放大电路中的反馈.pptx

2.正反馈和负反馈 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？还是减小？或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。反馈，否则为正反馈。第1页/共60页3.直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通直流通路中存在的反馈称为直流反馈，交流通路中存在的反馈称为交流反馈。路中存在的反馈称为交流反馈。交流负反馈直流负反馈第2页/共60页4.局部反馈和级间反馈 只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路的称为级间反馈。入回路的称为级间反馈。通过R3引入的是局部反馈通过R4引入的是级间反馈通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。通常，重点研究级间反馈或称总体反馈。第3页/共60页二、反馈的判断二、反馈的判断 1.有无反馈的判断 “找联系找联系”：找输出回路与输入回路的联系，：找输出回路与输入回路的联系，若有则有反馈，否则无反馈。若有则有反馈，否则无反馈。引入反馈了吗？将输出电压全部反馈回去无反馈无反馈第4页/共60页 1.有无反馈的判断“找联系找联系”：是找输出回路与输入回路的联系，：是找输出回路与输入回路的联系，不仅是输出端与输入端的联系！不仅是输出端与输入端的联系！既在输入回路又在输出回路，因而引入了反馈。第5页/共60页2.直流反馈和交流反馈的判断仅有直流反馈仅有交流反馈 “看通路看通路”，即看反馈是存在于直流通路还，即看反馈是存在于直流通路还是交流通路。是交流通路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。设以下电路中所有电容对交流信号均可视为短路。第6页/共60页2.直流反馈和交流反馈的判断交、直流反馈共存仅有直流反馈第7页/共60页3.正、负反馈（反馈极性）的判断“看反馈的结果看反馈的结果”，即净输入量是被增大还是被减，即净输入量是被增大还是被减小。小。瞬时极性法：瞬时极性法：给定给定 的瞬时极性，的瞬时极性，并以此为依据分析电路中并以此为依据分析电路中各电流、电位的极性从而各电流、电位的极性从而得到得到 的极性；的极性；的极性的极性 的极性的极性 、的叠加关系的叠加关系正反馈正反馈负反馈负反馈第8页/共60页3.正、负反馈的判断反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。第9页/共60页 在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净在判断集成运放构成的反馈放大电路的反馈极性时，净输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电输入电压指的是集成运放两个输入端的电位差，净输入电流指的是同相输入端或反相输入端的电流。流指的是同相输入端或反相输入端的电流。反馈量反馈电流反馈量仅决定于输出量净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流减小，引入了负反馈净输入电流净输入电流增大，引入增大，引入了正反馈了正反馈第10页/共60页三、交流负反馈的四种组态三、交流负反馈的四种组态 1.电压反馈和电流反馈 将输出电压的一部分或全将输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈，即输入量的为电压反馈，即 将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈，即输入量的为电流反馈，即 描述放大电路和反馈网络在描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式输出端的连接方式，即，即反馈网络的取样对象。反馈网络的取样对象。第11页/共60页2.串联反馈和并联反馈 描述放大电路和反馈网络在描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。-串联负反馈-并联负反馈+_负反馈第12页/共60页3.四种反馈组态：电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈第13页/共60页4.4.电压反馈和电流反馈的判断电路引入了电压负反馈电路引入了电压负反馈 令输出电压为令输出电压为0，若反馈量随之为，若反馈量随之为0，则为电压反馈；，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。若反馈量依然存在，则为电流反馈。第14页/共60页仅受基极电流的控制电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈反馈电流4.4.电压反馈和电流反馈的判断第15页/共60页5.串联反馈和并联反馈的判断 在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。引入了并联反馈引入了并联反馈引入了串联反馈引入了串联反馈第16页/共60页分立元件放大电路中反馈的分析分立元件放大电路中反馈的分析 图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？3.若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻，则反馈的性质有何变化？端跨接一电阻，则反馈的性质有何变化？+_+_uF 1.若第三级从射若第三级从射极输出，则电路引极输出，则电路引入了哪种组态的交入了哪种组态的交流负反馈？流负反馈？2.若在第三级的若在第三级的射极加旁路电容，射极加旁路电容，则反馈的性质有何则反馈的性质有何变化？变化？引入了电流串联负反馈引入了电流串联负反馈第17页/共60页直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）(+)(+)(-)(+)(+)(+)电流串联负反馈电流串联负反馈第18页/共60页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小结负反馈的分类小结第19页/共60页电压负反馈：电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：串联反馈：输入端电压求和（输入端电压求和（KVLKVL）电流负反馈：电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：并联反馈：输入端电流求和（输入端电流求和（KCLKCL）第20页/共60页一、负反馈放大电路的方框图二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式7.2 负反馈放大电路的表达式负反馈放大电路的表达式第21页/共60页一、负反馈放大电路的方框图一、负反馈放大电路的方框图断开反馈，且考虑反馈网络的负载效应决定反馈量和输出量关系的所有元件所组成的网络反馈组态反馈组态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负反馈放大电路的基本放大电路反馈网络方框图中信号是单向流通的。方框图中信号是单向流通的。第22页/共60页二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式式基本放大电路基本放大电路的放大倍数的放大倍数反馈系数反馈系数放大电路的总放大倍数放大电路的总放大倍数:第23页/共60页负反馈放大电路放大倍数的量纲负反馈放大电路放大倍数的量纲环路放大倍数反馈组态反馈组态功能功能电压串联电压串联电压控制电压电压控制电压电压并联电压并联电流控制电压电流控制电压电流串联电流串联电压控制电流电压控制电流电流并联电流并联电流控制电流电流控制电流第24页/共60页一、深度负反馈的实质二、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法7.3 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第25页/共60页一、深度负反馈的实质一、深度负反馈的实质净输入量可忽略不计深度负反馈条件:第26页/共60页二、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算二、深度负反馈条件下电压放大倍数的估算1.电压串联负反馈电路第27页/共60页2.电压并联负反馈电路Rif很小很小为什么?为什么?第28页/共60页2.电压并联负反馈电路第29页/共60页3.电流串联负反馈电流第30页/共60页4.电流并联负反馈电路第31页/共60页 讨论一讨论一 求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。+_+_uF比较两电路比较两电路电流串联负反馈电流串联负反馈第32页/共60页 讨论二讨论二 求解在深度负反馈条件下电路的电压放大倍数。1.第三级从射极输出；第三级从射极输出；2.若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输若在第三级的射极加旁路电容，且在输出端和输入端跨接一电阻。入端跨接一电阻。R第33页/共60页三.理想运放情况下负反馈放大电路的估算因为因为u uO O为有限值，为有限值，A Aodod，所以所以 u uN Nu uP P0 0，即即因为因为r ridid，所以所以 理想运放参数特点：理想运放参数特点：Aod，rid，ro0。电路特征：电路特征：反馈网络为无源网络，如图。反馈网络为无源网络，如图。u uN Nu uP P-虚短路虚短路i iN Ni iP P0-0-虚断路虚断路求解放大倍数的基本出发点第34页/共60页 讨论三讨论三 利用“虚短”、“虚断”求解电路。iR1iR3iR2iR0uNuP第35页/共60页一、提高放大倍数的稳定性一、提高放大倍数的稳定性在中频段，放大倍数、反在中频段，放大倍数、反馈系数等均为实数。馈系数等均为实数。放大倍数减小到基本放大电路的放大倍数减小到基本放大电路的即即: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。7.4 交流负反馈对放大电路性能的影响第36页/共60页二、改变输入电阻和输出电阻二、改变输入电阻和输出电阻1.对输入电阻的影响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，即端的接法有关，即决定于是串联反馈还是并联反馈。决定于是串联反馈还是并联反馈。输入电阻输入电阻增大到原来的增大到原来的(1(1AFAF)倍倍第37页/共60页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。输入电阻减小输入电阻减小到原来的到原来的1/(11/(1AFAF)倍倍第38页/共60页2.对输出电阻的影响引入电压负反馈时引入电压负反馈时:减小输出电阻 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，即端的接法有关，即决定于是电压反馈还是电流反馈。决定于是电压反馈还是电流反馈。第39页/共60页引入电流负反馈时引入电流负反馈时:增大输出电阻第40页/共60页三、展宽频带三、展宽频带：设反馈网络是纯电阻网设反馈网络是纯电阻网络络引入交流负反馈后的幅频特性可推导出引入交可推导出引入交流负反馈后的截流负反馈后的截止频率、通频带止频率、通频带:fLfHfLffHf展宽为原来的展宽为原来的(1+AF)倍倍第41页/共60页四、减小非线性失真四、减小非线性失真：思路：思路 由于晶体管输入特性的非线性，由于晶体管输入特性的非线性，当当b-e间加正弦波信号电压时，基间加正弦波信号电压时，基极电流的变化不是正弦波。极电流的变化不是正弦波。可以设想，若加在可以设想，若加在b-e之间之间的电压正半周幅值大于负半的电压正半周幅值大于负半周的幅值，则其电流失真会周的幅值，则其电流失真会减小，甚至为正弦波。减小，甚至为正弦波。第42页/共60页四、减小非线性失真四、减小非线性失真在引入负反馈后在引入负反馈后,非线性失非线性失真减小到基本放大电路的真减小到基本放大电路的1/1/(1(1AFAF)。净输入信号的正半周幅值小于负半周幅值在b-e之间的电压正半周幅值大于负半周的幅值，则其电流失真会减小，甚至为正弦波。设基本放大电路的输出信号与输入信号同相。第43页/共60页五、引入负反馈的一般原则五、引入负反馈的一般原则稳定Q点应引入直流负反馈，改善动态性能应引入交流负反馈；根据信号源特点，增大输入电阻应引入串 联负反馈，减小输入电阻应引入并 联负反馈；根据负载需要，需输出稳定电压（即减小输出电阻）的应引入电压负反馈，需输出稳定电流（即增大输出电阻）的应引入电流负反馈；从信号转换关系上看，输出电压控制输入电压的为电压串联负反馈，输出电压控制输入电流的为电压并联负反馈，输出电流控制输入电压的为电流串联负反馈，输出电流控制输入电流的为电流并联负反馈；当(1AF)1时，它们的转换系数均约为1/F。第44页/共60页讨论讨论一一为减小放大电路从信号源索取的电流，增强带负载能力，应引入什么反馈？为了得到稳定的电流放大倍数，应引入什么反馈？为了稳定放大电路的静态工作点，应引入什么反馈？为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入什么反馈？为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号，应引入什么反馈？电压负反馈电压负反馈电流负反馈电流负反馈直流负反馈直流负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈第45页/共60页一、自激振荡产生的原因及条件一、自激振荡产生的原因及条件1.现象现象：输入信号为：输入信号为0 0时，输出有一定幅值、一定频率的时，输出有一定幅值、一定频率的信号，称电路产生了自激振荡。信号，称电路产生了自激振荡。负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高频段。2.原因原因 在低频段或高频段，若存在一个频率在低频段或高频段，若存在一个频率f0，且当且当 f f0 时时反馈量相移反馈量相移(附加相移附加相移)为为，则则净输入量是输入量与反馈净输入量是输入量与反馈量之和。量之和。7.5 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法第46页/共60页 在电扰动下，如合闸通电，对于在电扰动下，如合闸通电，对于f=f0 的信号，产生的信号，产生正反馈过程正反馈过程:输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡。激振荡。第47页/共60页3.自激振荡的条件输出量有一个从小到大直至输出量有一个从小到大直至稳幅的过程稳幅的过程.当当:起振条件:1.当 f f0 时反馈量AF相移为2.第48页/共60页二、二、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附加相移由放大电路决定附加相移由放大电路决定;振荡只可能产生在高频段。振荡只可能产生在高频段。设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡不可能振荡。因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡不可能振荡。则当则当 f 在某一值时在某一值时,有可能满足起有可能满足起振条件，故引入负反馈后振条件，故引入负反馈后可能振荡。可能振荡。对于单管放大电路对于单管放大电路:对于两级放大电路对于两级放大电路:对于三级放大电路对于三级放大电路:第49页/共60页什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？三级或三级以上的直接耦合放大电路引入负反馈后三级或三级以上的直接耦合放大电路引入负反馈后有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为三个或三个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生三个或三个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生低频振荡低频振荡 放大电路的级数越多，耦合电容、旁路放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。振荡的可能性越大。环路放大倍数环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件，闭合越大，越容易满足起振条件，闭合后越容易产生自激振荡。后越容易产生自激振荡。第50页/共60页三、负反馈放大电路稳定性的判断三、负反馈放大电路稳定性的判断已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。使环路增益下降到使环路增益下降到0dB的频率，记作的频率，记作fc；使使AF(2n1)的频率，记作的频率，记作f0。fcf0fcf0第51页/共60页三、负反馈放大电路稳定性的判断三、负反馈放大电路稳定性的判断fcf0满足起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。第52页/共60页稳定裕度稳定裕度fcf0电路稳定电路稳定Gm幅值裕度m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。第53页/共60页四、消除自激振荡的方法四、消除自激振荡的方法1.简单电容滞后补偿简单电容滞后补偿常用的方法为滞后补偿方法。常用的方法为滞后补偿方法。设放大电路为直接耦合方式，反馈网络为电阻网络。设放大电路为直接耦合方式，反馈网络为电阻网络。在在最低的上限频率所在回最低的上限频率所在回路加补偿电容。路加补偿电容。补偿电容第54页/共60页最大附加相移为-135 具有45的相位裕度，故电路稳定补偿前补偿后 滞后补偿法是滞后补偿法是以频带变窄为代以频带变窄为代价来消除自激振价来消除自激振荡的。荡的。第55页/共60页2.RC 滞后补偿：在最低的上限频率所在回路加RCRC补偿。上式表明，最大附加相移为上式表明，最大附加相移为180，不满足起振条件，闭，不满足起振条件，闭环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。第56页/共60页RC 滞后补偿与简单滞后补偿比较简单补偿后的幅频特性RC滞后补偿后的幅频特性补偿前 滞后补偿法消振均以频带变窄为代价，滞后补偿法消振均以频带变窄为代价，RC滞后补偿较滞后补偿较简单电容补偿使频带的变化小些。简单电容补偿使频带的变化小些。为使消振后频带变化更小，可考虑采用超前补偿的方为使消振后频带变化更小，可考虑采用超前补偿的方法，略。法，略。第57页/共60页讨论讨论判断电路引入负反馈后有可能产生自激振荡吗？判断电路引入负反馈后有可能产生自激振荡吗？如可能，则应在电路的哪一级加补偿电容？如可能，则应在电路的哪一级加补偿电容？第58页/共60页7.6 放大电路中的正反馈放大电路中的正反馈 引入的正、负反馈目标引入的正、负反馈目标应一致。应一致。自举电路：自举电路：通过引入正反通过引入正反馈，提高输入电压；因而增馈，提高输入电压；因而增大输入电阻。大输入电阻。交流正反馈第59页/共60页感谢您的观看！第60页/共60页