chapter7-放大电路中的反馈.ppt
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1、7.1 反馈的基本概念反馈的基本概念n反馈概念n内部反馈与外部反馈n反馈与反馈通路n直流反馈与交流反馈n正反馈与负反馈1. 反馈概念反馈概念把放大电路的输出信号通过一定的电路形式(反馈网络)引回到电路的输入端就是反馈反馈。放大器与反馈网络构成闭环放大器闭环放大器。未引入反馈的放大电路称为开环放大器开环放大器。XiXdXoXf基本放大电路A反馈网络F2. 内部反馈与外部反馈内部反馈与外部反馈内部反馈:内部反馈:器件内部产生的反馈。例如三极管小信号模型中Vce对Vbe的影响。c内部反馈与外部反馈内部反馈与外部反馈外部反馈:外部反馈:通过外接电路元件实现的反馈。例如电路中的发射极电阻Re1、Re2R
2、b1RcVCCviCb1Cb2+Re10.1K68K4K15VRb2Re2Ce+0.4K12Kvo3. 反馈与反馈通路反馈与反馈通路+-RL+-vivo+-R1+-RLR2vivo+-R1R2RL+-vivo判断电路中是否存在反馈,并标明反馈通路。无反馈有反馈,反馈通路:R1,RL有反馈,反馈通路:R1,R2反馈与反馈通路反馈与反馈通路+-R1RL+-vivo多级放大电路R5:局部反馈R2:全局反馈+-R1R3R5A1A2R4R2+-vivo有反馈,反馈通路是短路线4. 直流反馈与交流反馈直流反馈:直流反馈:对直流信号起反馈作用。例如电路中的发射极电阻Re1和Re2交流反馈:交流反馈:对交流信
3、号起反馈作用。例如电路中的发射极电阻Re1C1C2RR21vivo交、直交流Rb1RcVCCviCb1Cb2+Re10.1K68K4K15VRb2Re2Ce+0.4K12Kvo直流反馈5. 正反馈与负反馈正反馈:加反馈后,输出量比无反馈时大负反馈:加反馈后,输出量比无反馈时小瞬时极性法:将闭环回路在反馈通路与输入回路的连接处断开(变为开环),假定某时刻电路的输入信号为正极性(方向),分析反馈回输入回路的信号极性(方向)。如果反馈信号使放大器得到的输入信号加强,则为正反馈;如果反馈信号使放大器得到的输入信号削弱,则为负反馈。+-R1R2RL+-存在反馈vivo+iIiDiFiD =iI+ iF正
4、反馈例1 判断反馈极性+-R1RL+-vivo判断反馈极性+vD-vFvD =vI - vF负反馈判断反馈极性+-R1+-RLR2vivo+vD-vF负反馈vD =vI - vF+-R1R3R5A1A2R4R2+-vivo正反馈判断反馈极性+-iD =iI - iF-负反馈iIiDiFRbReVCC+ +_ _VBBCb2+vo+ vi -例2 判断电路中的反馈(1)+ vD -vD =vi - vF :负反馈 判断电路中是否存在反馈,是交流反馈还是直流反馈及反馈极性vFT1T2R3R5R1R2R4VBB-+VCC+ vi -vo判断电路中的反馈(2)+-iIiDiFiD =iI iF :负反
5、馈RL+-VCCvIvO判断电路中的反馈(3)+vD =vI - vF :负反馈+vD-vFT1R1R3R2T2R5R4+VCC+vo-+-vi-VEE判断电路中的反馈(4)vD =vi - vF :负反馈+- - vD+vF+判断电路中的反馈(5)vD =vi - vF :负反馈+-+vD-+vF 36K 1M 1.2K3.6K5.1K 2.2K C1 C2+12VvoviT1T27.1 总结反馈反馈内部反馈内部反馈 外部反馈外部反馈反馈通路反馈通路直流反馈直流反馈 交流反馈交流反馈正反馈正反馈 负反馈负反馈瞬时极性法:将闭环回路在反馈通路与输入回路的连接处断开(变为开环),假定某时刻电路的
6、输入信号为正极性(方向),分析反馈回输入回路的信号极性(方向)。如果反馈信号使放大器得到的输入信号加强,则为正反馈;如果反馈信号使放大器得到的输入信号削弱,则为负反馈。7.2 负反馈放大电路类型n负反馈放大电路一般框图n电压并联负反馈n电压串联负反馈n电流并联负反馈n电流串联负反馈XiXdXoXf基本放大电路A反馈网络F7.2.1 负反馈放大电路一般框图信号源求和网络放大网络采样网络反馈网络采样信号可以是电压也可以是电流反馈信号可并联接入也可串联接入电压并联、电压串联、电流并联、电流串联四种反馈类型7.2.2 电压并联负反馈+-VSIfRS IiIdRL+-VOAFA:基本放大电路增益F:反馈
7、系数反馈网络采样输出电压并联方式电流相加减Id =Ii - If1. 电压反馈的特点:反馈信号与输出电压成正比;判断方法(输出短路法):判断方法(输出短路法):假设Vo =0,如果反馈信号也变为0,则是电压反馈;否则是电流反馈。+-VSIfRS IiIdRL+-VOAF2. 并联反馈的特点:并联反馈信号源内阻越大越好。并联反馈信号源内阻越大越好。以电流求和方式反映反馈对输入的影响;如果信号源是一个恒压源,则Id与If 无关,反馈将不起作用。如果信号源是一个恒流源(Ii一定),If 越大,放大电路得到的输入电流越小,反馈效果越强。Id =Ii - If 说明:+-VsIfRs IiIdRL+-V
8、oAF3. 各参量的物理意义doviIVA开环增益电阻量纲ofivVIF反馈系数电导量纲iovifIVA闭环增益电阻量纲+-VsIfRs IiIdRL+-VoAF电压并联负反馈典型电路-Vs-+ARfFRL+-VoIf+RIiId-Vs-+ARfRL+-VoIf+RsIiId输入端电流相加减Vo为0时,无反馈7.2.3 电压串联负反馈Ii+-Vd+-Vi+-VfAFRL+-Vo反馈网络采样输出电压串联方式电压相加减Vd =Vi - Vf1. 串联反馈的特点:以电压求和方式反映反馈对输入的影响; 如果信号源是一个恒压源(Vi一定),Vf 越大,放大电路得到的输入电压越小,反馈效果越强。如果信号源
9、是一个恒流源,则Vd与Vf 无关,反馈将不起作用。Vd =Vi - Vf 说明:串联反馈信号源内阻越小越好。串联反馈信号源内阻越小越好。Ii+-Vd+-Vi+-VfAFRL+-Vo2. 各参量的物理意义dovvVVA开环增益无量纲ofvvVVF反馈系数无量纲iovvfVVA闭环增益无量纲Ii+-Vd+-Vi+-VfAFRL+-Vo电压串联负反馈典型电路输入端电压相加减Vo为0时,无反馈+-RsIi-+ARfFRL+-Vo+-VdVsR1+-Vf+-VsRsIi-+ARfRL+-Vo+-VdR1+-Vf7. 2.4 电流并联负反馈-VsAFRL+-Vo+RsIiIdIfIoVo为0时,反馈仍然存
10、在输入端电流相加减Id =Ii - If1. 电流反馈的特点反馈信号与输出电流成正比;判断方法:判断方法:假设Vo =0,如果反馈信号也变为0,则是电压反馈;否则是电流反馈。-VsAFRL+-Vo+RsIiIdIfIo2. 各参量的物理意义ofiiIIF 反馈系数无量纲doiiIIA开环增益无量纲ioiifIIA闭环增益无量纲-VsAFRL+-Vo+RsIiIdIfIo电流并联负反馈典型电路输入端电流相加减Vo为0时,反馈仍然存在-Vs-+ARfRL+-VoIf+RsIiIdIoR1-Vs-+ARfFRL+-VoIf+RsIiIdIoR17.2.5 电流串联负反馈+-Vi+Vd-+-VfAFR
11、LVo+-IoIi串联方式电压相加减Vo为0时,反馈仍然存在Vd =Vi - Vf各参量的物理意义ofivIVF反馈系数电阻量纲doivVIA开环增益电导量纲ioivfVIA闭环增益电导量纲+-Vi+Vd-+-VfAFRLVo+-IoIi电流串联负反馈典型电路输入端电压相加减Vo为0时,反馈仍然存在ViRLIoR- Vo +-Vf+-Vi+VdRLIo+-VoRF-例:判断反馈类型电压串联负反馈电流串联负反馈+-R1RL+-vivo+-R1+-RLR2vivo判断反馈类型电压串联负反馈电压串联负反馈RbReVCC+ +_ _VBBCb2+vo+ vi -RL+-VCCvIvO判断反馈类型电压串
12、联负反馈T1R1R3R2T2R5R4+VCC+vo-+-vi-VEET1T2R3R5R1R2R4VBB-+VCC+ vi -vo判断反馈类型电流并联负反馈判断反馈类型电压串联负反馈 36K 1M 1.2K3.6K5.1K 2.2K C1 C2+12VvoviT1T2判断反馈类型全局反馈:电压并联负反馈+-R1R3R5A1A2R4R2+-vivo7.2 总结输入端:并联方式电流相加减 串联方式电压相加减输出端:电压方式反馈网络采样输出电压 电流方式反馈信号与输出电流成正比判断方法:假设Vo =0,如果反馈信号也变为0,则是电压反馈; 否则是电流反馈。并联反馈信号源内阻越大越好。串联反馈信号源内阻
13、越小越好。7.3 反馈的方框图表示1. 反馈放大器方框图基本放大器A反馈网络FXiXdXoXf其中:反馈放大器的输入信号iX基基本本放放大大器器的的输输入入信信号号dX反馈放大器的输出信号OX号网络引回到输入端的信即输出信号通过反馈反馈信号,fX反馈的方框图表示dOXXA:A 基本放大电路的增益iXdXfX 负反馈ifidXXXX,dfiXXX比较后得到经和比较环节iXdXfX 正反馈ifidXXXX基本放大器A反馈网络FXiXdXoXfOfXXF:F 反馈网络的反馈系数反馈深度和环路增益2. 反馈深度:被被称称为为反反馈馈深深度度FA13. 环路增益 |AF|基本放大器A反馈网络FX i =
14、0XdXoXfba将输入信号短路,把环路在某点断开,叫做开环方框图。基本放大器A反馈网络FXiXdXoXf4. 电路增益的一般表达式4.电路增益的一般表达式doXAXdoXXAdfXFAXdiXFX)A1 (dddfdiXFXFAXXXX)A1 (dofXFAXFX电路闭环增益的一般表达式)1 ()1 (FAAXFAXXXAdoiofAAFAf11(2) 正反馈AAFAf11(1) 负反馈fAFA01(3) 振荡深度负反馈条件下电路的闭环增益11FA(4) 时(深度负反馈)01dfiXXXFAFA即1=)+1 (=FFAAFAAAf 引入深度负反馈后,电路增益基本与放大电路的内部参数和负载无关
15、(只要负载不使A下降太多)。7.4 负反馈电路分析计算n简单负反馈电路计算n电压串联负反馈电路分析n电压并联负反馈电路分析n电流串联负反馈电路分析n电流并联负反馈电路分析7.4.1 简单负反馈电路计算1)1 (ebeCvRrRA时且当1)1 (1beerR1eCvRRARb1RcVCCviCb1Cb2+Re10.1K68K4K15VRb2Re2Ce+0.4K12Kvo电压放大倍数:Rb1RcVCCviCb1Cb2+Re10.1K68K4K15VRb2Re2Ce+0.4K12Kvo负反馈电路指标计算深度负反馈时:111eioRFVIAviivfCooRIV1eCiCoiovfRRVRIVVA电流
16、串联负反馈11evieofRFRIVIo7.4.2 电压串联负反馈电路分析输入:Vi输出:Vo反馈:VfdovvVVA开环增益:ofvvVVF反馈系数:iovvfVVA闭环增益:电压串联负反馈+-ViRIi-+ARfRL+-Vo+-VdR1+-Vf电压串联负反馈+-ViRIi-+ARfRL+-Vo+-VdR1+-Vf1. 电压放大倍数offiVRRRVV1111RRVVAfiovf方法一:运放电路分析: 运放输入端虚短、虚断Ii0Vd0电压串联负反馈+-ViRIi-+ARfRL+-Vo+-VdR1+-Vf电压放大倍数方法二:深度负反馈时fofvvRRRVVF11111RRFVVAfvviovv
17、f+-ViRIi-+ARfRL+-Vo+-VdR1+-Vf2. 输入电阻 Rif引入串联反馈后电路的输入电阻:idvvvvifdiiifIVFAIVVIVR)1 ( 引入串联反馈后电路的输入电阻是原输入电阻的(1+AF)倍idvvvvifrFAR)1( rid为运放的差模输入电阻3. 输出电阻Rof无反馈时电路的输出电阻是指电路的开环(基本放大器)的输出电阻:0dVoooIVr引入电压反馈后电路的输出电阻 :0iVooofIVRV-+di-+V+-VfR1RfAodVdroIo+-Vorid- +IfV-+di-+V+-VfR1RfAodVdroIo+-Vorid- +If输出电阻RofVi
18、=0 时, Vd = - VffoovvodofofodofododooIrVFAVIrVAVIrVAVIAod是负载开路时的开环增益,负载在一定范围内时,Aod等于Avv。引入电压反馈后输出电阻是原电路输出电阻的 1/(1+AF)倍,使输出电压稳定,带负载能力强深度负反馈时)(1)/(110vvvvofvvvvoVooofFArRRFArIVRi7.4.3 电压并联负反馈电路分析电压并联负反馈输入:Ii输出:Vo反馈:IfdoviIVA 开环增益:ofivVIF 反馈系数:iovifIVA闭环增益:-Vi-+A RfRL+-VoIf+R1IiId1. 电压放大倍数 AvsffiddIIIV虚
19、断虚短00foiRVRV011-RRVVAfiovf方法一:运放电路分析: 运放输入端虚短、虚断-Vi-+A RfRL+-VoIf+R1IiId电压放大倍数fofofRVRVI0深度反馈时:fiviovifRFIVA1方法二:fofivRVIF11111RRARIRVVVAfviioiovf-Vi-+A RfRL+-VoIf+R1IiId-Vi-+A RfRL+-VoIf+R1IiId2. 输入电阻 RifRifdidivvidivvididfdidiidifIVFAIFAIVIIVIVR11深度负反馈时深度负反馈时 Risf = R1并联反馈使输入电阻减小为原来的1/(1+AF)倍ivvii
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