反馈和负反馈放大电路.ppt

模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学5 反馈和负反馈放大电路反馈和负反馈放大电路5.1 反馈的基本概念及类型反馈的基本概念及类型工厂工厂用户用户销售员销售员信息员信息员实际问题举例实际问题举例模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学 1.什么是反馈什么是反馈5.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念直流电流负反馈电路直流电流负反馈电路反馈过程反馈过程输出电流输出电流ICQ发生变化发生变化在在RE上产生压降上产生压降UEQ ICQ RE的变化的变化TVCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输入回路输出回路输出回路反馈网络反馈网络模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学使放大元件的使放大元件的输输入入UBE产生变化产生变化抑制输出电流抑制输出电流ICQ的变化的变化直流电流负反馈可以直流电流负反馈可以稳定输出电流稳定输出电流ICQTVCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输入回路输出回路输出回路反馈网络反馈网络模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学以影响放大电路性能。以影响放大电路性能。反馈的定义反馈的定义把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，经过反馈网络，经过反馈网络，返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），反馈量与原来的外加输入量进行比较，反馈量与原来的外加输入量进行比较，得到一个得到一个净输入量净输入量加到某一放大器件的加到某一放大器件的真正的输入端，真正的输入端，模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学双极型晶体管双极型晶体管 B、E单极型晶体管单极型晶体管 G、S双极型晶体管组成的差分放大电路双极型晶体管组成的差分放大电路 B1、B2运算放大器运算放大器 同相、反相输入端同相、反相输入端放大元件的输入端放大元件的输入端模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf.反馈信号反馈信号输入信号输入信号输出信号输出信号净输入信号净输入信号比较环节比较环节X电压或电流信号电压或电流信号图中图中反馈电路方框图反馈电路方框图模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学开环放大电路开环放大电路闭环放大电路闭环放大电路闭合环路闭合环路基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf.模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学2交流反馈与直流反馈交流反馈与直流反馈(1)直流反馈直流反馈反馈作用仅在直流通路中存在反馈作用仅在直流通路中存在直流通路直流通路反馈网络反馈网络T+VCCRB1I+_UBQ_RB2RCREICQIEQIBQ+UEQ+_T+_+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)交流反馈交流反馈 在交流通路中存在的反馈在交流通路中存在的反馈交流通路交流通路输入回路输入回路输出回路输出回路反馈网络反馈网络+_T+_+_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(1)正反馈正反馈反馈信号加强输入信号的作用，使反馈信号加强输入信号的作用，使净输入信号大于原输入信号。净输入信号大于原输入信号。3.正反馈与负反馈正反馈与负反馈正反馈往往把放大器转变为振荡器正反馈往往把放大器转变为振荡器反馈网络反馈网络基本放大电路基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf.模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)负反馈负反馈反馈信号削弱输入信号的作用，使反馈信号削弱输入信号的作用，使净输入信号小于原输入信号。净输入信号小于原输入信号。负反馈改善放大电路的性能负反馈改善放大电路的性能负反馈广泛应用于电子技术、自控等领域之中。负反馈广泛应用于电子技术、自控等领域之中。基本放大电路基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf.模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学a.在输入端加入对地瞬时极性为正的电压在输入端加入对地瞬时极性为正的电压uI。判断方法判断方法4.瞬时极性法判断正负反馈瞬时极性法判断正负反馈 b.根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压 的的 瞬时极性。瞬时极性。c.判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。A.F.+uIuIduOuF反馈网络反馈网络基本放大电路基本放大电路模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学d.反馈信号削弱了输入信号反馈信号削弱了输入信号(uId uI)为正反馈。为正反馈。A.F.+uIuIduOuF反馈网络反馈网络基本放大电路基本放大电路模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学净输入信号小于输入信号，所以为负反馈。净输入信号小于输入信号，所以为负反馈。uI例例1 判断图示电路反馈判断图示电路反馈的极性。的极性。解解 假设假设uI的瞬时极性为正。的瞬时极性为正。即即uI0那么那么uO0uF0 uO+_R1R2+_+uFuIdFA模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学净输入信号大于输入信号，所以为正反馈。净输入信号大于输入信号，所以为正反馈。例例2 判断图示电路反馈判断图示电路反馈的极性。的极性。解解假设假设 uI0那么那么uO0uF0时时uO0uF0uId=uI uF0时时uO0时时uO0uF0uId=uI uF0时时uO0削弱了输入信号削弱了输入信号负反馈负反馈反馈信号极性为负反馈信号极性为负RL+A+uOuI+R1R2R3_iO模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学c.负反馈的组态判断负反馈的组态判断(a)令令uO=0，iF 0，属电流反馈。，属电流反馈。(b)iF 与与iI并联作用于运放的输入回路，属并联反馈。并联作用于运放的输入回路，属并联反馈。电流并联负反馈电流并联负反馈+A+uOuI+R1R2R3_iO模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学稳定输出电流的机理稳定输出电流的机理d.电流并联负反馈的作用电流并联负反馈的作用Io If Iid 稳定输出电流稳定输出电流Io +A+uOuI+R1R2R3_iO模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学图中图中开环增益开环增益A=Xo/Xid闭环增益闭环增益Af=Xo/Xi反馈系数反馈系数F=Xf/Xo净输入信号净输入信号Xid=XiXf5.1.4 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+A.F.Xo.+XidXiXf._方框图方框图模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由以上各式得由以上各式得将将 Xf=FXo 代入上式得代入上式得Xo=A(XiXf)Xo=AXi1+AF 闭环增益闭环增益Af=XoXiA1+AF=Xo=A(XiFXo)AF环路增益环路增益+A.F.Xo.+XidXiXf._模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学在图示电路中在图示电路中环路增益环路增益AF 的意义的意义Xo=A Xid Xf=AF Xid 即反馈信号是净输入信号的即反馈信号是净输入信号的AF倍倍+A.F.Xo.+XidXiXf._模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学即即 电路的闭环放大倍数是电路的闭环放大倍数是开环放大倍数的开环放大倍数的1/(1+AF)倍倍。D=1+AF 称为反馈深度称为反馈深度Af=A1+AF 负反馈放大电路的放大倍数的一般表达式负反馈放大电路的放大倍数的一般表达式中频时中频时Af=11+AF模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学a.放大倍数下降的原因放大倍数下降的原因Xf=FXo=FAXid Xid=Xi1+AF 即引入负反馈之后，电路的净输入信号降为原输即引入负反馈之后，电路的净输入信号降为原输入信号的入信号的1/(1+AF)。由于由于Xid=XiXf故故模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学b.对负反馈放大电路放大倍数的一般表达式讨论对负反馈放大电路放大倍数的一般表达式讨论 Af 1 时时1+AF 电路引入负反馈电路引入负反馈模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学Af Ab.当当1 时时，称为深反馈。，称为深反馈。1+AF F1Af=A1+AF 此时此时闭环放大倍数闭环放大倍数Af只取决于反馈系数只取决于反馈系数Fa.便于设计、分析和计算放大电路便于设计、分析和计算放大电路b.提高了闭环放大倍数的稳定性提高了闭环放大倍数的稳定性主要特点主要特点模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学即电路没有输入，但仍有一定的输出。即电路没有输入，但仍有一定的输出。XoXi=A1+AF Af=e.当当=0 时时1+AF 上式成立的条件上式成立的条件Xi=0Xo 0电路产生了自激振荡电路产生了自激振荡模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学5.2 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由负反馈放大电路的一般表示式由负反馈放大电路的一般表示式对对A求微分得求微分得5.2.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学或或其相对变化量为其相对变化量为即即 Af相对变化量，仅为相对变化量，仅为A的相对变化量的的相对变化量的1/(1+AF)。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学Am 中频区的开环放大倍数中频区的开环放大倍数 fH 上限截止频率上限截止频率式中式中已知高频区电路开环放大倍数已知高频区电路开环放大倍数5.2.2 扩展通频带扩展通频带模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学引入负反馈后高频区闭环放大倍数为引入负反馈后高频区闭环放大倍数为设反馈系数为实数设反馈系数为实数F（为分析方便）（为分析方便）将将代入上式得代入上式得模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学式中式中fHf为引入负反馈后的电路上限截止频率为引入负反馈后的电路上限截止频率模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学同理可证，引入负反馈后的电路下限截止频率同理可证，引入负反馈后的电路下限截止频率引入负反馈后电路的通频带引入负反馈后电路的通频带模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于开环电路的通频带由于开环电路的通频带故故常数常数放大电路通频带的扩展是以牺牲放大倍数来换取的放大电路通频带的扩展是以牺牲放大倍数来换取的但增益带宽积但增益带宽积（注：上式只适合一阶惯性环节的放大电路）（注：上式只适合一阶惯性环节的放大电路）模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学5.2.3 减小非线性失真减小非线性失真输入信号输入信号输出信号输出信号开环放大电路开环放大电路减小非线性失真原理减小非线性失真原理0iB的波形图的波形图非线性失真非线性失真A模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学xI闭环放大电路闭环放大电路xOxId=xI信号传信号传输方向输方向反馈信号反馈信号xOxIdxIxF+AF_xId=xI xF模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学 抑制反馈环内的干扰和噪声抑制反馈环内的干扰和噪声tuoO无反馈时信号与无反馈时信号与噪声的输出波形噪声的输出波形tOuo提高输入信号幅提高输入信号幅度后的输出波形度后的输出波形tOuo有反馈有反馈 时信号与时信号与噪声的输出波形噪声的输出波形模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学1对输入电阻的影响对输入电阻的影响(1)串联负反馈串联负反馈基本放大电路的输入电阻基本放大电路的输入电阻负反馈放大电路的输入电阻负反馈放大电路的输入电阻5.2.5 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方框图方框图Ii+Uid+-Ri+-RifAUiXo F模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于由于故故 输入电阻输入电阻Ii+Uid+-Ri+-RifAUiXo F模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学串联负反馈增大输入电阻串联负反馈增大输入电阻Ii+Uid+-Ri+-RifAUiXo F模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)并联负反馈并联负反馈基本放大电路的输入电阻基本放大电路的输入电阻负反馈放大电路输入电阻负反馈放大电路输入电阻方框图方框图+-UsR1RifUi+-RiAXoIiIidIfF模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于由于故故+-UsR1RifUi+-RiAXoIiIidIfF模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小+-UsR1RifUi+-RiAXoIiIidIfF模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学2对输出电阻的影响对输出电阻的影响(1)电压负反馈电压负反馈根据输出电阻的定义根据输出电阻的定义画出求输出电阻的等效电路方框图画出求输出电阻的等效电路方框图模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学图中图中+-IAoXid+-UARofF=0Ro+-XidXiXfI1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由图可知由图可知+-IAoXid+-UARofF=0Ro+-XidXiXfI1忽略电流忽略电流I1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由以上各式得由以上各式得故输出电阻故输出电阻电压负反馈使电压负反馈使输出电阻减小输出电阻减小+-IAoXid+-UARofF=0Ro+-XidXiXfI1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)电流负反馈电流负反馈求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路图中图中+-Rof=0RO+-XidXiXfIAoXidUAF+-U1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学那么那么+-Rof=0RO+-XidXiXfIAoXidUAF+-U1忽略电压忽略电压U1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由此可得由此可得+-Rof=0RO+-XidXiXfIAoXidUAF+-U1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学故故电流负反馈使电流负反馈使输出电阻增大输出电阻增大+-Rof=0RO+-XidXiXfIAoXidUAF+-U1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学5.2.6 正确引入反馈正确引入反馈减小信号源的负载、提高输出端的负载能力。减小信号源的负载、提高输出端的负载能力。正确引入应考虑的两个主要问题正确引入应考虑的两个主要问题a.选择合适的负反馈类型选择合适的负反馈类型选择负反馈类型应该考虑选择负反馈类型应该考虑b.正确选用各元件参数正确选用各元件参数模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学对于电压对于电压 电流变换器电流变换器对于电流对于电流 电压变换器电压变换器对于电压放大器对于电压放大器对于电流放大器对于电流放大器选择电压串联负反馈选择电压串联负反馈选择电流并联负反馈选择电流并联负反馈选择电流串联负反馈选择电流串联负反馈选择电压并联负反馈选择电压并联负反馈模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学选择元件参数的依据选择元件参数的依据反馈深度（反馈深度（1+AF）设设计计放放大大电电路路大大多多都都选选用用集集成成运运算算放放大大器器，在在运运放放选选定定后后，Au、Ro、Ri即即被被确确定定，剩剩下下的的工工作作就就是是估算反馈系数估算反馈系数F。正确选用各元件参数正确选用各元件参数模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学1.对于高内阻、低内阻的信号源，应该分别选择何种对于高内阻、低内阻的信号源，应该分别选择何种类型的负反馈电路？类型的负反馈电路？思思 考考 题题2.由于负反馈可以展宽频带，所以只要反馈深度足够由于负反馈可以展宽频带，所以只要反馈深度足够深，就可以用低频管代替高频管组成放大电路来放大深，就可以用低频管代替高频管组成放大电路来放大高频信号。这种说法是否正确？高频信号。这种说法是否正确？模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学负反馈放大电路的分析计算常用方法负反馈放大电路的分析计算常用方法a.等效电路法等效电路法5.3 负反馈放大电路的分析及近似计算负反馈放大电路的分析及近似计算等效电路法等效电路法分离法分离法近似计算法近似计算法把放大器中的非线性器件用线性电路等效，然后根据把放大器中的非线性器件用线性电路等效，然后根据电路理论求解各项指标。电路理论求解各项指标。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(b)分别求出基本放大电路的分别求出基本放大电路的A、Ri、Ro、fH 和和fL等指等指 标及反馈网络的反馈系数标及反馈网络的反馈系数F。(c)分别求出分别求出Af、Rid、Rof、fHf 和和fLf等指标。等指标。(a)分负反馈放大电路为基本放大电路和反馈网络分负反馈放大电路为基本放大电路和反馈网络 两部分。两部分。分离法的基本思想分离法的基本思想b.分离法分离法模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于集成运算放大器和多级放大电路的放大倍数一由于集成运算放大器和多级放大电路的放大倍数一般都比较大，很容易使放大电路满足深度负反馈的般都比较大，很容易使放大电路满足深度负反馈的条件。条件。放大电路满足深度负反馈的条件放大电路满足深度负反馈的条件5.3.1 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法深度负反馈放大电路近似计算的一般方法1.采用近似计算的条件采用近似计算的条件模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学在深度负反馈（在深度负反馈（AF 1）的条件下）的条件下XoXiXoXfF1Af=A1+AF F=XfXo代入上式得代入上式得将将XoXiAf=3.近似计算的原理近似计算的原理模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学Xid0XoXiXoXf由由得得(1)当电路引入串联负反馈时当电路引入串联负反馈时UfUiUid0(称为虚短称为虚短)XfXi模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)当电路引入并联负反馈时当电路引入并联负反馈时IfIiIid0(称为虚断）称为虚断）由于基本放大电路的电压放大倍数也很大，条件由于基本放大电路的电压放大倍数也很大，条件Uid0也同时成立。也同时成立。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学1电压串联负反馈（同相输入比例放大器）电压串联负反馈（同相输入比例放大器）5.3.2 电压模运放组成的反馈电路电压模运放组成的反馈电路+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学根据电路在深度负反馈条件下的分析依据根据电路在深度负反馈条件下的分析依据有有Uid0 (虚短虚短)U+U+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于由于U+Ui+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学故故 电路的闭环电压放大倍数电路的闭环电压放大倍数+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学Rif 闭环输入电阻闭环输入电阻 Rof 0闭环输出电阻闭环输出电阻RifRof+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学2电压并联负反馈（反相输入比例放大器）电压并联负反馈（反相输入比例放大器）在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由由Iid0(虚断虚断)知知Ii IfRL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由由Uid0(虚短虚短)知知RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学而而RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学故故 闭环互阻增益闭环互阻增益RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学输入电阻输入电阻RifRL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学输出电阻输出电阻RofRL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学3电流串联负反馈电流串联负反馈 电压电流变换器电压电流变换器由于由于+A+Uid+UfUiUoRLRIoF_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学故电路的闭环互导增益故电路的闭环互导增益+A+Uid+UfUiUoRLRIoF_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数+A+Uid+UfUiUoRLRIoF_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学输入、输出电阻输入、输出电阻RifRof+A+Uid+UfUiUoRLRIoF_模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学4电流并联负反馈电流并联负反馈 电流放大器电流放大器在深度负反馈的条件下在深度负反馈的条件下Ii IfUi 0+A+UoUi+F+R1R2R3_RL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学输入电流输入电流反馈电流反馈电流+A+UoUi+F+R1R2R3_RL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学闭环电流放大倍数闭环电流放大倍数+A+UoUi+F+R1R2R3_RL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数+A+UoUi+F+R1R2R3_RL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学输入、输出电阻输入、输出电阻RifRof+A+UoUi+F+R1R2R3_RL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学1电压串联负反馈电压串联负反馈5.3.3 分立元件组成的反馈电路分立元件组成的反馈电路F+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学 (1)负反馈的判断负反馈的判断F+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数由于由于F+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学F+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(3)输入电阻输入电阻RifF+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(4)输出电阻输出电阻RofF+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学2电流并联负反馈电流并联负反馈+VCCT1+T2+F+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(1)负反馈的判断负反馈的判断+VCCT1+T2+F+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于反馈电流由于反馈电流iF来自于输出级晶体管来自于输出级晶体管T2集电极电流集电极电流iC2故故 电路稳定的是电路稳定的是iC2，而不是负载电流，而不是负载电流iOiC2iE2iO+VCCT1+T2+F+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)闭环电流放大倍数闭环电流放大倍数FiC2iE2iO+VCCT1+T2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(3)闭环电闭环电压放大倍数压放大倍数iC2iE2iO+VCCT1+T2+F+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(4)输入电阻输入电阻RifRifiC2iE2iO+VCCT1+T2+F+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(5)输出电阻输出电阻从从T2集电极看进去的闭环输出电阻集电极看进去的闭环输出电阻从负载看进去的输出电阻从负载看进去的输出电阻RofRofiC2iE2iO+VCCT1+T2+F+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学5.3.4 电流模运放的闭环特性电流模运放的闭环特性电流模运放同相电流模运放同相输入放大电路输入放大电路Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学低频闭环电压放大倍数低频闭环电压放大倍数在深度负反馈的条件下在深度负反馈的条件下Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学分析电路的高频特性分析电路的高频特性Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由图可知由图可知Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由以上各式得电路的高频闭环特性由以上各式得电路的高频闭环特性由于由于当当Auf0 RiR2时时模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由式由式得得电路的闭环上限截止频率为电路的闭环上限截止频率为结论结论(1)fHf仅与仅与CZ、R2有关，而与有关，而与R1无关。无关。(2)电流模运放的闭环电压放大倍数增大时，带电流模运放的闭环电压放大倍数增大时，带宽增益积有所增加。宽增益积有所增加。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学电流模运放幅频特性电流模运放幅频特性.dB/|lg20fuAlg20R1R2R1+OfHfflg20R2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学电压模运放幅频特性电压模运放幅频特性电压模运放带宽电压模运放带宽增益积等于常数增益积等于常数.dB/|lg20fuAlg20R1R2R1+0fHfflg20R2+模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学 负反馈放大电路的自激振荡条件负反馈放大电路的自激振荡条件 即即 将上式写成将上式写成5.4 负反馈放大电路的自激振荡及消除负反馈放大电路的自激振荡及消除相位条件相位条件幅度条件幅度条件模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学基本放大电路在高频或低频区内产生的基本放大电路在高频或低频区内产生的 附加相移附加相移反馈网络高频或低频区内产生的附加相移反馈网络高频或低频区内产生的附加相移式中式中相位条件相位条件幅度条件幅度条件模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学对于负反馈电路对于负反馈电路1.在中频区，反馈信号与输入信号反相，即在中频区，反馈信号与输入信号反相，即2.高频或低频区，放大电路与高频或低频区，放大电路与反馈网络，因电路反馈网络，因电路 中的电容而产生附加相位移中的电容而产生附加相位移 A、F。反馈电压信号和输入电压信号同相反馈电压信号和输入电压信号同相当当时时负反馈变为正反馈负反馈变为正反馈模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(1)这时如果这时如果AF1，产生自激振荡。产生自激振荡。电路中存在电路中存在b.放大电路内部元器件的热噪声电压放大电路内部元器件的热噪声电压a.开启电源时的瞬间冲击电压开启电源时的瞬间冲击电压由于噪声和冲击电压具有很宽的频谱，其中必有某由于噪声和冲击电压具有很宽的频谱，其中必有某一种频率分量满足自激振荡的条件，即使无输入信一种频率分量满足自激振荡的条件，即使无输入信号，也有一定的信号输出。号，也有一定的信号输出。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学输出信号在不断的减小输出信号在不断的减小,不会产生自激振荡。不会产生自激振荡。(2)如果如果AF 45要求要求要求要求O0-90-180 mGmf0fffcf0fc模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学在放大电路中加入在放大电路中加入RC相位补偿网络，使其具有足相位补偿网络，使其具有足够的幅度裕度够的幅度裕度Gm和相位裕度和相位裕度m。相位补偿的思想：相位补偿的思想：相位补偿方法相位补偿方法5.4.3 消除自激振荡的方法消除自激振荡的方法 相位补偿相位补偿滞后补偿滞后补偿超前补偿超前补偿模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学1滞后补偿滞后补偿在多级放大电路中的上限截止频率最低的一级放大在多级放大电路中的上限截止频率最低的一级放大电路中加入电路中加入RC相位补偿相位补偿网络。网络。R+CC1C+RCREC1VCC(1)补偿方法补偿方法补偿电容补偿电容C补偿网络等效电路补偿网络等效电路模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学补偿后补偿后补偿前补偿前(2)补补偿偿前前后后，该该级级电路的上限截止频率电路的上限截止频率C+RCREC1VCCR+CC1模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由由于于电电容容的的并并入入使使滞滞后后的的附附加加相相移移更更加加滞滞后后，所所以以称为滞后补偿。称为滞后补偿。(3)补偿效果补偿效果幅幅频频特特性性补偿前补偿前补偿后补偿后不稳定不稳定稳定稳定2040600fH3f0ffH2fH1/dBlg20A模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学2.超前补偿超前补偿在反馈网络中加入补偿电容在反馈网络中加入补偿电容C，使，使 F0，以补偿，以补偿滞后附加相移滞后附加相移 A(A0)。使。使(1)补偿方法补偿方法模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)补偿电路补偿电路(3)反馈系数反馈系数&补补偿偿电电路路+A+uI+uF+uOR1R2CRL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学由于由于式中式中反馈放大电路具有超前附加相移反馈放大电路具有超前附加相移+A+uI+uF+uOR1R2CRL模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学练练 习习 题题例例1 某某一一负负反反馈馈放放大大电电路路的的开开环环电电压压放放大大倍倍数数|A|=300，反馈系数，反馈系数|F|=0.01。试问。试问(1)闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数|Af|为多少？为多少？(2)如果如果|A|发生发生20%的变化，则的变化，则|Af|的相对变化为多少？的相对变化为多少？解解 (1)闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)当已知当已知A的相对变化率来计算的相对变化率来计算Af的相对变化率时，的相对变化率时，应根据应根据A的相对变化率的大小采用不同的方法。的相对变化率的大小采用不同的方法。本例中本例中A已有已有20%的变化，应采用后一种方法。的变化，应采用后一种方法。b.当当A的的相相对对变变化化率率较较大大时时，应应通通过过|A|/|A|计计算算出出|Af|后再计算后再计算|Af|/|Af|。a.当当A的的相相对对变变化化率率较较小小时时，可可对对|Af|=|A|/(1+|AF|)求导求导,推出推出d|Af|/|Af|与与d|A|/|A|的关系式后再计算。的关系式后再计算。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学当当A变化变化20%时时则则|Af|的相对变化率为的相对变化率为模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学当当A变化变化 20%时时那么，那么，|Af|的相对变化率为的相对变化率为模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学例例2 某某负负反反馈馈放放大大电电路路的的组组成成框框图图如如图图所所示示，试试求电路的总闭环增益求电路的总闭环增益 。+XiA1A2F1F2+Xo 解解 该该负负反反馈馈放放大大电电路路有有两两个个反反馈馈环环，F1构构成成外外环环，F2构成内环。构成内环。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学 内环的闭环增益为内环的闭环增益为外环的开环增益为外环的开环增益为+XiA1A2F1F2+Xo模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学因而该电路的闭环增益为因而该电路的闭环增益为 +XiA1A2F1F2+Xo模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学例例3 一反馈放大电路在一反馈放大电路在F=0.1时的幅频特性如图所示。时的幅频特性如图所示。(1)试求基本放大电路的放大倍数试求基本放大电路的放大倍数|A|及闭环放大倍数及闭环放大倍数|Af|。(2)试试写写出出基基本本放放大大电电路路的的放放大大倍倍数数 的的频频率率特特性性表表达式。达式。|A|2040060dB/20-80dBFA/lg20&10102103十倍频十倍频dB/40-f/Hz十倍频十倍频模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(3)已知已知AF在低频时为正数，当电路按负反馈连接时，在低频时为正数，当电路按负反馈连接时，若不加校正环节是否会产生自激？为什么？若不加校正环节是否会产生自激？为什么？2040060dB/20-80dBFA/lg20&10102103十倍频十倍频dB/40-f/Hz十倍频十倍频 解解 (1)由由图图可可知知，该该放放大大电电路路是是一一个个直直接接耦耦合合放放大大电电路路。在在低低频频范范围围内内，放放大大电电路路的的环环路路增增益益|AF|等等于于80dB。模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学故故即即 模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学(2)由由图图可可见见，该该放放大大电电路路环环路路增增益益的的幅幅频频特特性性有有2个个转转折折点点（即即2个个极极点点f1=10Hz和和f2=103Hz）。）。因因反反馈馈系系数数等等于于常常数数，故故基基本本放放大大电电路路的的放放大大倍倍数数 A的的幅幅频频特特性性与与AF的的幅幅频频特特性性相相似似，两两者者的的区区别别仅仅在在它们的模不同。它们的模不同。2040060dB/20-80dBFA/lg20&10102103十倍频十倍频dB/40-f/Hz十倍频十倍频模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学2040060dB/20-80dBFA/lg20&10102103十倍频十倍频dB/40-f/Hz十倍频十倍频由图可写出由图可写出A 的频率的频率特性表达式特性表达式模拟电子技术基础模拟电子技术基础北方民族大学 (3)不会产生自激。不会产生自激。2040060dB/20-80dBFA/lg20&10102103十倍频十倍频dB/40-f/Hz十倍频十倍频因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，其最大附加相移为其最大附加相移为180。当附加相移为。当附加相移为180时，时，|AF|1，不满足自激振荡的幅度条件。，不满足自激振荡的幅度条件。