负反馈放大电路.ppt
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1、5.2 5.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响5.4 5.4 深度负反馈深度负反馈5.3 5.3 负反馈放大器的性能分析负反馈放大器的性能分析5.1 5.1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念第五章第五章 放大器中的负反馈放大器中的负反馈学习要求学习要求1 1判判断断在在掌掌握握反反馈馈的的基基本本概概念念和和类类型型的的基基础上,判断反馈组态及其作用。础上,判断反馈组态及其作用。2 2引引入入在在熟熟悉悉各各种种反反馈馈对对放放大大电电路路性性能能影影响的基础上,按要求引入适当响的基础上,按要求引入适当 的负反馈。的负反馈。3 3计计算算掌掌握握深深度度负负反反馈馈电
2、电路路交交流流性性能能指指标标的估算。对一般负反馈,了解方框图法。的估算。对一般负反馈,了解方框图法。5.1 5.1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念5.1.1 5.1.1 反馈放大器的组成反馈放大器的组成 将将放放大大器器输输出出信信号号的的一一部部分分或或全全部部,通通过过反反馈馈网网络络回回送送到到电电路路输输入入端端,并并对对输输入入信信号号进进行行调调整整,所所形形成成的的闭闭合合回回路即反馈放大器。路即反馈放大器。q 反馈放大器组成框图反馈放大器组成框图基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络Fxoxix ixf净输入信号净输入信号 输入信号输入信号反馈信号反馈信号输出信号输
3、出信号q 反馈放大器增益一般表达式反馈放大器增益一般表达式基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络Fxoxix ixf开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益反馈深度反馈深度环路增益环路增益 反反馈馈深深度度1+A1+AF(或或环环路路增增益益T)是是衡衡量量反反馈馈强强弱弱的的一一项项重要指标。其值直接影响电路性能。重要指标。其值直接影响电路性能。当当1+A1+AF F11 ,则,则A Af fA A负反馈负反馈 可见,引入负反馈后,放大倍数下降了,反馈越深,负反馈可见,引入负反馈后,放大倍数下降了,反馈越深,负反馈放大倍数越小。放大倍数越小。特别的当特别的当1+AF1 ,则则Af1/
4、F深度负反馈深度负反馈可见,可见,A AF F与与A A无关,只与反馈网络有关无关,只与反馈网络有关,其稳定性提高是显然的其稳定性提高是显然的.反馈深度与反馈效果的关系反馈深度与反馈效果的关系当当1+AF=0,Af 自激(振荡器)自激(振荡器)说明放大器在没有输入信号时,能有输出信号,说明放大器在没有输入信号时,能有输出信号,此时电路处于自激振荡状态)此时电路处于自激振荡状态)当当1+AF1 ,则则AfA正反馈正反馈虽然提高了放大倍数,但使放大电路的性能不稳定,虽然提高了放大倍数,但使放大电路的性能不稳定,所以较少使用。但可用来产生振荡信号(波形发生器)所以较少使用。但可用来产生振荡信号(波形
5、发生器)q 反馈极性反馈极性由于净输入信号由于净输入信号 若若 xf 削弱削弱了了xi,使使 x i xi正反馈正反馈说明说明负反馈具有自动调整作用,可改善放大器性能。负反馈具有自动调整作用,可改善放大器性能。例:某原因例:某原因正反馈使放大器工作不稳定,多用于振荡器中。正反馈使放大器工作不稳定,多用于振荡器中。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。q反馈形式反馈形式本级反馈和级间反馈本级反馈和级间反馈本级反馈本级反馈:指反馈网络连接在同一级放大电路的输出回路与输入指反馈网络连接在同一级放大电路的输出回路与输入回路之间,只影响这一级的性能回路之间,
6、只影响这一级的性能;级间反馈级间反馈:指反馈网络连接在两级或两级以上基本放大器组成的指反馈网络连接在两级或两级以上基本放大器组成的多级放大器的输出回路与输入回路之间,影响多级放大器的多级放大器的输出回路与输入回路之间,影响多级放大器的性能性能.若一个负反馈放大器同时兼有本级与级间反馈,则决定整个若一个负反馈放大器同时兼有本级与级间反馈,则决定整个负反馈放大器性能的通常总是级间反馈。负反馈放大器性能的通常总是级间反馈。q反馈形式反馈形式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:如果反馈网络仅能馈送直流信号,则只存在直流反馈,如果反馈网络仅能馈送直流信号,则只存在直流反馈,当然稳定的也
7、只有直流信号当然稳定的也只有直流信号;只存在负反馈只存在负反馈,交流反馈交流反馈:若只馈送交流信号,则只存在交流信号。若只馈送交流信号,则只存在交流信号。交直流反馈交直流反馈:当引入反馈的电路是直接耦合放大电路,反馈网络当引入反馈的电路是直接耦合放大电路,反馈网络可以同时馈送输出信号中的直流及交流分量到输入回路,则称可以同时馈送输出信号中的直流及交流分量到输入回路,则称为交直流反馈。为交直流反馈。直流反馈:只存在负反馈直流反馈:只存在负反馈 其作用:稳定静态工作点其作用:稳定静态工作点交流反馈:有正负之分交流反馈:有正负之分反馈极性及类型的判断反馈极性及类型的判断反反馈馈的的分分类类正反馈和负
8、反馈正反馈和负反馈 直流反馈直流反馈和交流反馈和交流反馈串联反馈和并联反馈(输入连接方式分)串联反馈和并联反馈(输入连接方式分)电压反馈和电流反馈(电压反馈和电流反馈(输出连接方式分)输出连接方式分)直流反馈:只存在负反馈 其作用:稳定静态工作点交流反馈:有正负之分Xi Xi正反馈Xi Xi负反馈瞬时极性法判断负反馈NOTE:“极性”指正或负,类型指电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。反馈极性及类型的判断步骤反馈极性及类型的判断步骤1 1、首先判断反馈的有无(、首先判断反馈的有无(关键找有无反馈支路关键找有无反馈支路)2 2、判直流或交流(书)、判直流或交流(书)3 3、判串联或并联(从输
9、入端判断)、判串联或并联(从输入端判断)4 4、判电压或电流、判电压或电流 (从输出端判断)(从输出端判断)5 5、判正反馈或负反馈、判正反馈或负反馈 反馈极性及类型的判断步骤反馈极性及类型的判断步骤1 1、首先判断反馈的有无(、首先判断反馈的有无(关键找有无反馈支路关键找有无反馈支路)单级放大器单级放大器输入回路和输出回路的公共支路输入回路和输出回路的公共支路跨接在输入回路和输出回路的一条支路跨接在输入回路和输出回路的一条支路多级放大器:多级放大器:跨接在输入回路和输出回路的一条支路跨接在输入回路和输出回路的一条支路 看看电电路路输输出出与与输输入入之之间间是是否否接接有有元元件件,若若有有
10、则则为为反馈电路,该元件即为反馈元件。反馈电路,该元件即为反馈元件。经验经验:图(图(1)图(图(2)图(3)Re 为反馈支路为反馈支路交直流反馈交直流反馈Rb 为反馈支路为反馈支路Rf 为反馈支路为反馈支路交直流反馈交直流反馈交直流反馈交直流反馈直流反馈交流反馈直流反馈2.判直流反馈和交流反馈判直流反馈和交流反馈 如果反馈网络仅能馈送直流信号,则只存在直流反馈,如果反馈网络仅能馈送直流信号,则只存在直流反馈,当然稳定的也只有直流信号,若只馈送交流信号,则只存在当然稳定的也只有直流信号,若只馈送交流信号,则只存在交流信号。当引入反馈的电路是直接耦合放大电路,反馈网交流信号。当引入反馈的电路是直
11、接耦合放大电路,反馈网络可以同时馈送输出信号中的直流及交流分量到输入回路,络可以同时馈送输出信号中的直流及交流分量到输入回路,则称为交直流反馈。则称为交直流反馈。q 根据输入端连接方式根据输入端连接方式 串联反馈串联反馈 在在输输入入端端,反反馈馈网网络络与与基基本本放放大大器器串串接接,反反馈馈信信号号以以电电压压uf 的形式出的形式出现现,并在,并在输输入端入端进进行行电压电压比比较较,即,即u i=ui-u 。在在输输入入端端,反反馈馈网网络络与与基基本本放放大大器器并并接接,反反馈馈信信号号以以电电流流if 的形式出的形式出现现,并在,并在输输入端入端进进行行电电流比流比较较,即,即i
12、i =ii-if 。并联反馈并联反馈 AFRS+-vs+-uivfu i+-+-xoAFRSiSiiifii xo3 3、判串联或并联反馈(定义法)、判串联或并联反馈(定义法)(书书P273)P273)并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈反馈极性及类型的判断步骤反馈极性及类型的判断步骤(续续)若反馈支路与输入端(若反馈支路与输入端(US或或Ui的的“+”端)端)相连,则为并联反馈,反之则为串联反馈。相连,则为并联反馈,反之则为串联反馈。若反馈支路与输出端(若反馈支路与输出端(UO的的“+”端)相连,端)相连,则为电压反馈,反之则为电流反馈。则为电压反馈,反之则为电流反馈。3、判串联
13、或并联反馈(同点连接法、判串联或并联反馈(同点连接法)记笔记记笔记!()串联反馈串联反馈 串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈q 根据输出端连接方式根据输出端连接方式 电压反馈电压反馈 AFRL+-voxixfx i 在输出端,凡反馈网络与基本放大器在输出端,凡反馈网络与基本放大器并接并接,反馈信号取,反馈信号取自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。输出量输出量 xo=voxixfx iAFRLio 在输出端,凡反馈网络与基本放大器在输出端,凡反馈网络与基本放大器串接串接,反馈信号取,反馈信号取自负载中输出电流的反馈称为电流反馈。自负载中输出电流的反馈称为电流反馈
14、。电流反馈电流反馈 输出量输出量 xo=io4、判电压或电流反馈(定义法)、判电压或电流反馈(定义法)()并联反馈串联反馈 电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈 电流反馈电流反馈 串联反馈反馈极性及类型的判断步骤(续)若反馈支路与输入端(若反馈支路与输入端(Ui的的“+”端端)相连,)相连,则为并联反馈,反之则为串联反馈。则为并联反馈,反之则为串联反馈。若反馈支路与输出端(若反馈支路与输出端(UO的的“+”端)端)相连,相连,则为电压反馈,反之则为电流反馈。则为电压反馈,反之则为电流反馈。4、判电压或电流反馈(同点连接法)、判电压或电流反馈(同点连接法)注意注意:该法当对该法当对uO的“+”端理解
15、不是很好时理解不是很好时,对各别电路对各别电路不适用不适用,建议用短路实验法再次验证建议用短路实验法再次验证!串联反馈并联反馈 串联反馈电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈 电流反馈电流反馈反馈极性及类型的判断步骤4、判电压或电流反馈(短路试验法)若将输出端负载短路,使输出电压为若将输出端负载短路,使输出电压为0 0,若反馈信号存在,则为电流反馈(说,若反馈信号存在,则为电流反馈(说明不是取自输出电压),反之则为电压明不是取自输出电压),反之则为电压反馈。反馈。(P279)(P279)注意注意:该法对所有电路都适用该法对所有电路都适用,特别当用同点连接法不能特别当用同点连接法不能确定是电压或是电流
16、时确定是电压或是电流时,最万无一失最万无一失!串联反馈串联反馈电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈并联反馈 反馈极性及类型的判断步骤5、判正反馈或负反馈、判正反馈或负反馈瞬时极性法:瞬时极性法:假设输入信号的瞬时极性为假设输入信号的瞬时极性为(则根据三(则根据三基本电路的特点),逐极表出各电路的极性,最后根基本电路的特点),逐极表出各电路的极性,最后根据输入信号和反馈信号的极性来判断。据输入信号和反馈信号的极性来判断。若判断出反馈若判断出反馈信号的变化趋势是减弱输入信号的变化趋势,则为负信号的变化趋势是减弱输入信号的变化趋势,则为负反馈;反之则为正反馈。反馈;反之则为正反馈。其有两
17、方面的含义,一方面表示某时刻该端比地的电位高,用表示;另一方面表示某一瞬间其为增大的过程)口诀同端同号正反馈同端异号负反馈异端异号正反馈异端同号负反馈NOTE:同端、异端指输入信号和反馈信号是否加在同一端子;同号、异号指两信号的极性是否相同。(+)(+)(+)记笔记记笔记!q 判断反馈极性判断反馈极性 采用瞬时极性法采用瞬时极性法 AFxoxixfxi 设设ui 瞬时极性为瞬时极性为 用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性,或用箭头表示用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性,或用箭头表示各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。比较比较xf 与与xi 的的极性极性
18、(xi=xi-xf)若若xf 与与xi同相,使同相,使xi 减小的,为负反馈;减小的,为负反馈;若若xf 与与xi反相,使反相,使xi 增大的,为正反馈。增大的,为正反馈。经经A判断判断uo?经经F判断判断xf?Rb 为反馈之路交直流反馈Rf 为反馈之路交直流反馈负反馈负反馈Re 为反馈之路交直流反馈()负反馈负反馈()()()负反馈负反馈()()()()()(无连接正反馈串联反馈电流反馈并联反馈电压反馈串联反馈电流反馈说明说明 用瞬时极性法比较用瞬时极性法比较xf 与与xi 极性时:极性时:若是并若是并联联反反馈馈:则则需根据需根据电压电压的瞬的瞬时时极性,极性,标标出出相相关支路关支路 的
19、的电电流流向,然后用流流向,然后用电电流流进进行比行比较较(ii=ii-if)。)。若是串若是串联联反反馈馈:则则直接直接用用电压进电压进行比行比较较(ui=ui-uf)。)。按交、直流性质分:按交、直流性质分:直流反馈:直流反馈:交流反馈:交流反馈:反馈信号为直流量,用于稳定电路静态工作点。反馈信号为直流量,用于稳定电路静态工作点。反馈信号为交流量,用于改善放大器动态性能。反馈信号为交流量,用于改善放大器动态性能。多级放大器中的反馈:多级放大器中的反馈:局部反馈:局部反馈:越级反馈:越级反馈:反馈由本级输出信号产生,可忽略。反馈由本级输出信号产生,可忽略。输出信号跨越一个以上放大级向输入端传
20、送输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送的称为级间(或越级)反馈。的称为级间(或越级)反馈。例例3 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。()()()()()()电压串联负反馈电流并 联负反馈书图书图5-1-5,5-1-4,例例3自看自看例例4 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo+-电流并联负反馈电流并联负反馈电流串联正反馈电流串联正反馈+-+-电压并联负反馈电压并联负反馈
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