第6章 反馈模拟电子技术（第三版）教学课件.ppt

第6章 反馈模拟电子技术（第三版）模 拟 电 子 技 术第第六六章章 反馈及负反馈放反馈及负反馈放大电路大电路6.16.1反馈的基本概念和类型反馈的基本概念和类型反馈的基本概念和类型反馈的基本概念和类型6.36.3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6.26.2反馈放大电路方框图表示法反馈放大电路方框图表示法反馈放大电路方框图表示法反馈放大电路方框图表示法6.46.4负反馈的正确引入负反馈的正确引入负反馈的正确引入负反馈的正确引入6.56.5负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的分析计算6.66.6负反馈放大电路的自激及其消除负反馈放大电路的自激及其消除负反馈放大电路的自激及其消除负反馈放大电路的自激及其消除模 拟 电 子 技 术6.1反馈的基本概念和类型反馈的基本概念和类型 6.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 6.1.2 反馈放大电路的基本类型及判断反馈放大电路的基本类型及判断 6.1.3 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模 拟 电 子 技 术1.什么是反馈什么是反馈6.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 放大电路输出量的一部分或全部通过放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。称为反馈。模 拟 电 子 技 术2.反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成基本放大电路基本放大电路 输入量输入量(ii 或或 ui)净输入量净输入量(iid 或或 uid)输出量输出量(io 或或 uo)反馈量反馈量(if 或或 uf)反馈网络反馈网络模 拟 电 子 技 术 放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。引回到输入回路，影响输入，称为反馈。3.反馈要研究哪些问题反馈要研究哪些问题怎样引回怎样引回是从输出是从输出电压还是电压还是输出电流输出电流引出反馈引出反馈多少多少怎样引出怎样引出影响放大电路的输入影响放大电路的输入电压还是输入电流电压还是输入电流模 拟 电 子 技 术4.4.举例举例*引入反馈的目的就是改善放大电路的静态和动态性能引入反馈的目的就是改善放大电路的静态和动态性能模 拟 电 子 技 术找找反馈网络反馈网络: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 。有反馈吗？有反馈吗？将输出电压全将输出电压全部反馈回去部反馈回去无反馈无反馈1.1.有无反馈的判断有无反馈的判断即在输入回路即在输入回路又在输出回路又在输出回路 6.1.2 反馈放大电路的基本类型及判断反馈放大电路的基本类型及判断模 拟 电 子 技 术2.2.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：反馈回来的信号为直流信号；反馈回来的信号为直流信号；交流反馈：交流反馈：反馈回来的信号为交流信号；反馈回来的信号为交流信号；交直流反馈：交直流反馈：反馈回来的信号交直流都有。反馈回来的信号交直流都有。引入交流负反馈引入交流负反馈引入直流负反馈引入直流负反馈模 拟 电 子 技 术看反馈是存在于直流通路还是交流通路。看反馈是存在于直流通路还是交流通路。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。仅有直仅有直流反馈流反馈仅有交流反馈仅有交流反馈交、直流反馈共存交、直流反馈共存模 拟 电 子 技 术直流反馈和交流反馈的经验判断法直流反馈和交流反馈的经验判断法模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术3.3.正反馈和负反馈正反馈和负反馈 反馈的结果使反馈的结果使输出量的变化输出量的变化减小的为负反馈，否减小的为负反馈，否则为正反馈；则为正反馈；引入反馈后其变化是引入反馈后其变化是增大？还是减小？增大？还是减小？引入反馈后其变化是增大？引入反馈后其变化是增大？还是减小？还是减小？反馈的结果使反馈的结果使净输入量净输入量减小的为负反馈，否则为减小的为负反馈，否则为正反馈。正反馈。模 拟 电 子 技 术反馈极性的判断反馈极性的判断瞬时极性法：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模 拟 电 子 技 术分立元件放大电路中的净输入量和输出电流分立元件放大电路中的净输入量和输出电流净输入电压：净输入电压：常指输入级晶体管的常指输入级晶体管的b-e（e-b）间或场效应）间或场效应管管g-s（s-g）间的电位差；）间的电位差；净输入电流：净输入电流：常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）常指输入级晶体管的基极电流（射极电流）或场效应管的栅极（源极）电流。或场效应管的栅极（源极）电流。模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术正、负反馈的判断正、负反馈的判断反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。模 拟 电 子 技 术-因因为为差差模模输输入入电电压压等等于于输输入入电电压压与与反反馈馈电电压压之之差差，反反馈馈增增强强了了输输入入电电压压，所所以以为为正正反反馈馈。-反反馈馈信信号号削削弱弱了了输输入入信信号号，因此为因此为负反馈负反馈。模 拟 电 子 技 术4.4.局部反馈和级间反馈局部反馈和级间反馈局部反馈：局部反馈：只对多级放大电路中某一级起反馈作用只对多级放大电路中某一级起反馈作用级间反馈：级间反馈：将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路。路。通过通过R3引入的是局部反馈引入的是局部反馈通过通过R4引入的是级间反馈引入的是级间反馈模 拟 电 子 技 术(3)(3)负反馈的基本作用是将引回的反馈量与输入量相减，从而调负反馈的基本作用是将引回的反馈量与输入量相减，从而调 整电路的净输入量和输出量。整电路的净输入量和输出量。(1)(1)交流负反馈使放大电路的交流负反馈使放大电路的输出量输出量与与输入量输入量之间具有之间具有稳定的稳定的比例关系比例关系，任何因素引起的输出量的，任何因素引起的输出量的变化变化均得到均得到抑制抑制。由于输。由于输入量的变化也同样会受到抑制，因此交流负反馈使电路的入量的变化也同样会受到抑制，因此交流负反馈使电路的放大放大能力下降。能力下降。(2)(2)反馈量实质上是对反馈量实质上是对输出量的取样输出量的取样，其数值与输出量成正比，其数值与输出量成正比。uo uN uD(uI-uN)uo 1.负反馈放大电路分析要点负反馈放大电路分析要点 6.1.3 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模 拟 电 子 技 术（2）从）从输入端输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。还是以电流方式相叠加。对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，进而进对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，进而进行定量分析。行定量分析。（1）从）从输出端输出端看，反馈量是取自于输出电压，还是取自于看，反馈量是取自于输出电压，还是取自于输出电流。输出电流。反馈信号取自输出电压，则为反馈信号取自输出电压，则为电压反馈电压反馈反馈信号取自输出电流，则为反馈信号取自输出电流，则为电流反馈电流反馈反馈量与输入量以电压形式求和，为反馈量与输入量以电压形式求和，为串联反馈串联反馈反馈量与输入量以电流形式求和，为反馈量与输入量以电流形式求和，为并联反馈并联反馈动画avi9-1.avi模 拟 电 子 技 术串串联联反反馈馈：反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号以以电电压压相相加加减减的的形形式式在在输输入入端端出出现。现。并并联联反反馈馈：反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号以以电流相加减的形式在输入端出现。电流相加减的形式在输入端出现。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus2.2.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、描述放大电路和反馈网络在输入端的连接方式，即输入量、反馈量、净输入量的叠加关系。反馈量、净输入量的叠加关系。-串联负反馈-并联负反馈模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术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模 拟 电 子 技 术 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输出端的连接方式，即描述放大电路和反馈网络在输出端的连接方式，即反馈网络的取样对象。反馈网络的取样对象。3.3.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈模 拟 电 子 技 术电压反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。反馈信号取自输出电压的部分或全部。判别法：判别法：使使 uo=0(RL 短路短路)，若若反馈消失则为电压反馈反馈消失则为电压反馈。电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取自输出电流。判别法：判别法：使使 io=0(RL 开路开路)，若反馈消失则为电流反馈。若反馈消失则为电流反馈。AFRLuo电压电压反馈反馈电流电流反馈反馈iouoFARLio电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断模 拟 电 子 技 术电压反馈两种常见的取样形式：电压反馈两种常见的取样形式：反馈信号取自电压反馈信号取自电压反馈信号取自电压的分压反馈信号取自电压的分压模 拟 电 子 技 术电流反馈两种常见的取样形式：电流反馈两种常见的取样形式：使使 uo=0(RL 短路短路)，反馈依然存在则为电流反馈反馈依然存在则为电流反馈。模 拟 电 子 技 术电路引入了电压负反馈电路引入了电压负反馈模 拟 电 子 技 术AFuiuidufusRSRLuoAFuiuidufusRSiouoRLio电电压压串串联联负负反反馈馈电电流流串串联联负负反反馈馈4.4.四种基本反馈类型四种基本反馈类型模 拟 电 子 技 术FAiiifisiidRSRLuoFAiiifisiidRSiouoRLio电电压压并并联联负负反反馈馈电电流流并并联联负负反反馈馈模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术电压串联电压串联负负反馈反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈5.5.四种基本反馈类型判断的举例四种基本反馈类型判断的举例 模 拟 电 子 技 术 电压并联电压并联负负反馈反馈 电流并联电流并联负负反馈反馈模 拟 电 子 技 术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？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.若从第三级射若从第三级射极输出，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模 拟 电 子 技 术6.2反馈放大电路方框图表示法反馈放大电路方框图表示法 6.2.1 反馈放大电路的框图反馈放大电路的框图 6.2.2 反馈放大电路基本关系式反馈放大电路基本关系式模 拟 电 子 技 术断开反馈，且断开反馈，且考虑反馈网络考虑反馈网络的负载效应的负载效应决定反馈量和输出量关系决定反馈量和输出量关系的所有元件所组成的网络的所有元件所组成的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。基本放大电路的放大倍数基本放大电路的放大倍数反馈系数反馈系数反馈放大电路的放大倍数反馈放大电路的放大倍数 6.2.1 反馈放大电路的框图反馈放大电路的框图负反馈放大电路负反馈放大电路的基本放大电路的基本放大电路反馈网络反馈网络模 拟 电 子 技 术 6.2.2 反馈放大电路基本关系式反馈放大电路基本关系式1.闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式模 拟 电 子 技 术2、反馈深度反馈深度（1）如如果果 ，则则 。这这就就是是负负反反馈馈的的情情况况，因因为为它它表表示示反反馈馈的的引引入入削削弱弱了了输输入入量量的的作作用用，使使闭闭环环增增益益下下降。降。（2）当）当 时，就变为时，就变为 ，说说明明此此时时反反馈馈放放大大电电路路的的闭闭环环增增益益将将只只取取决决于于反反馈馈系系数数。因因为为反反馈馈网网络络通通常常由由无无源源元元件件组组成成，这这些些元元件件性性能能非非常常稳稳定定，所所以以在在这这种种情情况况下下反反馈馈放放大大电电路路的的工工作作也也将将非非常常稳稳定定，不不受受除输入量以外的干扰因素的影响。除输入量以外的干扰因素的影响。当当 时的反馈叫做时的反馈叫做“深度负反馈深度负反馈”。模 拟 电 子 技 术（4）当当 时时，闭闭环环增增益益 。这这意意味味着着即即使使没没有有输输入入量量也也仍仍然然有有输输出出量量。这这种种工工作作状状态态叫叫做做放放大大电电路路的的“自自激激”。在在自自激激时时，放放大大电电路路已已失失去去正正常常的的放放大大功功能能，因因而而一一般般是是必必须须加加以以消消除除的的。但但是是，有时又要对自激状态加以利用。有时又要对自激状态加以利用。（3）如如果果 ，则则 。这这是是正正反反馈馈的的情情况况，表表明明反反馈馈的的引引入入加加强强了了输输入入量量的的作作用用，使使闭闭环环增增益益加大。加大。模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术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模 拟 电 子 技 术6.3负反馈对负反馈对放大电路放大电路 性能的影响性能的影响 6.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 6.3.2 减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带 6.3.3 改变放大电路的输入和输出电阻改变放大电路的输入和输出电阻模 拟 电 子 技 术6.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性Af 的相对变化量的相对变化量A 的相对变化量的相对变化量放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高模 拟 电 子 技 术例例 A=103，负负 反反 馈馈 使使 放放 大大 倍倍 数数 稳稳 定定 性性 提提 高高 100 倍倍，求求 F、Af、A 变变 化化 10%时时 的的 A f，以及，以及 dAf/Af。解：解：1)1+AF=100，则则 F=(100 1)/A=0.0992)=103/100=103)此时的此时的 A f =负负反反馈馈以以牺牺牲牲放放大大倍倍数数，换换取取了了放放大大倍倍数数稳稳定定性性的提高。的提高。模 拟 电 子 技 术6.3.2 减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带一、减少非线性失真一、减少非线性失真uf加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大大小小略大略大略大略大略小略小略小略小略小略小略小略小略大略大略大略大uiA接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真模 拟 电 子 技 术注意事项注意事项:负反馈减小非线性失真指的是负反馈减小非线性失真指的是反馈环内反馈环内的失的失真。真。如果输入波形如果输入波形本身就是失真本身就是失真的，就算是引入了负反的，就算是引入了负反馈，也不能减小失真。馈，也不能减小失真。模 拟 电 子 技 术二、扩展通频带二、扩展通频带 BW无反馈时：无反馈时：BW=fH fL fH引入反馈后，引入反馈后，fA(f)OAm0.707AmfLfHBWAf(f)Amf0.707AmffLffHfBWf可证明：可证明：fHf=(1+AF)fHfLf=fL/(1+AF)=(1+AF)fH fHf=(1+AF)BW BWf =fHf fLf模 拟 电 子 技 术6.3.3 改变放大电路的输入和输出电阻改变放大电路的输入和输出电阻一、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增大串联负反馈使输入电阻增大Rif深度负反馈：深度负反馈：ii A FuiuidufRiAFuid模 拟 电 子 技 术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Rif深度负反馈：深度负反馈：ifiidii A FuiRiAFiid模 拟 电 子 技 术二、对输出电阻的影响定性二、对输出电阻的影响定性1.电压负反馈电压负反馈 F 与与 A 并联，使输出电阻减小。并联，使输出电阻减小。AFRoRofA 为负载开路时的源电压放大倍数。为负载开路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：2.电流负反馈电流负反馈 F 与与 A 串联，使输出电阻增大串联，使输出电阻增大AFRoRofA 为负载短路时的源电压放大倍数。为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反馈：深度负反馈：模 拟 电 子 技 术1.电压负反馈减小输出电阻电压负反馈减小输出电阻放大电路的输出电阻定义为：放大电路的输出电阻定义为：得：结结论论：引引入入电电压压负负反反馈馈后后，放放大大电电路路的的输输出出电电阻阻减减小小 到无反馈时的到无反馈时的。二、对输出电阻的影响定量二、对输出电阻的影响定量Rof模 拟 电 子 技 术2.电流负反馈增大输出电阻电流负反馈增大输出电阻结结论论：引引入入电电流流负负反反馈馈后后，放放大大电电路路的的输输出出电电阻阻增增大大到无反馈时的到无反馈时的 倍。倍。Rof模 拟 电 子 技 术6.4负反馈负反馈的正确引入的正确引入 6.4.2 放大电路引入负反馈的一般原则放大电路引入负反馈的一般原则 6.4.3 举例举例6.4.1 如何根据需要引入负反馈如何根据需要引入负反馈模 拟 电 子 技 术6.4.1 如何根据需要引入负反馈如何根据需要引入负反馈引入负反馈的目的：引入负反馈的目的：u 改善放大电路的性能！改善放大电路的性能！引入负反馈需要注意的问题：引入负反馈需要注意的问题：u 根据要求确定取样方式和反馈方式；根据要求确定取样方式和反馈方式；u多级间的交流反馈一般要接入隔直流电容；多级间的交流反馈一般要接入隔直流电容；u保证是负反馈。保证是负反馈。模 拟 电 子 技 术6.4.2 放大电路引入负反馈的一般原则放大电路引入负反馈的一般原则1、欲稳定某个量，则引该量的负反馈、欲稳定某个量，则引该量的负反馈稳定直流，稳定直流，引直流反馈；引直流反馈；稳定交流，稳定交流，引交流反馈；引交流反馈；稳定输出电压，稳定输出电压，引电压反馈；引电压反馈；稳定输出电流，稳定输出电流，引电流反馈。引电流反馈。2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，欲提高输入电阻，采用串联反馈；采用串联反馈；欲降低输入电阻，欲降低输入电阻，采用并联反馈；采用并联反馈；模 拟 电 子 技 术要求高内阻输出，要求高内阻输出，采用电流反馈；采用电流反馈；要求低内阻输出，要求低内阻输出，采用电压反馈。采用电压反馈。3、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型信号源为恒压源，信号源为恒压源，采用串联反馈；采用串联反馈；信号源为恒流源，信号源为恒流源，采用并联反馈；采用并联反馈；要求负载能力强，要求负载能力强，采用电压反馈；采用电压反馈；要求恒流源输出，要求恒流源输出，采用电流反馈。采用电流反馈。模 拟 电 子 技 术6.4.3 举例举例u减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力u将输入电流转换为与之成稳定线性关系的输出电流将输入电流转换为与之成稳定线性关系的输出电流u将输入电流转换成为成稳定的输出电压将输入电流转换成为成稳定的输出电压模 拟 电 子 技 术6.5 负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的分析计算 6.5.2深度负反馈放大电路的特点深度负反馈放大电路的特点 6.5.3深度负反馈电路性能的估算深度负反馈电路性能的估算 6.5.1 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法 6.5.4基于理想运放的电压放大倍数的计算方法基于理想运放的电压放大倍数的计算方法模 拟 电 子 技 术 6.5.1 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法等效电路法等效电路法方框图法方框图法计算机辅助分析法计算机辅助分析法（1 1）信号从输入端传送到输出端只通过基本放大电路，不通）信号从输入端传送到输出端只通过基本放大电路，不通过反馈网络，即无直通效应；过反馈网络，即无直通效应；（2 2）反馈信号从输出端传送到输入端，只通过反馈网络，不）反馈信号从输出端传送到输入端，只通过反馈网络，不通过基本放大器，即反馈网络无负载效应；通过基本放大器，即反馈网络无负载效应；（3 3）反馈系数与放大电路负载，和信号源内阻无关。）反馈系数与放大电路负载，和信号源内阻无关。利用方框图计算的前提：利用方框图计算的前提：模 拟 电 子 技 术净输入量净输入量忽略不计忽略不计环路放环路放大倍数大倍数 6.5.2 深度负反馈放大电路的特点深度负反馈放大电路的特点模 拟 电 子 技 术 6.5.2深度负反馈电路性能的估算深度负反馈电路性能的估算基本步骤：基本步骤：判断反馈类型判断反馈类型计算计算计算计算计算计算 或或模 拟 电 子 技 术1.1.电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路模 拟 电 子 技 术2.2.电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路Rif很小很小模 拟 电 子 技 术2.2.电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路令令uN=0模 拟 电 子 技 术3.3.电流串联负反馈电流电流串联负反馈电流模 拟 电 子 技 术4.4.电流并联负反馈电路电流并联负反馈电路模 拟 电 子 技 术深度负反馈条件下四种组态负反馈放大电路的电压放大倍数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与负载无关与负载无关与总负载成与总负载成线性关系线性关系模 拟 电 子 技 术例例1 如图如图6.2.8，已知，已知R110K，R2100 K，R R3 32 2 K，R RL L5 5 K。求解在深度负反馈条件下的。求解在深度负反馈条件下的A AUfUf.解：解：反馈通路反馈通路：T、R3、R2与与R1电路引入电路引入电流串联负反馈电流串联负反馈模 拟 电 子 技 术例例2 在图在图6.2.9所示电路中，已知所示电路中，已知R210K，R4100 K，求解在深度负反馈条件下的求解在深度负反馈条件下的A AUFUF反馈通路反馈通路：T3、R4与与R2电路引入电压串联负反馈电路引入电压串联负反馈电压放大倍数模 拟 电 子 技 术该电路为电压串联负反馈该电路为电压串联负反馈在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 例例33：模 拟 电 子 技 术1.理想运放参数特点理想运放参数特点：Aod，rid，ro0，fH，所有失调因素、温漂、噪声均为零。所有失调因素、温漂、噪声均为零。2.2.理想运放理想运放工作在线性区的工作在线性区的电路特征电路特征：引入交、直流负引入交、直流负反馈反馈因为因为uO为有限值，为有限值，Aod，所以所以 uNuP0，即即uNuP虚短路虚短路因为因为r ridid，所以所以 iNiP0 0虚断路虚断路求解放大倍数求解放大倍数的基本出发点的基本出发点无源网络无源网络3.3.理想运放工作在线性区的特点理想运放工作在线性区的特点:6.5.4基于理想运放的电压放大倍数的计算方法基于理想运放的电压放大倍数的计算方法模 拟 电 子 技 术1 1、电压串联负反馈电压串联负反馈8uiC1R1uoR2Rfuiduf虚短虚短RifR ifRof 例例 1 模 拟 电 子 技 术 例例 2 R ifRifR0f 例例 3？模 拟 电 子 技 术2、电压并联负反馈、电压并联负反馈运算放大器在线性运算放大器在线性应用时同时存在虚应用时同时存在虚短和虚断短和虚断虚断虚断虚地虚地 例例 1 模 拟 电 子 技 术 例例2 2 估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。解：解：该该电电路路为为电电压压并并联联 负负反反馈馈，在在深深度度负负反反馈馈条条件件下：下：则闭环电压放大倍数为：模 拟 电 子 技 术虚断虚断虚地虚地 例例3 模 拟 电 子 技 术 3、电流串联负反馈电流串联负反馈虚短虚短虚断虚断 例例 1 模 拟 电 子 技 术该电路为电流并联负反馈，该电路为电流并联负反馈，在深度负反馈条件下：在深度负反馈条件下：故：闭环电压放大倍数为：例例2 2模 拟 电 子 技 术虚短虚短 例例 3 模 拟 电 子 技 术 4、电流并联负反馈电流并联负反馈 例例 1 虚地虚地模 拟 电 子 技 术6.6负反馈放大电路中的自负反馈放大电路中的自激及其消除激及其消除 6.6.1 产生自激的原因产生自激的原因 6.6.2 产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件 6.6.3 反馈放大电路稳定性的判断反馈放大电路稳定性的判断 6.6.4 自激振荡的消除自激振荡的消除模 拟 电 子 技 术1.1.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。定频率的信号，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。低频低频干扰干扰或产或产生了生了轻微轻微低频低频振荡振荡高频高频干扰干扰或产或产生了生了轻微轻微高频高频振荡振荡实验实验波形波形 6.6.1 产生自激的原因产生自激的原因模 拟 电 子 技 术 在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为f0的信号，对于的信号，对于f=f0 的信号，产生正反馈过程的信号，产生正反馈过程 输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自激振荡。振荡。2.原因 在低频段或高频段，若存在在低频段或高频段，若存在一个频率一个频率f0，且当且当 f f0 时时附加附加相移为相移为，则则模 拟 电 子 技 术很多种频率很多种频率模 拟 电 子 技 术f0 模 拟 电 子 技 术振幅越来越大振幅越来越大模 拟 电 子 技 术趋于稳幅趋于稳幅模 拟 电 子 技 术 由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的过程，起振条件为过程，起振条件为幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件 6.6.2 产生自激振荡的条件产生自激振荡的条件模 拟 电 子 技 术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，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。对于产生对于产生180附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，故引入负反馈后可能振荡。故引入负反馈后可能振荡。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:6.6.3 反馈放大电路稳定性的判断反馈放大电路稳定性的判断模 拟 电 子 技 术什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？三级或三级以上放大电路引入负反馈后有可能产三级或三级以上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、旁路电容等为三个生高频振荡；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、旁路电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，产生自激振荡容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。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，闭越大，越容易满足起振条件，闭环后越容易产生自激振荡。环后越容易产生自激振荡。模 拟 电 子 技 术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模 拟 电 子 技 术稳定性的判断稳定性的判断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。fcf0Gm幅值幅值裕度裕度m相位裕度相位裕度电路稳定电路稳定当当Gm10dB且且m45，才，才具有可靠的具有可靠的稳稳定性。定性。不满足不满足起振条件起振条件模 拟 电 子 技 术1.1.简单滞后补偿简单滞后补偿常用的方法为滞后补偿方法。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。补偿电容补偿电容 6.6.4 自激振荡的消除自激振荡的消除模 拟 电 子 技 术1.1.简单滞后补偿简单滞后补偿最大附加相最大附加相移为移为-135 具有具有45的相位裕的相位裕度，故电路稳定度，故电路稳定补偿前补偿前补偿后补偿后 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。模 拟 电 子 技 术2.2.密勒补偿密勒补偿 在获得同样补偿的在获得同样补偿的情况下，补偿电容比情况下，补偿电容比简单滞后补偿的电容简单滞后补偿的电容小得多。小得多。在在最低的上限频率所在最低的上限频率所在放大电路中加补偿电容。放大电路中加补偿电容。补偿前补偿前补偿后补偿后等效变换等效变换补偿电容补偿电容模 拟 电 子 技 术3.3.RC 滞后补偿：滞后补偿：在在最低的上限频率最低的上限频率所在回路加补偿。所在回路加补偿。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。补偿电路补偿电路模 拟 电 子 技 术RC RC 滞后补偿与简单滞后补偿滞后补偿与简单滞后补偿比较比较简单补偿后简单补偿后的幅频特性的幅频特性RC滞后补偿后滞后补偿后的幅频特性的幅频特性补偿前补偿前 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滞后补偿较简单滞后补偿较简单电容补偿使频带的变化小些。电容补偿使频带的变化小些。模 拟 电 子 技 术提高部分：负反馈放大电路的设计提高部分：负反馈放大电路的设计确定反馈类型；确定反馈类型；确定反馈系数的大小；确定反馈系数的大小；适当选择反馈网络中的电阻。适当选择反馈网络中的电阻。设计负反馈放大电路的一般步骤设计负反馈放大电路的一般步骤模 拟 电 子 技 术设计举例：设计举例：用集成运放设计一个负反馈放大电路，它的净输入信号来自用集成运放设计一个负反馈放大电路，它的净输入信号来自一个内阻一个内阻Rs=2k的电压源的电压源 ，负载电阻，负载电阻RL=50 。要求该。要求该电路向负载提供的输出电压电路向负载提供的输出电压 ，且当负载变化时，输，且当负载变化时，输出电压趋于稳定。设计中所用运算放大器的参数为出电压趋于稳定。设计中所用运算放大器的参数为 设计合适的反馈网络。设计合适的反馈网络。模 拟 电 子 技 术1：选择反馈类型。电压串联负反馈2：确定反馈系数F。3：确定反馈网络中R1，R2的阻值。解：综合考虑得：模 拟 电 子 技 术小小 结结第第 6 章章模 拟 电 子 技 术一、反馈的判断方法一、反馈的判断方法1.有无反馈有无反馈:2.正反馈和负反馈正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。主要看信号有无反向传输通路。采用采用瞬时极性法瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。，看反馈是增强还是削弱净输入信号。对于对于串联负反馈串联负反馈，反馈信号与输入信号，反馈信号与输入信号极性相同极性相同；对于对于并联负反馈并联负反馈，反馈信号与输入信号，反馈信号与输入信号极性相反极性相反。3.四种反馈组态四种反馈组态电压和电流反馈：电压和电流反馈：模 拟 电 子 技 术规则：规则：RL 短路，短路，反馈消失则为电压反馈，反馈消失则为电压反馈，反馈存在为电流反馈。反馈存在为电流反馈。规律：规律：电压反馈取自输出端或输出分压端；电压反馈取自输出端或输出分压端；电流反馈取自非输出端。电流反馈取自非输出端。串联和并联反馈：串联和并联反馈：规则：规则：串联负反馈串联负反馈：uid =ui uf并联负反馈并联负反馈：iid=ii if反馈信号反馈信号与输入信号与输入信号在不同节点为串联反馈；在不同节点为串联反馈；反馈信号反馈信号与输入信号与输入信号在在同一个节点为并联反馈。同一个节点为并联反馈。规律：规律：模 拟 电 子 技 术习题习题 6.1电压串联电压串联交、直流负反馈交、直流负反馈直流负反馈直流负反馈正反馈正反馈模 拟 电 子 技 术 A2：本级交、直流本级交、直流 电压串联负反馈电压串联负反馈R2：级间正反馈级间正反馈R3：电压并联交直流负反馈电压并联交直流负反馈R7：电压串联交直流负反馈电压串联交直流负反馈 R2：电压串联电压串联直流负反馈直流负反馈R4：级间电压并联交流负反馈级间电压并联交流负反馈模 拟 电 子 技 术习题习题 6.2模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小二、负反馈对放大电路性能的影响二、负反馈对放大电路性能的影响1.提高增益的稳定性提高增益的稳定性2.减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带3.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串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大电压反馈使输出电阻减小电压反馈使输出电阻减小(稳定了输出电压稳定了输出电压)电流反馈使输出电阻增大电流反馈使输出电阻增大(稳定了输出电流稳定了输出电流)模 拟 电 子 技 术三、负反馈放大电路的方框图和基本关系三、负反馈放大电路的方框图和基本关系 负反馈方程负反馈方程四、深度负反馈的特点四、深度负反馈的特点 深度深度负反馈负反馈串联负反馈：串联负反馈：虚短虚短并联负反馈：并联负反馈：虚断虚断A基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络比较比较环节环节F模 拟 电 子 技 术五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例例例 1:电压并联负反馈电压并联负反馈模 拟 电 子 技 术电压串联负反馈电压串联负反馈例例 2:模 拟 电 子 技 术电压并联负反馈电压并联负反馈例例 3:模 拟 电 子 技 术IIui+VCCuoRE8R1RfRIF电压并联负反馈电压并联负反馈六、基于理想运放电压放大倍数的计算举例六、基于理想运放电压放大倍数的计算举例