第四章负反馈放大电路优秀课件.ppt

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1、第四章负反馈放大电路第1页，本讲稿共37页引言引言 本章将给大家介绍反馈的相关知识，本章将给大家介绍反馈的相关知识，了解反馈的类型，判别方法，对电路的了解反馈的类型，判别方法，对电路的影响等。大家学完本章之后就能从我们影响等。大家学完本章之后就能从我们核心实例中找出各种反馈，并分析它们核心实例中找出各种反馈，并分析它们有什么作用。有什么作用。第2页，本讲稿共37页 引言引言 3.1.2 负反馈放大电路的基本类型负反馈放大电路的基本类型 3.1.3 负反馈放大电路分析负反馈放大电路分析 3.1.1 反馈放大电路的组成及基本关系式反馈放大电路的组成及基本关系式返回 3.1.4 负反馈放大电路的框图

2、表示法负反馈放大电路的框图表示法3.1负反馈放负反馈放大电路的组成大电路的组成和基本类型和基本类型第3页，本讲稿共37页1.反馈反馈 将电路的输出量将电路的输出量(电压或电流电压或电流)的部分或全的部分或全2.2.部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回部，通过一定的元件，以一定的方式回送到输入回3.3.路并影响输入量路并影响输入量(电压或电流电压或电流)和和输出量的过程。输出量的过程。引引言言2.信号的两种流向信号的两种流向正向传输：输入正向传输：输入 输出输出反向传输：输反向传输：输出出 输入输入 闭闭环环输入输入 输出输出 放大电路放大电路 反馈网络反馈网络返回第4页，本讲稿共37页

3、A+比较比较环节环节3.1.1 反馈放大电路的组成反馈放大电路的组成一、反馈的组成和基本关系式一、反馈的组成和基本关系式基本放大电路基本放大电路F反馈网络反馈网络 xi 输入信号输入信号(ii 或或 ui)xid 净输入信号净输入信号(iid 或或 uid)xo 输出信号输出信号(io 或或 uo)xf 反馈信号反馈信号(if 或或 uf)返回第5页，本讲稿共37页二、反馈的分类二、反馈的分类1.正反馈和负反馈正反馈和负反馈正反馈正反馈 反馈使净输入电量增加，反馈使净输入电量增加，从而使输出量增大。从而使输出量增大。负反馈负反馈 反馈使净输入电量减小，反馈使净输入电量减小，从而使输出量减小。从

4、而使输出量减小。判断法：瞬时极性法判断法：瞬时极性法 假设放大电路中的输入电压处于某一瞬时极性（正半周假设放大电路中的输入电压处于某一瞬时极性（正半周为正，用为正，用“十十”表示，负半周为负，用表示，负半周为负，用“一一”表示），沿放表示），沿放大电路通过反馈网络再回到输入回路。依次定出电路中各点大电路通过反馈网络再回到输入回路。依次定出电路中各点电位的瞬时极性。如果反馈信号与原假定的输入信号瞬时电位的瞬时极性。如果反馈信号与原假定的输入信号瞬时（变化）极性相同，则表明为正反馈，否则为负反馈。这就（变化）极性相同，则表明为正反馈，否则为负反馈。这就是瞬时（变化）极性法简称瞬时极性法。是瞬时（变

5、化）极性法简称瞬时极性法。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 直流信号的反馈。直流信号的反馈。交流反馈交流反馈 交流信号的反馈。交流信号的反馈。第6页，本讲稿共37页例例 3.1.1输入输入回路回路输出输出回路回路判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？反馈还是交流反馈？RE 介于输入输出回路，有反馈。介于输入输出回路，有反馈。反馈使反馈使 uid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。第7页，本讲稿共37页3.1.2 负反馈放大电路的基本类型负反馈放大电路

6、的基本类型一、电压反馈和电流反馈一、电压反馈和电流反馈电压反馈电压反馈 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：使判别法：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返回第8页，本讲稿共37页二、串联反馈和并联反馈二、串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号以串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加

7、减的形式在输入端出现。电压相加减的形式在输入端出现。uid=ui uf特点：信号源内阻越小，特点：信号源内阻越小，反馈效果越明显。反馈效果越明显。并联反馈：反馈信号与输入信号以并联反馈：反馈信号与输入信号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。iid=ii if特点：信号源内阻越大，特点：信号源内阻越大，反馈效果越明显。反馈效果越明显。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus第9页，本讲稿共37页三、四种基本反馈类型三、四种基本反馈类型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

8、反馈馈第10页，本讲稿共37页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第11页，本讲稿共37页3.1.3 负反馈放大电路分析负反馈放大电路分析例例 3.1.2 AF电压串联电压串联负负反馈反馈 返回第12页，本讲稿共37页uo 经经 Rf 与与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。分压反馈到输入回路，故有反馈。反馈使净输入电压反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，无反馈，故为电压反馈。，无反馈，故为电压反馈。uf =uoR1/(R1+Rf)也说明是电压反馈。也说明是电压反馈

9、。uid=ui uf 故为串联反馈。故为串联反馈。第13页，本讲稿共37页例例 3.1.3 Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电压反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，反馈存在，故为电流反馈。，反馈存在，故为电流反馈。uf =ioRf，也说明是电流反馈。，也说明是电流反馈。uid=ui uf 故为串联反馈。故为串联反馈。AF电流串联负反馈电流串联负反馈第14页，本讲稿共37页例例 3.1.4 Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。反馈使净输入电流

10、反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，无反馈，故为电压反馈。，无反馈，故为电压反馈。iid =ii if，故为并联反馈。，故为并联反馈。AF电压并联电压并联负负反馈反馈第15页，本讲稿共37页例例 3.1.5 Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。介于输入回路和输出回路，故有反馈。反馈使净输入电流反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。减小，为负反馈。RL=0，反馈存在，故为电流反馈。，反馈存在，故为电流反馈。iid=ii if，故为并联反馈。，故为并联反馈。AF电流并联电流并联负负反馈反馈第16页，本讲稿共37页 电流串联负反馈电流串联负反馈电压串联负反馈电

11、压串联负反馈例例 3.1.6 反馈类型的判断反馈类型的判断第17页，本讲稿共37页 RE 引入本级电流串联负反引入本级电流串联负反馈；馈；引入级间电流并联负反馈。引入级间电流并联负反馈。例例 3.1.7 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，在在同一个节点为并联反馈。同一个节点为并联反馈。反馈取自输出端或输出分压端为电压反反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。馈，反馈取自非输出端为电流反馈。规规 律：律：第18页，本讲稿共37页3.1.4反馈放大电路的框图表示法反馈放大电路的框图表示法一、反馈放大电路的框图一、反馈放大电路的

12、框图在在一一个个带带反反馈馈的的放放大大电电路路中中，放放大大电电路路本本身身和和反反馈馈网网络络是是紧紧密密相相连连、混混为为一一体体的的。但但是是，为为了了突突出出反反馈馈的的作作用用，分分析析反反馈馈对对放放大大电电路路的的影影响响，我我们们又又希希望望把把反反馈馈放放大大电电路路分分解解为为两两部部分分：一一是是不不带带反反馈馈的的“基基本本放放大大电电路路”，二二是是“反反馈馈网网络络”。所所以以能能这这样样做做，依依据据的是所谓的是所谓“信号单方向作用的假定信号单方向作用的假定”。返回第19页，本讲稿共37页 前面已多次提到信号的正向和反向传输前面已多次提到信号的正向和反向传输 通

13、道，前者是指放大电路本身，而后者通道，前者是指放大电路本身，而后者 是指反馈网络。实际上，这两个通道是是指反馈网络。实际上，这两个通道是 很难分开的。因为一般由无源元件很难分开的。因为一般由无源元件R和和C 组成的反馈网络显然是双向作用的，而组成的反馈网络显然是双向作用的，而 放大电路本身也存在固有的内部反馈。放大电路本身也存在固有的内部反馈。但是，在工程实践中的我们有必要也有但是，在工程实践中的我们有必要也有 理由来做一些合理的假定，目的在于突理由来做一些合理的假定，目的在于突 出主要的因素，略去次要的因素，使工出主要的因素，略去次要的因素，使工 作机理更清晰，问题的处理更简单作机理更清晰，

14、问题的处理更简单。第20页，本讲稿共37页先先看看信信号号的的正正向向传传输输，输输入入信信号号可可以以通通过过放放大大电电路路，也也可可以以通通过过反反馈馈网网络络作作正正向向传传输输。前前者者有有很很强强的的放放大大作作用用，而而后后者者只只能能由由衰衰减减作作用用。两两相相比比较较，我我们们有有理理由由略略去去通通过过反反馈馈网网络络的的信信号号正正向向传传输输，而而认认为为信信号号的的正正向向传传输输只只能能通通过过放放大大电电路路。同同样样，如如果果略略去去放放大大电电路路本本身身固固有有的的内内部部反反馈馈，则则可可以以认认为为信信号号的的反反向向传传输输只只能能通通过过反反馈馈网

15、网络络。总总之之，通通过过基基本本放放大大电电路路的的只只有有信信号号的的正正向向传传输输，而通过反馈网络的只有信号的反向传输。而通过反馈网络的只有信号的反向传输。第21页，本讲稿共37页A+比较比较环节环节基本放大电路基本放大电路F反馈网络反馈网络再再作作这这样样的的假假定定之之后后，就就可可以以把把一一个个反反馈馈放放大大电路表示为如图所示。电路表示为如图所示。在在图图中中，各各量量既既可可为为电电压压，又又可可为为电电流流，因因此此用用一一般的加相应的下标表示。般的加相应的下标表示。图中，图中，A是基本放大电路的开环放大倍数是基本放大电路的开环放大倍数第22页，本讲稿共37页F是反馈量是

16、反馈量 与输出量与输出量 之比，叫之比，叫“反馈系数反馈系数”，即即因此因此表表示示从从输输入入端端的的净净输输入入量量 经经正正向向通通道道A和和反反向向通通道道F,沿沿反反馈馈形形成成的的闭闭合合环环路路绕绕行行一一周周后后，作作为为反反馈馈量量出出现现在输入端的信号传输系数，通常叫做在输入端的信号传输系数，通常叫做“环路增益环路增益”。第23页，本讲稿共37页二、闭环增益的一般表达式二、闭环增益的一般表达式 在在上上图图中中，输输出出量量与与输输入入量量之之比比叫叫做做反反馈馈放放大大电电路路的的“闭闭环环增增益益”，即即它它和和开开环环增增益益A有有着着本本质质的的区区别。别。所以可得

17、：所以可得：这这就就是是反反馈馈放放大大电电路路中中闭闭环环增增益益与与开开环环增增益益的的一一般表达式。般表达式。第24页，本讲稿共37页三、三、反馈深度反馈深度由式由式 可得：可得：量量 是是开开环环增增益益与与闭闭环环增增益益幅幅值值之之比比，它它自自然然反反映映了了反反馈馈对对放放大大电电路路的的影影响响程程度度。我我们们把把 叫做叫做“反馈深度反馈深度”。第25页，本讲稿共37页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，使闭环增益下降。用，使闭环增益下降。因为因为 可可见见负负反反馈馈的的

18、作作用用是是使使真真正正加加到到放放大大电电路路输输入入端端的净输入量减小到无反馈时的的净输入量减小到无反馈时的 ，从而使闭环增益下降。，从而使闭环增益下降。第26页，本讲稿共37页2）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，使使毕毕环环增益加大。增益加大。3）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

19、一般般是是必必须须加加以以消除的。但是，有时又要对自激状态加以利用。消除的。但是，有时又要对自激状态加以利用。第27页，本讲稿共37页4）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，不不受受除除输输入入量量以以外外的的干干扰扰因因素的影响。因为素的影响。因为 ，所以叫做，所以叫做“深度反馈深度反馈”。第28页，本讲

20、稿共37页 3.2.1 3.2.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 3.2.2 3.2.2 减少失真和扩展通频带减少失真和扩展通频带 3.2.3 3.2.3 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EWB演示返回 3.2.4 3.2.4 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3.2负反馈对放负反馈对放大电路性能的影大电路性能的影响响第29页，本讲稿共37页3.2.1 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返回第30页，本讲稿共37页3.2.2 减少失真和扩展通频带减少失真

21、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返回第31页，本讲稿共37页二、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第

22、32页，本讲稿共37页3.2.3 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返回第33页，本讲稿共37页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第34页，本讲稿共37页二、对输出电阻的影响二、对输出电阻的影响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

23、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：第35页，本讲稿共37页3.2.4 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一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈一、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。二、根据对输入

24、、输出电阻的要求选择反馈类型二、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；返回第36页，本讲稿共37页要求高内阻输出，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。三、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型三、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。第37页，本讲稿共37页