馈后，只要R1确定，确定，iO仅仅取决于仅仅取决于uI。可以看成可以看成uI控制控制iO的电流源，输出电阻趋于无穷大。的电流源，输出电阻趋于无穷大。电子信息工程学院电子信息工程学院当某种原因使输出电流当某种原因使输出电流iO增大，增大，产生如下过程：产生如下过程：iOuFuDiO小结：小结：1.电压负反馈能够稳定输出电压，电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈能够稳定输出电流。电流负反馈能够稳定输出电流。2.串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为恒流源或近似恒压源的情况。恒流源或近似恒压源的情况。电子信息工程学院电子信息工程学院四种反馈组态四种反馈组态三、电压并联负反馈三、电压并联负反馈集成运放的集成运放的Aod与与rid趋于无穷趋于无穷大大uPuN0表明电路引入电压并联负反馈后，只要表明电路引入电压并联负反馈后，只要R确定，确定，uO仅仅取决于仅仅取决于iI。可以看成可以看成 iI 控制控制 uO 的电压源，输出电阻趋于零。的电压源，输出电阻趋于零。电子信息工程学院电子信息工程学院四种反馈组态四种反馈组态四、电流并联负反馈四、电流并联负反馈集成运放的集成运放的Aod与与rid趋于无穷趋于无穷大大uPuN0表明电路引入电流并联负反馈后，只要表明电路引入电流并联负反馈后，只要R1和和R2确定，确定，iO仅仅取决仅仅取决于于iI。可以看成可以看成 iI 控制控制 iO 的电流源，输出电阻趋于无穷大。的电流源，输出电阻趋于无穷大。电子信息工程学院电子信息工程学院小结：小结：闭环放大系数：闭环放大系数：电电压压串串联联负负反反馈馈电电流流并并联联负负反反馈馈电电压压并并联联负负反反馈馈电电流流串串联联负负反反馈馈放大电路中引入电压负反馈还是电流负反馈，取决于负载预得到的稳定的放大电路中引入电压负反馈还是电流负反馈，取决于负载预得到的稳定的电压还是稳定的电流；电压还是稳定的电流；引入串联负反馈还是并联负反馈，取决于输入信号是恒流源还是恒压源。引入串联负反馈还是并联负反馈，取决于输入信号是恒流源还是恒压源。电子信息工程学院电子信息工程学院1.四种组态的判断方法四种组态的判断方法并联：反馈量并联：反馈量输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。接于不同的输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量串联：反馈量输入量输入量电流：将电流：将负载负载短路，反馈量仍然存在。短路，反馈量仍然存在。电压：将电压：将负载负载短路，反馈量为零。短路，反馈量为零。反馈组态的判断反馈组态的判断电子信息工程学院电子信息工程学院电压反馈与电流反馈（一）电压反馈电压反馈电子信息工程学院电子信息工程学院电压反馈与电流反馈（二）从电路的连接方式上：从电路的连接方式上：凡是直接从凡是直接从u uO O端口引回的反馈为电压反馈，否则为电流反馈端口引回的反馈为电压反馈，否则为电流反馈电流反馈电流反馈电子信息工程学院电子信息工程学院串联反馈与并联反馈（一）串联反馈串联反馈电子信息工程学院电子信息工程学院串联反馈与并联反馈（一）并联反馈并联反馈从电路的连接方式上：从电路的连接方式上：凡是直接引回到凡是直接引回到XiXi端口的反馈为并联反馈，否则为串联反馈端口的反馈为并联反馈，否则为串联反馈电子信息工程学院电子信息工程学院例例电流并联负反馈电流并联负反馈电子信息工程学院电子信息工程学院例例例，组态判断例，组态判断电压并联负反馈电压并联负反馈电子信息工程学院电子信息工程学院例题，组态判断6.36.3负反馈放大电路的方框图及表示方法负反馈放大电路的方框图及表示方法方框图表示方法方框图表示方法四种组态的方框图四种组态的方框图负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式基本放大电路基本放大电路电子信息工程学院电子信息工程学院方框图表示方框图表示AFAF称为电路的环路放大倍数。称为电路的环路放大倍数。电子信息工程学院电子信息工程学院 信号信号 在四种反馈阻态中的具体形式在四种反馈阻态中的具体形式电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联电子信息工程学院电子信息工程学院四种组态的方框图四种组态的方框图电子信息工程学院电子信息工程学院表表6.3.1 四种组态负反馈放大电路的比较四种组态负反馈放大电路的比较 电子信息工程学院电子信息工程学院6.3.3 6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式 当当电电路路引引入入负负反反馈馈时时，AF0,表表明明引引入入负负反反馈馈后后电电路路的的放放大大系系数数等等于于基基本本放放大大电电路路放放大大倍倍数数的的（1+AF）分分之之一一，而而且且：A，F和和Af同符号。同符号。电子信息工程学院电子信息工程学院反馈深度的讨论反馈深度的讨论一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈说说明明电电路路在在输输入入量量为为零零时时就就有有输输出出，电电路路产产生生自自激激振荡振荡电子信息工程学院电子信息工程学院6.3.4 6.3.4 负反馈放大电路的基本放大电路负反馈放大电路的基本放大电路负反馈放大电路分解成基本放大电路，反馈网络单向化负反馈放大电路分解成基本放大电路，反馈网络单向化根据网络定理：根据网络定理：当考虑反馈网络在输入端的负载效应时，应令输出量的作用为零；当考虑反馈网络在输入端的负载效应时，应令输出量的作用为零；当考虑反馈网络在输出端的负载效应时，应令输入量的作用为零。当考虑反馈网络在输出端的负载效应时，应令输入量的作用为零。一般方法：一般方法：1.1.找出反馈网络找出反馈网络2.2.求解反馈网络在放大电路输入端的等效电阻。求解反馈网络在放大电路输入端的等效电阻。对电压反馈，令对电压反馈，令u uO O0 0，即输出端短路，即输出端短路 对电流反馈，令对电流反馈，令i iO O0 0，将，将i iO O所在回路断开所在回路断开3.3.求解反馈网络在放大电路输出端的等效电阻。求解反馈网络在放大电路输出端的等效电阻。对串联负反馈，令对串联负反馈，令i iI I0 0，即断开放大电路输入级与反馈网络的，即断开放大电路输入级与反馈网络的连接连接 对并联负反馈，令输入端接地对并联负反馈，令输入端接地电子信息工程学院电子信息工程学院负反馈放大电路负反馈放大电路 基本放大电路基本放大电路电子信息工程学院电子信息工程学院6.46.4深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈的实质深度负反馈的实质反馈网络的分析反馈网络的分析放大倍数的分析放大倍数的分析电子信息工程学院电子信息工程学院深度负反馈的实质深度负反馈的实质1.深度负反馈的特点深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于由于则则又因为又因为代入上式代入上式得得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”的概念的概念电子信息工程学院电子信息工程学院1.深度负反馈的特点深度负反馈的特点串联负反馈，输入端电压求和。串联负反馈，输入端电压求和。深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和。并联负反馈，输入端电流求和。电子信息工程学院电子信息工程学院反馈网络的分析反馈网络的分析确定反馈网络，求解反馈系数。确定反馈网络，求解反馈系数。电子信息工程学院电子信息工程学院放大倍数的分析放大倍数的分析一、电压串联负反馈电路一、电压串联负反馈电路二、电流串联负反馈电路二、电流串联负反馈电路电子信息工程学院电子信息工程学院放大倍数的分析放大倍数的分析三、电压并联负反馈电路三、电压并联负反馈电路电子信息工程学院电子信息工程学院放大倍数的分析放大倍数的分析四、电流并联负反馈电路四、电流并联负反馈电路总结步骤：总结步骤：1.1.正确判断反馈组态；正确判断反馈组态；2.2.求反馈系数；求反馈系数；3.利用利用F求解求解Af，Auf；用瞬时极性法判断；用瞬时极性法判断Uo和和Ui的相位关系。的相位关系。电子信息工程学院电子信息工程学院例题，电子信息工程学院电子信息工程学院例题，电子信息工程学院电子信息工程学院电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路(a)集成运放构成的电路；集成运放构成的电路；(b)分立元件构成的电路分立元件构成的电路 电路的形式电子信息工程学院电子信息工程学院电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路(a)集成运放构成的电路；集成运放构成的电路；(b)分立元件构成的电路分立元件构成的电路 电子信息工程学院电子信息工程学院电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路(a)集成运放构成的电路；集成运放构成的电路；(b)分立元件构成的电路分立元件构成的电路 电子信息工程学院电子信息工程学院电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路(a)集成运放构成的电路；集成运放构成的电路；(b)分立元件构成的电路分立元件构成的电路 6.56.5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稳定放大系数稳定放大系数改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻展宽频带展宽频带减小非线性失真减小非线性失真放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则电子信息工程学院电子信息工程学院稳定放大系数稳定放大系数闭环时闭环时则则中频，只考虑幅值有中频，只考虑幅值有另一方面另一方面在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 即即闭闭环环增增益益只只取取决决于于反反馈馈网网络络。当当反反馈馈网网络络由由稳稳定定的的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。例：例：1+AF=100时，时，A=100010%即即dA/A=10%则则dAf/Af=0.1%,Af=100.1%表表明明引引入入负负反反馈馈后后，Af的的相相对对变变化化量量 仅仅为为其其基基本本放放大大电电路路放放大大倍倍数数A的相对变化量的相对变化量 的的(1+AF)分之一，也就是分之一，也就是Af的稳定性是的稳定性是A的的(1+AF)倍。倍。放大倍数的稳定性是基本放大电路的放大倍数的稳定性是基本放大电路的 倍。倍。电子信息工程学院电子信息工程学院 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻一一.对输入电阻的影响对输入电阻的影响1.1.引入串联负反馈时引入串联负反馈时引入串联负反馈时引入串联负反馈时 对输入电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输入对输入电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输入端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。无反馈时：无反馈时：结论：结论：引入串联负反馈，使引入反馈的支路的引入串联负反馈，使引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的（等效电阻增大到原来的（1 1AFAF）倍。倍。电子信息工程学院电子信息工程学院串联负反馈对输入电阻影响的讨论串联负反馈对输入电阻影响的讨论 引入串联负反馈，对图示两电路的输入电阻所产生的引入串联负反馈，对图示两电路的输入电阻所产生的影响一样码？影响一样码？Rb1支路在引入反馈前后对输入电阻的影响有无变化？支路在引入反馈前后对输入电阻的影响有无变化？电子信息工程学院电子信息工程学院 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻一、对输入电阻的影响一、对输入电阻的影响（1）串联负反馈使输入电阻）串联负反馈使输入电阻增加增加-特殊说明特殊说明 无反馈时：无反馈时：RiRb1/rbe+(1+)Re1引入反馈时，对引入反馈时，对Rb1不产生影响，不产生影响，Rif(1+AF)Ri整个电路的整个电路的RifRb1/Rif,反馈仅仅影响引入反馈的支路反馈仅仅影响引入反馈的支路电子信息工程学院电子信息工程学院2.2.引入并联负反馈时引入并联负反馈时串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻。无反馈时：无反馈时：电子信息工程学院电子信息工程学院二二.对输出电阻的影响对输出电阻的影响1.1.引入电压负反馈时引入电压负反馈时引入电压负反馈时引入电压负反馈时 对输出电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输出对输出电阻的影响仅与反馈网络与基本放大电路输出端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈增大输出电阻。电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈增大输出电阻。所取电流已在其所取电流已在其负载效应中考虑负载效应中考虑电子信息工程学院电子信息工程学院2.2.引入电流负反馈时引入电流负反馈时所取电压已在其所取电压已在其负载效应中考虑负载效应中考虑电子信息工程学院电子信息工程学院电流负反馈对输出电阻影响的讨论电流负反馈对输出电阻影响的讨论 Rc2支路在支路在引入反馈前引入反馈前后对输出电后对输出电阻的影响有阻的影响有无变化？无变化？引入电流负反馈，使引出反馈的支路的引入电流负反馈，使引出反馈的支路的等效电阻增大到原来的（等效电阻增大到原来的（1 1AFAF）倍。倍。电子信息工程学院电子信息工程学院反馈组态电压串联电流串联电压并联电流并联Rif（或Rif）增大（）增大（）减小（0）减小（0）Rof（或Rof）减小（0）增大（）减小（0）增大（）负反馈对输入电阻和输出电阻的影响负反馈对输入电阻和输出电阻的影响 电子信息工程学院电子信息工程学院设开环放大器的高频区频响函数为设开环放大器的高频区频响函数为 加负反馈后闭环增益的频响函数应为加负反馈后闭环增益的频响函数应为 6.5.3 扩展频带扩展频带电子信息工程学院电子信息工程学院加加负负反反馈馈后后，fhf为为fh的的(1+AmF)倍倍，中中频频区区增增益益Amf为为Am的的1/(1+AmF)倍。倍。同同理理，负负反反馈馈放放大大器器的的下下限限频频率率flh是是开开环环放放大大器器的的下下限限频频率率fl的的1/(1+AmF)倍。倍。即：即：电子信息工程学院电子信息工程学院开环幅频响应开环幅频响应闭环幅频响应闭环幅频响应6.5.3 扩展频带扩展频带引入负反馈后使通频带扩展了引入负反馈后使通频带扩展了(1+AF)倍倍 电子信息工程学院电子信息工程学院6.5.4 减少非线性失真减少非线性失真AAF大小大小大小大小若输入信号本身就是失真波形，是不能靠引入负反馈来改若输入信号本身就是失真波形，是不能靠引入负反馈来改善的。只有放大器内部所产生的非线性失真用负反馈改善善的。只有放大器内部所产生的非线性失真用负反馈改善才有效。才有效。电子信息工程学院电子信息工程学院（三）（三）抑制噪声和干扰抑制噪声和干扰 负反馈能将噪声和干扰抑制负反馈能将噪声和干扰抑制(1+AF)(1+AF)倍倍 注意：注意：1、放大电路引入负反馈后，信噪比并没有提高、放大电路引入负反馈后，信噪比并没有提高 2、若干扰或噪声与输入信号同时由外界引入，靠负反馈、若干扰或噪声与输入信号同时由外界引入，靠负反馈无济于事。无济于事。电子信息工程学院电子信息工程学院为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定静态工作点要稳定静态工作点引直流负反馈引直流负反馈 要改善电路的动态性能要改善电路的动态性能 引交流负反馈引交流负反馈 要稳定输出电压要稳定输出电压引电压负反馈引电压负反馈 要稳定输出电流要稳定输出电流引电流负反馈引电流负反馈 当当信信号号源源为为恒恒压压源源或或内内阻阻较较小小的的电电压压源源，要要增增大大输输入入电电阻阻引串联负反馈引串联负反馈 当当信信号号源源为为恒恒流流源源或或内内阻阻较较大大的的电电流流源源，要要减减小小输输入入电电阻阻引并联负反馈引并联负反馈说明：引入负反馈虽然可以改善电路的性能，然而，若处说明：引入负反馈虽然可以改善电路的性能，然而，若处理不当，则电路将产生自激振荡，使改善性能的愿望落空。理不当，则电路将产生自激振荡，使改善性能的愿望落空。在需要进行信号变换时，选择合适的组态。在需要进行信号变换时，选择合适的组态。电子信息工程学院电子信息工程学院(1)引入电压串联负反馈引入电压串联负反馈解：解：求求:例例(+)(+)()()()正反馈正反馈电子信息工程学院电子信息工程学院(1)引入电压串联负反馈引入电压串联负反馈解：解：求求:例例(+)(+)(+)(+)(+)电压串联负反馈电压串联负反馈电子信息工程学院电子信息工程学院(2)引入电压并联负反馈引入电压并联负反馈解：解：求求:例例(+)(+)(+)(+)(+)正反馈正反馈电子信息工程学院电子信息工程学院解：解：求求:例例(+)(+)()()()电压并联负反馈电压并联负反馈(2)引入电压并联负反馈引入电压并联负反馈电子信息工程学院电子信息工程学院(3)引入电流串联负反馈引入电流串联负反馈解：解：求求:例例(+)(+)()(+)(+)电流串联负反馈电流串联负反馈电子信息工程学院电子信息工程学院(4)引入电流并联负反馈引入电流并联负反馈解：解：求求:例例(+)(+)(+)()()电流并联负反馈电流并联负反馈电子信息工程学院电子信息工程学院例题(+)(-)(-)(+)(+)电子信息工程学院电子信息工程学院(+)(-)(-)(-)()电子信息工程学院电子信息工程学院(+)(+)(+)()()电子信息工程学院电子信息工程学院 练习练习.电路如下图所示。电路如下图所示。（1）合理连线，接入信号源和反馈，使电路的输入电）合理连线，接入信号源和反馈，使电路的输入电阻增大，输出电阻减小；阻增大，输出电阻减小；（2）若）若 ，则，则RF应取多少千欧？应取多少千欧？电子信息工程学院电子信息工程学院负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法步骤步骤(1)找出信号放大通路和反馈通路找出信号放大通路和反馈通路(2)用瞬时极性法判断正、负反馈用瞬时极性法判断正、负反馈(3)判断交、直流反馈判断交、直流反馈(4)判断反馈阻态判断反馈阻态(5)标出输入量、输出量及反馈量标出输入量、输出量及反馈量(6)估算深度负反馈条件下电路的估算深度负反馈条件下电路的任务：任务：求出各项电路指标与电路中有关元件参数之间的关系求出各项电路指标与电路中有关元件参数之间的关系 方法：方法：1、微变等效电路分析法、微变等效电路分析法 2、方框图法、方框图法 3、若为深度负反馈，则计算更简单、若为深度负反馈，则计算更简单 4、回路增益法、回路增益法 6.6负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路自激振荡的原因和条件负反馈放大电路自激振荡的原因和条件负反馈放大电路稳定性的分析负反馈放大电路稳定性的分析负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断自激振荡的消除方法自激振荡的消除方法电子信息工程学院电子信息工程学院6.6.1 自激产生的原因及工作条件自激产生的原因及工作条件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180，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。电子信息工程学院电子信息工程学院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得自激振荡条件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）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6.6.1 自激产生的原因及工作条件自激产生的原因及工作条件电子信息工程学院电子信息工程学院3.自激振荡条件自激振荡条件自激振荡条件自激振荡条件说明：（说明：（1）一级或两级负反馈放大电路是稳定的，三级）一级或两级负反馈放大电路是稳定的，三级或三级以上的负反馈电路，在深度负反馈的条件下，由可能或三级以上的负反馈电路，在深度负反馈的条件下，由可能产生自激振荡。产生自激振荡。（2）为为使使负负反反馈馈放放大大器器能能够够稳稳定定地地工工作作，必必须须设设法法破坏自激振荡的条件破坏自激振荡的条件 在 时在 时使使6.6.1 自激产生的原因及工作条件自激产生的原因及工作条件电子信息工程学院电子信息工程学院1.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或写为或写为其中其中 Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求，一般要求Gm -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45 保证可靠稳定，保证可靠稳定，留有余地。留有余地。6.6.2 稳定性分析稳定性分析f0:满足自激振荡相位条件的频率满足自激振荡相位条件的频率fc:满足满足自激振荡自激振荡幅值条件的频率幅值条件的频率 Gm20log|AF|f=f0 m=180-|A+F|f=fc判稳：判稳：若不存在若不存在f0，则电路稳定，则电路稳定若存在若存在f0，f0fc,电路稳定。电路稳定。电子信息工程学院电子信息工程学院负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断fcf0满足起满足起振条件振条件电路不稳定电路不稳定fcf0电路稳定电路稳定 f0 fc，电路不稳定，会产生自激振荡；，电路不稳定，会产生自激振荡；f0 fc，电路稳定，不会产生自激振荡。，电路稳定，不会产生自激振荡。电子信息工程学院电子信息工程学院稳定裕度稳定裕度fcf0电路稳定电路稳定电路稳定电路稳定Gm幅值裕度幅值裕度m相位裕度相位裕度 Gm10dB，且，且m45，负反馈放大，负反馈放大电路才具有可靠的稳电路才具有可靠的稳定性。定性。电子信息工程学院电子信息工程学院2.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6.6.2 稳定性分析稳定性分析电子信息工程学院电子信息工程学院(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6.6.3 稳定性判断稳定性判断电子信息工程学院电子信息工程学院负反馈放大电路稳定性判断分析负反馈放大电路稳定性判断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。6.6.3 稳定性判断稳定性判断电子信息工程学院电子信息工程学院思考思考 如如果果 在在0dB线线以以上上只只有有一一个个转转折折频频率率，则则无无论论反反馈馈深深度度如如何何，电电路路都都能能稳稳定定工工作作，对对吗吗？（假假设设F 为为无无源源网网络）络）最大为最大为 1，即，即ans:0dB线以上只有一个转折频率，则线以上只有一个转折频率，则在在0dB线以上的线以上的斜率为斜率为-20dB/十倍频程。十倍频程。无无论论反反馈馈深深度度如如何何，P点点都都交交在在 的的-20dB/十十倍倍频频程程处，放大电路是稳定的。处，放大电路是稳定的。电子信息工程学院电子信息工程学院 通通过过以以上上分分析析可可知知，要要保保证证负负反反馈馈放放大大电电路路稳稳定定工工作作，必必须须破破坏坏自自激激条条件件。通通常常是是在在相相位位条条件件满满足足，即即反反馈馈为为正正时时，破破坏坏振振幅幅条条件件，使使反反馈馈信信号号幅幅值值不不满满足足原原输输入入量量；或或者者在在振振幅幅条条件件满满足足，反反馈馈量量足足够够大大时时，破破坏坏相相位位条条件件，使使反反馈馈无无法法构成正反馈。构成正反馈。根据这两个原则，克服自激振荡的方法有根据这两个原则，克服自激振荡的方法有:负反馈放大电路自激振荡的消除方法负反馈放大电路自激振荡的消除方法(1)(1)减小反馈环内放大电路的级数。减小反馈环内放大电路的级数。因为级数越多，由于因为级数越多，由于耦合电容和半导体器件的极间电容所引起的附加相移越大，耦合电容和半导体器件的极间电容所引起的附加相移越大，负反馈越容易过渡成正反馈。一般来说，两级以下的负反负反馈越容易过渡成正反馈。一般来说，两级以下的负反馈放大电路产生自激的可能性较小，因为其附加相移的极馈放大电路产生自激的可能性较小，因为其附加相移的极限值为限值为180180，当达到此极限值时，相应的放大倍数已当达到此极限值时，相应的放大倍数已趋于零，振幅条件不满足。所以实际使用的负反馈放大电趋于零，振幅条件不满足。所以实际使用的负反馈放大电路的级数一般不超过两级，路的级数一般不超过两级，最多三级。最多三级。电子信息工程学院电子信息工程学院(3)在在放放大大电电路路的的适适当当位位置置加加补补偿偿电电路路。为为了了克克服服自自激激振振荡荡，又又不不使使放放大大电电路路的的性性能能改改善善受受到到影影响响，通通常常在在负负反反馈馈放放大大电电路路中中接接入入由由C或或RC构构成成的的各各种种校校正正补补偿偿电电路路，来来破坏电路的自激条件，以保证电路稳定工作。破坏电路的自激条件，以保证电路稳定工作。(2)(2)减小反馈深度。减小反馈深度。当负反馈放大电路的附加相移达到当负反馈放大电路的附加相移达到180180，满足自激振荡的相位条件时，能够防止电路自激，满足自激振荡的相位条件时，能够防止电路自激的唯一方法是不再让它满足振幅条件，即限制反馈深度，使的唯一方法是不再让它满足振幅条件，即限制反馈深度，使它不能大于或等于它不能大于或等于1 1，这就限制了中频时的反馈深度不能太，这就限制了中频时的反馈深度不能太大。显然，这种方法会影响放大电路性能的改善。大。显然，这种方法会影响放大电路性能的改善。电子信息工程学院电子信息工程学院四、消除自激振荡的方法四、消除自激振荡的方法1.简单滞后补偿简单滞后补偿常用的方法为滞后补偿方法