模拟电子负反馈电路分析.pptx

会计学1模拟电子负反馈电路分析模拟电子负反馈电路分析 教学重点：教学重点：教学重点：教学重点：1.1.1.1.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 2.2.2.2.深度负反馈下放大倍数估算深度负反馈下放大倍数估算深度负反馈下放大倍数估算深度负反馈下放大倍数估算第第9 9讲讲 负反馈电路分析负反馈电路分析第1页/共39页 5.4.1 5.4.1 提高闭环放大倍数的稳定性提高闭环放大倍数的稳定性提高闭环放大倍数的稳定性提高闭环放大倍数的稳定性 5.4.2 5.4.2 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 5.4.3 5.4.3 减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带 5.4.4 5.4.4 减少非线性失真减少非线性失真减少非线性失真减少非线性失真 5.4.5 5.4.5 负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响 5.4.6 5.4.6 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5.45.4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第2页/共39页5.4.1 5.4.1 提高闭环放大倍数的稳定性提高闭环放大倍数的稳定性提高闭环放大倍数的稳定性提高闭环放大倍数的稳定性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结论：结论：放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高由：由：由：由：求微分得：求微分得：求微分得：求微分得：第3页/共39页例例：已知已知A=103，负反馈使负反馈使放大倍数稳定性提高放大倍数稳定性提高100 倍，倍，1）求）求 F、Af；2）当）当A 变化变化 10%时的时的 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 =负反馈以牺牲放大倍数为代价，负反馈以牺牲放大倍数为代价，换取了放大倍数稳定性的提高。换取了放大倍数稳定性的提高。第4页/共39页5.4.25.4.2 改善输入电阻和输出电阻改善输入电阻和输出电阻改善输入电阻和输出电阻改善输入电阻和输出电阻1.1.1.1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响1 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深度负反馈时：深度负反馈时：uiuidufii A FRiAFuid第5页/共39页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Rif深度负反馈：深度负反馈：ifiidii A FuiRiAFiid5.4.25.4.2 改善输入电阻和输出电阻改善输入电阻和输出电阻改善输入电阻和输出电阻改善输入电阻和输出电阻1.1.1.1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响第6页/共39页2.2.2.2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响对输出电阻的影响对输出电阻的影响1 1 电压负反馈电压负反馈 F F 与与 A 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 2 电流负反馈电流负反馈 F F 与与 A 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：第7页/共39页5.4.3 5.4.3 展宽通频带展宽通频带展宽通频带展宽通频带 无反馈时：无反馈时：无反馈时：无反馈时：fBW=fH fL fH引入反馈后，引入反馈后，引入反馈后，引入反馈后，Am0.707AmfLfHfBW(fA(f)OAf(f)Amf0.707AmffLffHffBWf可证明：可证明：fHf=(1+AF)fHfLf=fL/(1+AF)f fBWf BWf =f fHfHf f fLfLf f fHfHf =(1+(1+AFAF)f fBWBW第8页/共39页5.4.4 5.4.4 减少非线性失真减少非线性失真减少非线性失真减少非线性失真uf加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈F Fu uf fA Au ui iu uo o+u uidid大大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u uo ou ui iA A接近正弦波接近正弦波改善了波形失真改善了波形失真第9页/共39页5.4.5 5.4.5 负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响的原理与负反馈对噪声、干扰和温漂的影响的原理与减少非线性失真的原理相同。减少非线性失真的原理相同。ufF Fu uf f+u uidid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u uo ou ui iA A接近正弦波接近正弦波第10页/共39页5.4.6 5.4.6 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1.1.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稳定直流直流，引直流反馈，引直流反馈稳定稳定交流交流，引交流反馈，引交流反馈稳定输出电压，引电压反馈稳定输出电压，引电压反馈稳定输出电流，引电流反馈稳定输出电流，引电流反馈2.2.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欲提高输入电阻输入电阻，采用串联反馈，采用串联反馈欲降低欲降低输入电阻输入电阻，采用并联反馈，采用并联反馈要求高内阻输出，采用电流反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。要求低内阻输出，采用电压反馈。第11页/共39页3.3.根据信号源及负载确定反馈类型根据信号源及负载确定反馈类型 信号源为信号源为恒压源恒压源，采用采用串联串联反馈；反馈；信号源为信号源为恒流源恒流源，采用，采用并联并联反馈；反馈；要求要求负载能力强负载能力强，采用，采用电压电压反馈；反馈；要求要求恒流输出恒流输出，采用，采用电流电流反馈。反馈。5.4.6 5.4.6 5.4.6 5.4.6 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第12页/共39页例：例：为达到下列目的，为达到下列目的，应应分别引入哪种组态的负反馈。分别引入哪种组态的负反馈。1）减少放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；）减少放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；2）将输入电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流；）将输入电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流；3）将输入电流转换成稳定的输出电压。）将输入电流转换成稳定的输出电压。第13页/共39页例：例：1）减少放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；）减少放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力；串联电压负反馈串联电压负反馈串联电压负反馈串联电压负反馈第14页/共39页例：例：2）将输入电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流；）将输入电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流；并联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈第15页/共39页例：例：3）将输入电流转换成稳定的输出电压。）将输入电流转换成稳定的输出电压。并联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈第16页/共39页例：例：下图所示电路：下图所示电路：1）合理连线，使电路输入电阻增大，输出电阻减少；）合理连线，使电路输入电阻增大，输出电阻减少；2）若）若Auf=10，则，则Rf 应取多少？应取多少？串联电压负反馈：串联电压负反馈：串联电压负反馈：串联电压负反馈：OCLOCL电路不影响极性，电路不影响极性，电路不影响极性，电路不影响极性，ui i u uo o 按按按按反相比例反相比例反相比例反相比例考虑考虑考虑考虑第17页/共39页3.3.消除自激的方法消除自激的方法消除自激的方法消除自激的方法 相位补偿相位补偿在在电电路路中中加加入入 C，或或 R、C 元元件件进进行行相相位位补补偿偿，改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。相位补偿形式相位补偿形式滞后补偿滞后补偿电容滞后电容滞后 RC 滞后滞后超前补偿：超前补偿：密勒效应补偿密勒效应补偿R电容滞后补偿电容滞后补偿RC 滞后补偿滞后补偿密勒效应补偿密勒效应补偿第18页/共39页5.5 深度负反馈电路放大倍数的估算深度负反馈电路放大倍数的估算5.5.1 5.5.1 5.5.1 5.5.1 深度负反馈的实质深度负反馈的实质深度负反馈的实质深度负反馈的实质当当 时，时，1.1.深度负反馈的实质深度负反馈的实质而而第19页/共39页2.深度负反馈时集成运放电路的特点深度负反馈时集成运放电路的特点AFAxidAFxid(1+AF)xid即：即：串联负反馈：串联负反馈：虚短虚短并联负反馈：并联负反馈：虚断虚断第20页/共39页5.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析(1)电压串联负反馈电压串联负反馈 例例 1R ifRofRif第21页/共39页(1)电压串联负反馈电压串联负反馈 例例2R ifRifR0f5.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第22页/共39页(1)电压串联负反馈电压串联负反馈 例例35.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第23页/共39页(2)电压并联负反馈电压并联负反馈 例例 15.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第24页/共39页虚断虚断虚地虚地(2)电压并联负反馈电压并联负反馈 例例 15.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第25页/共39页(3)电流串联负反馈电流串联负反馈 例例 15.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第26页/共39页虚短虚短(3)电流串联负反馈电流串联负反馈 例例 25.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第27页/共39页(4)电流并联负反馈电流并联负反馈 例例 1虚地虚地5.5.2 深度负反馈放大倍数分析深度负反馈放大倍数分析第28页/共39页一、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：小小 结结第29页/共39页规则：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：第30页/共39页练习练习：电压串联电压串联交、直流负反馈交、直流负反馈电流串联电流串联直流负反馈直流负反馈正反馈正反馈第31页/共39页 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：电压串联电压串联交流负反馈交流负反馈R4：级间电压并联交流负反馈级间电压并联交流负反馈第32页/共39页练习练习：第33页/共39页第34页/共39页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)第35页/共39页三、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A基本放大电路基本放大电路F 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：虚断虚断第36页/共39页四、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例四、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例电压串联负反馈电压串联负反馈例例 1:第37页/共39页电压并联负反馈电压并联负反馈例例 2:第38页/共39页