第17章电子电路中的反馈精选文档.ppt

第第17章章 电子电路中电子电路中的反馈的反馈本讲稿第一页，共三十八页 能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负反馈以及负反馈的四种类型；了解负反馈对放大电路工作性反馈以及负反馈的四种类型；了解负反馈对放大电路工作性能的影响。能的影响。反馈的概念，负反馈对放大电路性能的影响。反馈的概念，负反馈对放大电路性能的影响。本讲稿第二页，共三十八页 无难点。无难点。讲课讲课4 4学时，习题学时，习题1 1学时。学时。本讲稿第三页，共三十八页17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念17.1.1 负反馈与正反馈负反馈与正反馈反馈：反馈：将电子电路输出端的信号将电子电路输出端的信号(电压或电流电压或电流)的一部分的一部分或全部通过反馈电路引回到输入端。或全部通过反馈电路引回到输入端。基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F反馈放大电路的组成框图反馈放大电路的组成框图xi：输入信号：输入信号xd：净输入信号：净输入信号xf：反馈信号：反馈信号xo：输出信号：输出信号是比较环节的符号是比较环节的符号本讲稿第四页，共三十八页负反馈：负反馈：若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号减小、因而输出信号也减小；减小、因而输出信号也减小；正反馈正反馈：若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号增大、因而输出信号也增大。增大、因而输出信号也增大。17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念带反馈的电路，闭环带反馈的电路，闭环基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F基本放大电路基本放大电路A不带反馈的电路，开环不带反馈的电路，开环本讲稿第五页，共三十八页17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法负反馈与正反馈的判别方法 瞬时极性法：瞬时极性法：17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 设接设接“地地”参考点的电位为零，电路中某点在某参考点的电位为零，电路中某点在某瞬时的电位高于零电位者，则该点电位的瞬时极性为瞬时的电位高于零电位者，则该点电位的瞬时极性为正（用正（用 表示）；反之为负（用表示）；反之为负（用 表示）。表示）。+-ud+-uf 正反馈正反馈+-ud+-uf+-+-R1RF R2uiuo-+-+-R1RF R2uiuo-负反馈负反馈本讲稿第六页，共三十八页 在分立元件的电子电路中，设基极瞬时极性为正，在分立元件的电子电路中，设基极瞬时极性为正，则发射极则发射极(接有发射极电阻而无旁路电容接有发射极电阻而无旁路电容)与基极瞬时极与基极瞬时极性相同，而集电极与基极瞬时极性相反。性相同，而集电极与基极瞬时极性相反。17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念+UCCuiuo+C1RLRB1C2RB2RCRE+-+-T电路图电路图-+ube+-ufuiuoRLRB1RB2RCRE+-+-T交流通路交流通路ieic发射极电阻无旁路电容的分压式偏置放大电路发射极电阻无旁路电容的分压式偏置放大电路电流通过电流通过RE产生产生交、直流负反馈交、直流负反馈本讲稿第七页，共三十八页 直流反馈：直流反馈：直流分量引起的反馈，其目的是稳定静态直流分量引起的反馈，其目的是稳定静态工作点。工作点。交流反馈：交流反馈：交流分量引起的反馈，其目的是改善交流分量引起的反馈，其目的是改善放大电路的性能。放大电路的性能。对对NPN型晶体管而言：型晶体管而言：设基极交流电位的瞬时极性设基极交流电位的瞬时极性为正，若反馈降低了基极或提高了发射极的交流电位为正，若反馈降低了基极或提高了发射极的交流电位(即即减小减小Ube)，则为负反馈；反之为正反馈。，则为负反馈；反之为正反馈。放大电路中，通常交、直流反馈同时存在。放大电路中，通常交、直流反馈同时存在。17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念本讲稿第八页，共三十八页负负反反馈馈交流负反馈交流负反馈串联电压负反馈串联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈17.2.1 负反馈的类型负反馈的类型17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈直流负反馈直流负反馈本讲稿第九页，共三十八页净输入电压净输入电压ud=ui uf uf 削弱了净输入电压削弱了净输入电压ud，故为，故为负反馈负反馈。反馈电压反馈电压 取自输出电压取自输出电压 uo，并与，并与uo成正比，故为成正比，故为电压反馈电压反馈。反馈信号反馈信号uf与输入信号与输入信号ui在输入端以电压的形式比较，在输入端以电压的形式比较，两者串联，故为两者串联，故为串联反馈串联反馈。串联电压负反馈串联电压负反馈17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈+-ud+-uf+-+-R1RF R2uiuo-串联电压负反馈串联电压负反馈本讲稿第十页，共三十八页净输入电流净输入电流id=ii if if 削弱了净输入电流削弱了净输入电流id，故为，故为负反馈负反馈。反馈电流反馈电流 取自输出电压取自输出电压 uo，并与，并与uo成正比，故为成正比，故为电压反馈电压反馈。反馈信号反馈信号if 与输入信号与输入信号ii 在输入端以电流的形式比较，在输入端以电流的形式比较，if 和和id“并联并联”由由ii 供电，故为供电，故为并联反馈并联反馈。并联电压负反馈并联电压负反馈17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈+-+-R1RF R2uiuo-RL if ii id 并联电压负反馈并联电压负反馈本讲稿第十一页，共三十八页 反馈信号反馈信号uf 与输入信号与输入信号ui 在输入端以电压的形式比在输入端以电压的形式比较，两者串联，故为较，两者串联，故为串联反馈串联反馈。反馈电压反馈电压(uf=Rio)取自输出电流取自输出电流io，并与，并与io 成正比，故为成正比，故为电流反馈电流反馈。净输入电压净输入电压ud=ui uf uf 削弱了净输入电压削弱了净输入电压ud，故为，故为负反馈负反馈。串联电流负反馈串联电流负反馈17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈+uf-+-+-R R2uiuo-RL io+-ud串联电流负反馈串联电流负反馈本讲稿第十二页，共三十八页 反馈电流反馈电流 取自输出电流取自输出电流 io，并与，并与io 成正比，故为成正比，故为电流反馈电流反馈。反馈信号反馈信号if 与输入信号与输入信号ii 在输入端以电流的形式比较，在输入端以电流的形式比较，if 和和id“并联并联”由由ii 供电，故为供电，故为并联反馈并联反馈。净输入电流净输入电流id=i1 if if 削弱了净输入电流削弱了净输入电流 id，故为，故为负反馈负反馈。并联电流负反馈并联电流负反馈17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈if ii id RF +-+R R2ui-RL io uRiRR1并联电流负反馈并联电流负反馈本讲稿第十三页，共三十八页运算放大器电路反馈类型的判别方法运算放大器电路反馈类型的判别方法 反馈电路直接从输出端引出的，是反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈电压反馈；从负载电阻从负载电阻RL的靠近的靠近“地地”端引出的，是端引出的，是电流反馈电流反馈。输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是反相）上的，是串联反馈串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈并联反馈。对串联反馈而言，输入信号和反馈信号的极性相同时，对串联反馈而言，输入信号和反馈信号的极性相同时，是是负反馈负反馈；极性相反时，是极性相反时，是正反馈正反馈。对并联反馈而言，输入信号和反馈信号的方向相同对并联反馈而言，输入信号和反馈信号的方向相同时，是时，是负反馈负反馈；反向相反时，是反向相反时，是正反馈正反馈。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈本讲稿第十四页，共三十八页例例1：试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。反馈电路从反馈电路从A2的输出端引出，故为的输出端引出，故为电压反馈电压反馈。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈+-ud+-uf-+uo RL R+-+ui-A1 A2 uo1 解：解：uf 削弱了净输入电压削弱了净输入电压ud，故为，故为负反馈负反馈。反馈电压反馈电压uf和输入电压和输入电压ui分别加在分别加在A1的同相和反相两的同相和反相两个输入端，故为个输入端，故为串联反馈串联反馈。串联电压负反馈串联电压负反馈本讲稿第十五页，共三十八页反馈电路从反馈电路从RL靠近靠近“地地”端引出，故为端引出，故为电流反馈电流反馈。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈例例2：试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。解：解：-+uo RL R-+uiA1 A2 uo1 aif ii id if 削弱了净输入电流削弱了净输入电流id，故为，故为负反馈负反馈。反馈电流反馈电流if 和输入电流和输入电流ii 加在加在A1的同一个输入端，故为的同一个输入端，故为并联反馈并联反馈。并联电流负反馈并联电流负反馈本讲稿第十六页，共三十八页例例3：在图示电路中哪些是直流负反馈？在图示电路中哪些是直流负反馈？RE1上有两种直流负反馈：上有两种直流负反馈：由本级电流由本级电流IE1 产生的；产生的；由后级集电极直流电压由后级集电极直流电压UC2 经经RF 和和RE1 分压而产生的。分压而产生的。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈解：解：RE2 上有本级电流上有本级电流IE2 产生的直流负反馈。产生的直流负反馈。ui+C1RB1RB2RC1RE1+-T1+UCCuoCE2RLC2RC2RE2+-+RSeS+-T2RF本讲稿第十七页，共三十八页17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈例例4：在图示电路中哪些是交流负反馈？说明其类型？在图示电路中哪些是交流负反馈？说明其类型？解：解：ui+C1RB1RB2RC1RE1+-T1+UCCuoCE2RLC2RC2RE2+-+RSeS+-T2RF RE1 上有两种交流负反馈：上有两种交流负反馈：由本级交流分量由本级交流分量ie1 产生的产生的串串联电流负反馈联电流负反馈；由后级集电极交流电压由后级集电极交流电压uo 经经RF 和和RE1 分压而产生的分压而产生的串联电压负反馈串联电压负反馈。本讲稿第十八页，共三十八页17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈ui+C1RB1RB2RC1RE1+-T1+UCCuoCE2RLC2RC2RE2+-+RSeS+-T2RF+-ube1+-uf 解：解：反反馈提高了馈提高了e1的电位，使的电位，使ube1减小，故为减小，故为负反馈负反馈。反馈从反馈从T2的集电极引出，故为的集电极引出，故为电压反馈电压反馈。反馈电压引入到反馈电压引入到T1的发射极，故为的发射极，故为串联反馈串联反馈。串联电压负反馈串联电压负反馈本讲稿第十九页，共三十八页例例5：如图，如图，如果如果RF不接在不接在T2的集电极，而是接在的集电极，而是接在C2与与RL之间，两者有何不同？之间，两者有何不同？如果如果RF的一端不是接在的一端不是接在T1的的发射极，而是接在它的基极，有何不同，是否会变为正反馈？发射极，而是接在它的基极，有何不同，是否会变为正反馈？RE1上无上无RF、RE1反馈电路产生的直流负反馈。反馈电路产生的直流负反馈。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈ui+C1RB1RB2RC1RE1+-T1+UCCuoCE2RLC2RC2RE2+-+RSeS+-T2RF解：解：if ii ib if 增强了净输入电流增强了净输入电流ib，故为，故为正反馈正反馈。本讲稿第二十页，共三十八页 判断反馈类型的口诀判断反馈类型的口诀针对针对共发射极电路共发射极电路集出为压，射出为流，集出为压，射出为流，基入为并，射入为串。基入为并，射入为串。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈本讲稿第二十一页，共三十八页17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响负反馈对放大电路工作性能的影响17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F反馈放大电路的组成框图反馈放大电路的组成框图开环放大倍数开环放大倍数 降低放大倍数降低放大倍数反馈系数反馈系数净输入信号净输入信号闭环放大倍数闭环放大倍数本讲稿第二十二页，共三十八页引入负反馈后使放大倍数下降引入负反馈后使放大倍数下降由于负反馈时，由于负反馈时，xf与与xd同相，故同相，故AF是正实数。是正实数。|1+AF|称为称为反馈深度反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，其值愈大，负反馈作用愈强，|Af|也就愈小。也就愈小。例：例：射极跟随器和同相比例运算跟随器引入负反馈，其输射极跟随器和同相比例运算跟随器引入负反馈，其输出信号全部反馈到输入端，出信号全部反馈到输入端，反馈系数为反馈系数为1，反馈极深，故，反馈极深，故 Auf1，无电压放大作用。无电压放大作用。17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈根据根据 ，可知，可知 。本讲稿第二十三页，共三十八页 在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数（如电阻、电容）有关的参数（如电阻、电容）有关，基本上不受外界因素变化，基本上不受外界因素变化的影响，此时放大电路的工作非常稳定的影响，此时放大电路的工作非常稳定。若若AF 1，称为，称为深度负反馈深度负反馈，有，有 。提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈求导数求导数 显然显然 ，故引入负反馈使放大倍数的稳定，故引入负反馈使放大倍数的稳定性提高了。性提高了。本讲稿第二十四页，共三十八页 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。只能减小失真，而不能完全消除失真。接近正弦波接近正弦波 改善波形失真改善波形失真17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F+-基本放大电路基本放大电路AuitO大大小小uotO略大略大uftO略小略小uitOudtO略小略小略大略大uotO略大略大略小略小本讲稿第二十五页，共三十八页 展宽通频带展宽通频带17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈|A|,|Af|ff2|A0|Af0|0.707|A0|0.707|Af0|无负反馈无负反馈有负反馈有负反馈O本讲稿第二十六页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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5.对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响 1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响取负反馈对输入电阻的影响取决于反馈网络与基本放大电路决于反馈网络与基本放大电路在输入回路的连接方式，即取在输入回路的连接方式，即取决于是串联还是并联负反馈，决于是串联还是并联负反馈，与输出回路中反馈的取样方式与输出回路中反馈的取样方式无直接关系。无直接关系。+-+-+-+-串联反馈串联反馈Ri：基本放大电路的输入电阻（开环输入电阻）基本放大电路的输入电阻（开环输入电阻）Rif：负反馈放大电路的输入电阻（闭环输入电阻）负反馈放大电路的输入电阻（闭环输入电阻）本讲稿第二十七页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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串联负反馈对输入电阻的影响串联负反馈对输入电阻的影响+-+-+-+-串联反馈串联反馈开环输入电阻开环输入电阻闭环输入电阻闭环输入电阻 显然，引入串联负反馈后，显然，引入串联负反馈后，输入电阻增加了。输入电阻增加了。当引入电压串联负反馈时，当引入电压串联负反馈时，当引入电流串联负反馈时，当引入电流串联负反馈时，本讲稿第二十八页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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+-+-+-+-偏置电阻在反馈环之外时偏置电阻在反馈环之外时的串联负反馈电路方框图的串联负反馈电路方框图 在某些放大电路中，有些电阻并不在反馈环内。在某些放大电路中，有些电阻并不在反馈环内。如图，共射电路中的基极偏置电阻如图，共射电路中的基极偏置电阻Rb，负反馈对它，负反馈对它并不产生影响。并不产生影响。如图如图整个电路的输入电阻整个电路的输入电阻本讲稿第二十九页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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并联负反馈对输入电阻的影响并联负反馈对输入电阻的影响+-并联反馈并联反馈开环输入电阻开环输入电阻闭环输入电阻闭环输入电阻 显然，引入并联负反馈后，显然，引入并联负反馈后，输入电阻减小了。输入电阻减小了。当引入电压并联负反馈时，当引入电压并联负反馈时，当引入电流并联负反馈时，当引入电流并联负反馈时，本讲稿第三十页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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.对输出电阻的影响对输出电阻的影响电压负反馈对输出电阻的影响电压负反馈对输出电阻的影响 负反馈对输出电阻的影响取决于反馈网络在放大电路负反馈对输出电阻的影响取决于反馈网络在放大电路输出回路的取样方式，即是电压还是电流负反馈，与反输出回路的取样方式，即是电压还是电流负反馈，与反馈网络在输入回路的连接方式无直接关系。馈网络在输入回路的连接方式无直接关系。+-+-+-+-求电压负反馈放大电路输出电阻的框图求电压负反馈放大电路输出电阻的框图Ro：基本放大电路基本放大电路的输出电阻的输出电阻(即开即开环输出电阻环输出电阻)Ao：基本放大电路基本放大电路在负载在负载RL开路时的开路时的放大倍数放大倍数Rof：闭环输出电阻闭环输出电阻本讲稿第三十一页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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+-+-+-+-求电压负反馈放大电路输出电阻的框图求电压负反馈放大电路输出电阻的框图 显然，引入电压负反馈后，输出电阻减小了。显然，引入电压负反馈后，输出电阻减小了。当引入电压串联负反馈时，当引入电压串联负反馈时，当引入电压并联负反馈时，当引入电压并联负反馈时，本讲稿第三十二页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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电流负反馈对输出电阻的影响电流负反馈对输出电阻的影响+-+-求电流负反馈放大电路输出电阻的框图求电流负反馈放大电路输出电阻的框图Ro：基本放大电路的输出电阻基本放大电路的输出电阻(即开环输出电阻即开环输出电阻)As：基本放大电路在负载基本放大电路在负载RL短路时的放大倍数短路时的放大倍数Rof:闭环输出电阻闭环输出电阻本讲稿第三十三页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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+-+-求电流负反馈放大电路输出电阻的框图求电流负反馈放大电路输出电阻的框图 当引入电流串联负反馈时，当引入电流串联负反馈时，当引入电压并联负反馈时，当引入电压并联负反馈时，显然，引入电流负反馈后，输出电阻增加了。显然，引入电流负反馈后，输出电阻增加了。指的是反馈环内的输出电阻指的是反馈环内的输出电阻本讲稿第三十四页，共三十八页7.4 7.4 7.4 7.4 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 负反馈之所以能改善放大电路的多方面的性能，归根到负反馈之所以能改善放大电路的多方面的性能，归根到底是由于将电路的输出量引回到输入端与输入量进行比较，底是由于将电路的输出量引回到输入端与输入量进行比较，从而随时对输出量进行调整。从而随时对输出量进行调整。反馈愈深，调整作用愈强，对放大电路性能的影响愈反馈愈深，调整作用愈强，对放大电路性能的影响愈大，但闭环大，但闭环放大倍数放大倍数下降愈多。下降愈多。负反馈对放大电路性能的影负反馈对放大电路性能的影响，是以牺牲增益为代价的。响，是以牺牲增益为代价的。反馈深度反馈深度（1+AF）或环路或环路放大倍数放大倍数AF 的值不能无限的值不能无限增加，否则放大电路将容易产生不稳定现象（自激）。增加，否则放大电路将容易产生不稳定现象（自激）。本讲稿第三十五页，共三十八页17.3 振荡电路中的正振荡电路中的正反馈反馈17.3.1 自激振荡自激振荡基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F正弦波振荡电路的方框图正弦波振荡电路的方框图自激振荡：自激振荡：电路的输入端不外接信号，而输出端仍有一定频电路的输入端不外接信号，而输出端仍有一定频率和幅度的信号输出。率和幅度的信号输出。正弦波正弦波振荡电路振荡电路放大环节放大环节正反馈环节正反馈环节选频环节选频环节稳幅环节稳幅环节本讲稿第三十六页，共三十八页17.3 17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F正弦波振荡电路的方框图正弦波振荡电路的方框图即即振荡电路的自激条件振荡电路的自激条件反馈电压反馈电压uf与输入端电压与输入端电压ui同相，即必须为正反馈；同相，即必须为正反馈；要有足够的反馈量，即要有足够的反馈量，即uf=ui，使，使|AuF|=1，即反馈电压，即反馈电压要等于所需的输入电压。要等于所需的输入电压。本讲稿第三十七页，共三十八页本章作业本章作业P144 17.2.1P144 17.2.1（判别反馈类型）（判别反馈类型）P145 17.2.6P145 17.2.6（放大电路的稳定性）（放大电路的稳定性）本讲稿第三十八页，共三十八页